“区块链+大数据”技术在信息化教学中的应用

刘佳玉

1. 引言

区块链因为其分布式存储、安全保密、防篡改等特性被视为本世纪最具颠覆性的技术之一。从开始只有少数人掌握，到后来很多发达国家陆续出台了国家政策层面与区块链相关的条文，可以看出全世界对区块链技术潜力的认同。2016年，我国也印发了《“十三五”国家信息化规划》，把区块链技术定为战略性前沿技术之一。与此同时，大数据概念在云计算、人工智能等新时代技术的支持下，也开始在各行各业提供适应性更强、更高效的解决方案，尤其是近几年个性化网络教学的快速展开，也受益于大数据分析与智能推送技术。

从2020年到2022年，我们迎来了教育的特殊时期，使得教育行业也发生了翻天覆地的改变，由原来的课堂实地教学主导，逐渐向不受时间、地点因素影响的网络教学转变。由于涉及方面过多，人们在享受网络学习便捷的同时，也出现了很多弊端，如学习资源在不同平台的低质性和重复性，学生在网络学习中自律性较差，且学习内容的认证互不一致，导致积极性不高，还有网络空间内观点成果流通过快、过广导致溯源难等问题。本文以“区块链+大数据”技术为背景，通过其功能作用，讨论其融合在教育领域尤其是网络教学中的应用与设想。

2. 区块链与大数据的概念界定

区块链可以理解为是把信息通过加密技术打包成区块，再把一个个信息区块放在主链上，形成区块链。每个区块都包含区块头和区块主体，每个区块头部都包含前一个区块的哈希值、时间戳等重要数据，因为它们都相互关联，如果改动一个数据，那么与之相连的其他区块数据都会发生变化，从而导致其他区块验证错误，被所有节点拒绝，这叫作“共识机制”，保证了区块链中所有数据的安全，防止被篡改。同时，正是由于其链性结构，每笔交易信息都会在所有区块上同步记录，即使某个单独区块缺失或出现问题，其他区块的数据依然可以起到备份与佐证的作用，这也是其分布式存储与安全性的保障。最后，其交易验证时，直接利用公钥和私钥，通过密码学与智能合约等技术，实现一对一的点对点认证，跳过了传统的第三方信任中介，确保了其去中心化的功能特性。

大数据是指从互联网各个平台软件中获取的、存储、分析和管理规模都超过传统数据的数据集合，它有规模大、流转快、样式多和密度低的特点。数据形式涵盖文本、图片、视频甚至媒体记录等各个方面，比以往人工采集更具有客观性与准确性。因为可以短时间内获取海量数据再加以分析，所以更能反映当下的状态，再辅以人工智能分析系统，更有效地保证了教育评估的连续性与时效性。大数据与人工智能的结合在建设智慧校园和学习平台方面已经较为成熟和全面，在此就不详细赘述了，本文更多剖析区块链的功能与作用，与大数据相结合后在教育领域的应用实例与设想。

3. 大数据技术在信息化教学方面的应用

3.1 采集课堂数据，调整教与学模式

我校每间教室都有智能信息采集系统，通过采集学生听课时的动作，生成每个学生回答问题的次数、搞小动作说话甚至看窗外的次数，提醒教师注意该生的听讲状态，还可以自动点名提高学生学习的专注力。系统也同时采集教师授课时的动作，生成教师讲解的时间、组织学生讨论的时间等等，分析出教师是讲授型还是探索型等等，便于教师调整教学模式，做到真正以学生为主体，教师为主导。每个学生的信息还可以一对一发送给家长，让家长实时掌握学生在校的学习状态，为家校共育提供第一手素材资源。

3.2 构建学习平台，精准推送定制化学习资源

现今几乎所有网络平台都会采集用户数据进行分析，生成用户画像，再运用人工智技术能推送用户感兴趣的信息。学校也可以构建自己的網络学习平台，通过记录学生的学习内容、学习时间、测试成绩等数据，分析学生的学习模式、学习风格、薄弱知识等，进而推送根据用户情况量身定制的学习资料，帮助学习者快速地弥补薄弱知识，精准练习，脱离题海战术，提升学习效率和学习兴趣。

3.3 整合家校信息，促进家校合作

好的教育是家庭教育、学校教育和社会教育共同的结果，随着社会各界对家庭教育认识的提升，很多家校共育项目被提出并创设。学校在自己的学习平台中，还可以融入“通知书”“家校册”等功能，学校的所有动态新闻或通知，都可以一键推送给家长，基本问题可以由人工智能机器人自动回复，节省了很多时间，还能让家长实时了解学校的办学理念及成果，也会更愿意配合。同时“家校册”的功能是老师和家长一对一进行信息传送，大数据技术把家长们的反馈分类整理，便于学校有针对性地开展活动。还可以根据分析出的家长用户画像，对于注重家校共育的家长，多提供展示机会与平台，对于参与性较少的家长，可以单独提供家校共育方面的方法辅导。

4. 区块链技术在信息化教学方面的应用

4.1  优质教育资源共享知识库

随着互联网技术的发展，网络学习已被提出并实践了很多年，从最开始通过搜索引擎查阅资料学习，到进一步通过帖子提出问题，其他用户可以在线解答，再到现在的慕课微课等开放性学习平台，教育资源也随着互联网的发展不断进行整合。但它们也还停留在固有的架构中，通过用户订阅访问的模式，集中管理提供访问权限或其他服务。很多平台有着相似度和重复性极高的知识资源，在互联网中占据了大量空间，其实完全可以利用区块链去中心化的特性，去掉第三方平台，建立开放性的知识库，真正实现知识传播的效益最大化。以英属哥伦比亚大学、美国波士顿大学为首的共五所全球顶尖大学，已通过技术共享，建立了安全便捷的全球共享知识库。我们也可以一个地域范围内学校之间知识共享，抛开学段与学科限制，所有知识都可以共享，让每个学生都能点对点地找到自己感兴趣的内容，在最近发展区内有更大的收获。

4.2 分布式存储的学业认证

终身学习、碎片化学习的提出已有很长一段时间，但由于传统学习轨迹、个人学分或荣誉等造假事件在全世界范围内层出不穷，导致大众对于实地专业学校之外的网络学习缺乏信任感与认同感，觉得网络学习付出少，成果含金量低，不能纳入正统的学业轨迹内。但有了区块链计算后，它可以提供不可更改的分布式数据记录功能，可以把学习者在不同时间、地点的学习经历、学习过程、学习内容和成果，甚至学习者自身的兴趣爱好、个性特长、他人评价等信息都记录下来，形成一份客观永存的区块链个人信息成绩单，实现正式学习与非正式学习之间的充分有效融合。学习者可以把这份个人信息成绩单随身携带在各个设备中，在求职时向用人单位全面客观地展示自己的学业成绩与专业技能，更高效地对接用人单位。现阶段在校园中应用较多的是学籍系统，因为其记录的数据全面，学生无论转学至哪里，都能从随身设备中获取学籍信息，免去中间繁杂的转学手续，大大提升了效率。并且因为信息不可更改，如果有学生因表现不良受到处分，也会在学籍信息上一直体现，避免违规造假事件的发生。

4.3 学习货币

未来教育研究所和美国高考基金会提出了“学习即赚钱”的概念和规划来促进开放教育。其理念认为学习者所进行的一切正式或非正式学习，包括参加培训、活动比赛、校外实习、公益社区服务等一系列活动，都能形成一个电子钱包，为其积攒学习货币。用人单位也可以根据员工学习货币的收入数量，衡量其接受继续教育成果好坏的重要依据。同时，个人还可以发布有价值的观点、作品等，被其他用户承认并购买，从而获得额外学习货币的收入。目前，大多数学习货币可应用的场景有限，多为在校园系统中购买学习用品，但相信随着区块链技术在教育领域的深入推广和应用，学习货币会被社会各界逐渐认可。

4.4 智力成果版权

网络时代文件信息传输速度既广泛又迅速，一些观点或成果被提出发布时，缺乏相应的版权保护机制，导致有些优秀的制作者不愿分享自己的智力成果，这与知识共享和人类文明的进步无疑是相悖的。而区块链技术可以详细记录每一项数据、可溯源和防篡改的特性，使得广大一线教师们的微课、课件、教学设计与论文等智力成果的版权得到了充分保护。同时，制作者還可以发布到教育资源平台上，获取学习货币。

5. 存在的问题与展望方向

大数据技术在教育领域的应用已比较广泛且成熟，确实给人们带来了前所未有的便捷与高效，但区块链技术在教育领域还是相对陌生的面孔，再加上教育对象中有一部分是未成年人，是国家未来的支柱，所以责任更为重大，有一些问题亟待解决。首先，区块链在教育领域的应用还缺乏相关完善的法律法规，学生个人的数据放到公共账目上，如何保证个人数据记录的所有权？相关机构是否会贩卖信息以谋取利益？学习者的相关资料被公开透明化，一旦由此造成问题时，谁来担任监管者并解决问题？这些都需要强有力的法律法规作保障。其次，对于专业性较强的教育知识来说，完全去中心化，摒弃传统专业学校的管控，将知识交由全网用户书写，对知识的正确传承是否利大于弊？最后，教育是容错且发展的，区块链不可更改的特性对于犯过错想改过自新的未成年人来说，是否真的为人所需？这些都是区块链技术在教育领域真正充分应用时必须要面对的问题，而且不是仅凭教育部门就能妥善解决的，更需要社会各界的帮助与合作。

6. 总结

教育资源开放和共享的时代已经到来，技术赋能教学环境下的教与学都要顺应时代潮流发生改变，而“区块链+”大数据技术的应用，着实推动教育改革向前迈了一大步。从大数据海量分析用户数据，智能推送内容，到区块链去中心化建立起教育资源自由共享传输的机制，还有其分布式存储与认证的特性，保障了信息时代数据传输的永久性与安全性。但由于技术尚处于萌芽阶段，还有一部分应用停留在设想与展望阶段，我们更应该静下心来仔细发掘潜在的问题，并积极探索解决方案，最终才能真正让区块链、大数据等前沿技术在教育领域发挥出最大价值，真正促进人类文明的发展。

*本文是河北省教育科学研究“十四五”规划一般课题《小学数学教学与信息技术深度融合的案例研究》（课题编号2103257）研究成果。