基于区块链技术的公安院校信息化教学改革研究

邓劲松 刘 胜

(1.安徽科技学院，安徽·凤阳 233100；2.云南警官学院，云南·昆明 650223)

一、引言

随着信息化社会的快速发展，公安院校作为我国公安类人才重要培养基地，其课程教学应借助信息化社会的优势，积极开展信息化教学，创新教学模式和教学方法，为信息化社会输送更多应用型、技能型人才。随着公安信息化教学进程的不断推进，信息化教学过程存在的问题越来越多，亟需改革创新现有的信息化教学过程。区块链技术作为当前最热门的新兴技术，国内外研究者都在尝试对其进行深入探讨研究，力争挖掘其在更多行业的应用场景。我国教育部2020年发布的《2020年教育信息化和网络安全工作要点》指出，要依托区块链技术创设教学模式，让“区块链+教育”的教学模式引领未来(1)陈燕,杨帅.“区块链+未来高校”教育创新生态系统构建[J].现代教育技术,2022,32(04).。因此，将区块链技术应用到公安院校信息化教学，探讨区块链技术在相关问题中的解决方案，可以帮助公安院校持续推进信息化教学改革创新，进而保证信息化教学的教学效果。

二、公安院校信息化教学问题探讨

(一)出勤率统计误差

学生课堂出勤率是公安院校开展信息化课堂教学的基础，也是衡量信息化教学效果的依据。自2020年新冠肺炎疫情暴发以来，全国各高等院校对学生课堂出勤率十分关注，并要求任课教师准确把握学生出勤情况以及缺勤原因。各任课老师也采取多种方法统计出勤数据：从传统的人工点名到在线学习平台签到，再到基于物联网技术的指纹识别和人脸识别等，使得学生出勤率统计越来越方便，数据越来越及时准确。但当这些考勤数据被统计分析时，传统手工统计繁琐且易出错。在线数据统计方便，但是基于智能终端的在线签到没有与终端设备绑定，学生可以帮忙代签，出勤率数据存在误差。基于物联网技术的指纹识别和人脸识别虽然可以保证学生签到数据具有唯一性，但大量签到数据的存储需要使用后台服务器，且服务器的数据库操作与特定管理人员绑定，无法避免签到数据被恶意篡改或删除，造成出勤率统计存在误差。因此，设计一种更加准确、安全的考勤平台尤为重要。

(二)人才培养与人才需求矛盾

公安院校主要依赖开设的理论和实践类课程培养学生的技能和素养，进而为社会培养更多应用型、技能型专门人才。然而随着信息化社会的快递发展和互联网技术的快速更迭，特别是物联网、大数据、人工智能、区块链等新技术的出现，各行各业都在积极探索各种新技术的应用场景，希望借助机遇帮助行业迎来大发展。公安工作作为一类特殊行业，更需要积极探索这些新技术在公安工作领域的应用场景，高效维护国家安全稳定。这就使得公安院校传统的人才培养模式落后于公安工作发展的需求。仅通过传授理论知识和实践技能培养的模式已经不能满足新时代公安人才培养的需要，迫切需要积极探索新技术应用场景下的人才培养模式。

(三)线上共享资源匮乏

2022年初新冠肺炎疫情暴发以来，随着教育部提出“停课不停教，停课不停学”的总体要求，使得“互联网+教育”得到快速发展，涌现大量线上教学平台，比如：学习通、雨课堂、MOOC等，各高等院校积极建设分享线上优质教学资源，更好地服务于线上教学，但公安院校线上教学资源建设受制于三个方面：第一，公安院校部分教学内容涉及敏感数据、特殊教学案例等，这部分教学内容的保密性，使得部分课程资源不宜在互联网上公开分享，线上资源建设瓶颈较为明显；第二，公安院校与其他类型高校课程教学的专业性匹配度不高，使得教育部建设的优质课程资源不能直接用于公安院校信息化教学全过程；第三，公安院校招生规模相对较小，课程教学的受众也相对较小，使得公安院校线上精品课程与国家精品课程推广不太均衡，一定程度上打击了教师建设线上教学资源的积极性。因此，更好建设线上共享教学资源成为公安院校迫切需要解决的问题。

(四)课程考核数据存储平台建设不足

2017年，教育部发布《普通高等学校本科专业类教学质量国家标准》，强调教学要以学生为中心，并指出对学生学习情况的评价需要做到多角度多方面，这使得传统的课程考核体系需要创新。随着近年来教育部专业认证的不断推进，各高校都在积极开展专业认证工作，明确人才培养目标中各课程考核指标体系。公安院校自然也需要积极开展专业认证工作，完善相关课程考核评价体系，主要包括课堂表现、平时作业、团队作业、阶段性测验、期末考试、教学实践活动等。这些评价角度产生的大量评价数据如果使用人工记录形式来存储，对教师和学校的工作量都较为繁重，目前主流存储方式是采用第三方服务平台：学习通、雨课堂、MOOC等，依赖这些第三方平台提供的服务器，可以实时对评价数据进行存储并实时展示，极大促进了课堂教学元素的融入，也能较好支撑专业认证工作。但依赖第三方平台存储评价数据时，这些评价数据有部分因为隐私性不能被存储到相关平台；有部分数据可能因为数据传输过程出现丢包，造成数据丢失；有部分数据可能会受到不法攻击者的恶意攻击，造成评价数据被篡改或删除。因此，迫切需要设计一种新在线平台来存储评价数据。

三、区块链技术在高等教育领域的应用价值

区块链(Blockchain)作为目前最受欢迎的一种新兴技术，正在催生越来越多的应用场景，改变人们的生活方式。区块链概念来源于比特币，是构建数字货币“比特币”的底层技术，由中本聪在2008年11月提出(2)卜新宇.基于区块链技术的高校在线教学模式创新研究[J].齐齐哈尔大学学报(哲学社会科学版),2021，(12).。我国2019年发布的《区块链白皮书》对区块链作了如下解释：区块链技术也称为分布式账本技术，是一种将一系列数据按照时间顺序存储到相关区块中，然后使用非对称加密技术对各个区块的数据进行加密，进而组合成的一种链式数据结构，是多种技术综合运用的过程，其技术架构如图1所示。该链式数据结构产生的诸多数据存储于相应计算机中，并借助自身“去中心化”和“分布式”的特征，保证数据不被篡改、伪造。由于链式数据结构中各区块间存在较强的逻辑性，可以实现各区块的数据追踪，且区块链中不存在中心节点，有效保证了数据的独立性和一致性。

图1 区块链技术架构

(一)区块链技术的特征

1.去中心化。区块链的链式结构数据是由底层网络对等节点产生，传输形式都是邻居节点间直接传输，并通过广播的方式传播到全网其他节点。该过程使得全网所有节点共享某节点产生的链式数据，保证了节点间的平等关系。而且，区块链上部分节点损坏不会影响到其他节点，保证了整体系统的稳定性和数据的安全性。

2.数据可追溯。区块链中每个数据区块包含两部分：区块头和区块体。为实现每个区块间的关联性，进而实现区块数据的链式结构存储，其主要通过哈希函数对每个区块的前一个数据区块进行加密，并将加密结果存储到本区块的区块头部分，从而完成两个区块间的链接关系建立，如图2所示。整个网络所有区块数据都按照这种方式建立两两链接关系，使得所有区块数据存在严格的先后关系，保证了数据的完整性和可追溯性。

图2 链式数据存储结构

3.数据不可篡改。区块链的链式数据使用非对称加密技术进行加密存储。基于非对称加密技术的安全性，保证了每条链式数据由唯一节点产生，其他节点无法伪造或篡改，并且基于区块链全网节点的平等关系，所有节点都可以对加密数据进行合法性验证。如果某节点想对加密数据进行篡改或删除，并产生新的区块，那么该节点需要具备修改全网51%节点数据的能力，才能完成篡改数据同步，这种代价成本非常大。这是因为区块链的共识机制保证了全网节点数据的一致性，使得网络中任意节点无法恶意通过伪造整条区块链的方式进行数据的篡改与删除。

(二)区块链技术在高等教育领域的应用价值

1.创新学习平台，增强个人能力

随着“互联网+教育”理论和实践研究的不断深入，高等教育已进入信息化教学时代。依托高校搭建的线上学习平台，高校学生正在享受信息化教育提供的便利：在线签到、在线学习、在线考试等。但随着“区块链+高等教育”理念的提出和实现，区块链的“去中心化’特征和节点平等关系，使得高等教育信息化平台搭建方不再仅局限于高校，企业、在线教育机构、培训机构等行业都可以作为区块链平台中的某一节点，走进该平台并合力搭建学习教育平台，提供在线资源。学生根据个人规划和兴趣选择学习内容，平台记录的学习信息可以作为个人能力的永久证明。

2.保护教育资源，实现资源共享

“互联网+教育”模式下信息化教学平台对教学资源的保护并不全面，经常出现教学资源被恶意转载或抄袭的情况。然而，“区块链+高等教育”模式下的信息化教学平台，依托区块链的共识机制、智能合约，使得“区块链+高等教育”共享成为现实(3)卜新宇.基于区块链技术的高校在线教学模式创新研究[J].齐齐哈尔大学学报(哲学社会科学版),2021，(12).。借助区块链技术将高校、企业、在线教育机构、培训机构等节点的教学资源共享到区块链的链上后，考虑到全网所有节点的平等关系，全网所有节点都可以完成资源共享与实时备份。该平台中各行业既是服务提供者，也是服务维护者。区块链的数据不可篡改，使得每个节点不需要担心共享教学资源的版权问题；区块链的数据可追溯，使得每个节点都需要验证对方数据的准确性，保证共享教学资源的完整性。

3.提供专业认证数据支撑

专业认证体系下的教育评价要求从多角度多维度对学生进行综合衡量。区块链技术引入高等教育，一方面，依托区块链场景下信息化平台节点的多元性，高校、企业、在线教育机构、培训机构等行业都可以作为区块链上教育服务的提供者，都可以对使用资源的学生进行教学评价；另一方面，区块链特性使得存储在区块链上的教学活动数据和学习活动数据因使用加密技术而不会被删除、篡改，保证评价数据的真实性，为专业认证提供充实的数据支撑。

四、区块链技术下公安信息化教学改革举措

(一)依托私有链的学生考勤平台，保证考勤率准确性

为准确统计公安院校学生出勤率，可以使用区块链的私有链技术和指纹识别器来实现。首先，依托区块链的私有链技术搭建校园内部区块链平台，并将校园各功能部门作为节点接入该区块链平台上，然后在每个教室门口安装指纹识别器(4)张立,汪卓越,王春东,马云飞,向朝参.物联网终端智能识别系统设计与实现[J].重庆邮电大学学报(自然科学版),2019,31(04).，通过提前将学生指纹录入物联网后台管理系统，来记录学生指定时间段的上课出勤情况。最后将物联网后台作为功能节点嵌入到内部区块链平台上，并把学生的签到数据存储到区块链的链上，依托区块链不可篡改和时间戳的特性，保证学生签到数据的唯一性和准确性。授课教师或管理员需要查看学生签到数据，只需要从区块链相关区块中取出学生的签到数据，就可以分析学生的出勤情况。区块链技术+物联网技术+加密技术的考勤平台，有利于授课教师专心投入课程教学，也体现了区块链技术在公安信息化教学过程中的重要创新。

(二)依托联盟链搭建在线学习平台，实现公安院校资源共享

基于公安院校课程教学的特殊性，公安院校现有的在线教学资源平台不能提供完整的课程教学资源，但区块链的联盟链技术可以完成该目标。区块链的联盟链可以便于公安院校共建在线教学联盟区块链平台，并让每个公安院校成为该区块链平台上的独立节点。考虑各节点的平等关系，每个公安院校只需要将本院校教学资源分享到联盟区块链上。基于联盟链搭建的公安在线教学联盟区块链平台，各院校学生将不仅可以使用本院校的教学资源，还可以使用其他院校的优质教学资源，提升学习的深度和广度。此外，该平台还具备其他优势：授课教师可以放心将自己的个人简介、科研方向、科研成果等信息上传到该区块链平台上。基于区块链的数据加密，教师不需要担心知识版权问题。学生不仅能了解本校教师基本情况，明确课程学习方向，还可以了解其他院校教师基本情况，帮助学生明确学业深造的去向。

(三)依托区块链应用场景，优化人才培养方案

公安院校重在培养输入应用型、技能型人才。区块链作为当前热门新兴技术，各行各业都在积极探索相关领域的应用场景。目前区块链技术已在公安工作领域产生较多应用成果(5)丁晴,沈方园.公安教育区块链的应用场景与设计[J].中国教育信息化,2021，(19).，比如：公安情报共享机制、视频侦查、智慧警务等，因此，公安院校信息化教学需要推动区块链的融入。公安院校制定人才培养方案需要考虑区块链技术给公安工作带来的技术革新，并将该技术引入人才培养方案。教学过程要倡导任课教师积极适应新技术、新事物，掌握区块链技术在公安工作领域的更多应用场景，完成人才培养目标。任课教师教学过程中，还需要依托区块链技术挖掘课程蕴含的思政元素，实现课程育人的目标。

(四)构建课程教学评价存储平台，服务专业认证

课程教学评价的多元化是适应专业认证体系的重要标准。目前，国内外高等院校都在积极开展专业认证工作。公安院校作为高等院校的重要组成部分，也需要开展专业认证工作。传统的教学评价只注重对学生学习结果的评价，并未关注到对学生学习过程的评价。区块链技术引入教学评价过程，基于联盟链技术搭建的联盟区块链平台和基于私有链技术搭建的内部区块链平台，使得任课教师可以自由融入课堂教学元素，丰富课堂教学手段。这是因为，课程教学产生的过程数据已与区块链平台挂钩。一方面，依托区块链的分布式特征，可以将这些看似独立的学习过程数据，使用链式数据结构较好地集合到一起，实现从多角度多维度对学生学习过程的评价；另一方面，存储学习过程产生的数据记录时，不再采用第三方平台进行存储，只需要判断学习数据记录的产生平台，并将学习数据存储到相应平台的区块链区块上即可。基于区块的不可篡改、可追溯和非对称加密技术，学习过程数据始终以加密形式保存，可以作为综合考核体系的重要依据，为专业认证和学生就业、深造提供重要数据支撑。

五、总结

笔者在分析公安信息化教学存在问题的基础上，重点探讨“区块链+高等教育”应用领域的优势。提出将区块链技术引入并作为公安院校信息化教学改革的切入点。分析区块链技术在公安院校信息化教学各环节的应用场景及举措，完善公安院校信息化教学体系。与区块链技术相结合的公安院校信息化教学改革将极大丰富课程教学方式，提升课程教学质量，培养符合公安实战需要的专门人才。