基于區(qū)塊鏈的大學英語慕課評價體系

黃佳佳

(浙江大學外國語言文化與國際交流學院，浙江杭州，310012)

近些年，基于互聯(lián)網(wǎng)的教學技術(shù)隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展而不斷涌現(xiàn)，如慕課、微課、互聯(lián)網(wǎng)直播課程等。已有研究者討論了社交媒體在外語教學中的應用前景和初步實踐。[1-2]傳統(tǒng)的英語教學模式注重教師的課堂教授，出現(xiàn)了本科生英語聽說交際能力比較低、研究生聽不懂學術(shù)英語等問題。在高等教育國際化的大背景下，大學英語教學應該向更加注重培養(yǎng)英語語言交際能力、應用能力和自主學習能力的教學模式轉(zhuǎn)變。[3]

當下，慕課在全球受到關(guān)注，將慕課應用到大學英語課程教學中的研究也逐步深入。因此，將大學英語課程的改革目標契合到慕課中十分必要。慕課的核心就是一個“學”字，以學生為中心，學什么、學多久、怎么學都由學生自主掌握。因此，慕課的特點和大學英語高質(zhì)量教學的目標是高度吻合的。[4]但是，從已有的慕課經(jīng)驗來看，慕課存在退課率高、學分受認可度較低等問題，其根源在于缺少有效的監(jiān)督評價體系。如果慕課的學分認證沒有得到大學、企業(yè)的認可，那么慕課學習者的動機水平將會大大降低。[5]因此，要實現(xiàn)大學英語教學有效借力慕課，對參加大學英語慕課學習的學生的表現(xiàn)進行全方位評價就顯得尤其重要。

區(qū)塊鏈技術(shù)是一種去中心化的分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)，它是以比特幣為代表的數(shù)字加密貨幣體系的核心支撐技術(shù)。雖然目前尚未形成行業(yè)公認的區(qū)塊鏈定義，但其技術(shù)特點非常鮮明。區(qū)塊鏈技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)點對點的信任交易，克服了傳統(tǒng)的中心化機構(gòu)必須依賴信任中心而導致的高成本、低效率和數(shù)據(jù)不安全等缺點。因此，區(qū)塊鏈具有去中心化、信息不可篡改、自治性這三個特點，它有望像互聯(lián)網(wǎng)一樣徹底重塑人類社會活動形態(tài)，實現(xiàn)從信息互聯(lián)網(wǎng)到價值互聯(lián)網(wǎng)的跨越。[6]

根據(jù)文獻調(diào)研，本文總結(jié)了慕課在大學英語教學中的應用，回顧了我國大學英語課程評價體系的發(fā)展變化，描述了區(qū)塊鏈技術(shù)在各領(lǐng)域的國內(nèi)外應用現(xiàn)狀，提出了一種針對大學英語慕課課程的區(qū)塊鏈應用形式。

一、慕課在大學英語教學中的應用

慕課是大規(guī)模的開放在線課程。2012年，美國一些頂尖大學陸續(xù)設立網(wǎng)絡學習平臺，在網(wǎng)上提供免費大學課程。這些課程相比于其他網(wǎng)絡開放課程具有更高的質(zhì)量和學科覆蓋率，同時也更面向廣大社會公眾。慕課很好地體現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所提倡的開放互聯(lián)精神。目前，全球最大的三個慕課提供商是Coursera、Edx和Udacity。以Coursera為例，世界149所知名大學在該平臺開設了2000多門課程，2500萬學生在該平臺注冊學習。慕課具有規(guī)模大、開放性、網(wǎng)絡化、參與自主性等鮮明特征，一經(jīng)問世就受到了全世界的歡迎，各種慕課平臺不斷出現(xiàn)。2012年以來，有關(guān)慕課的研究報告顯著增加，研究課題涵蓋了慕課的聯(lián)通主義理論機制、課程設計、學習主體和學習評價等。近幾年，慕課在大學英語教學中的應用也日益得到學者關(guān)注。

王軼等研究了信息技術(shù)與大學英語課程的整合，發(fā)現(xiàn)基于網(wǎng)絡技術(shù)的新型教學模式對學生有很大的吸引力，能夠提高學生的學習自主性和學習興趣。[7]柴改英從場域理論出發(fā)，分析了慕課對外語教育場域的沖擊，認為慕課作為外語教育場域的新型主體，攜帶著一定類型和數(shù)量的文化資本“闖入”制度化的學校場域，參與場域內(nèi)競爭，使很多學生通過“逃課”去“淘課”。[8]還有學者針對基于慕課的翻轉(zhuǎn)課堂在英語教學中的應用進行了探討，認為它有著傳統(tǒng)教學所無法比擬的獨特優(yōu)勢，既可以利用慕課中優(yōu)質(zhì)內(nèi)容，又可以實現(xiàn)學生的高度參與，促進知識創(chuàng)新和合作學習。[9-10]

二、大學英語課程的評價

好的課程都是設計出來的，而教學設計必定包含教學評價。在2007年的《大學英語課程教學要求》中，教學評價被分為形成性評估和終結(jié)性評估兩種。蔡基剛認為，在高等教育國際化背景下，評價體系的評估內(nèi)容比較片面。他進一步指出，大學英語評價體系中的重要內(nèi)容之一是評價學生能否用英語進行專業(yè)信息的汲取和交流，評價形式應重點發(fā)展診斷性測試。[11]

王紅艷等深入探討了2007年教育部發(fā)布的《大學英語課程教學要求》中的教學評價的理論基礎(chǔ)和基本原則，構(gòu)建了大學英語課程多元教學評價體系。其中，評價內(nèi)容包括了語言知識和功能、語言技能、學習策略、文化意識和情感態(tài)度，評價方式包含了教師評價、學習檔案袋、自我評價和學生互評。其中的學習檔案袋包括學生的作業(yè)、筆記、作文、讀后感、與課文背景有關(guān)的資料及電子作品，通過它可以展示每個學生的學習成績。[12]

吳斌等從現(xiàn)代語言測試理論出發(fā)，認為在如今的網(wǎng)絡教學時代，傳統(tǒng)的水平測試只是大學英語課程評價體系的一部分，另外，還應當有觀察法、訪談法、學生檔案法等主觀的、開放的、靈活的評價方式。[13]

三、區(qū)塊鏈的應用研究

比特幣是區(qū)塊鏈技術(shù)賦能的第一個“殺手級”應用，至今，大部分區(qū)塊鏈的核心技術(shù)和人才仍聚集在金融領(lǐng)域。但是，區(qū)塊鏈作為新一代的底層技術(shù)，其應用領(lǐng)域必將超越數(shù)字加密貨幣而應用到科技、政治、教育等其他領(lǐng)域。有學者將區(qū)塊鏈的應用歸納為數(shù)字貨幣、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)鑒證、金融交易、資產(chǎn)管理和選舉投票六個場景。[6]

區(qū)塊鏈研究目前呈現(xiàn)井噴式發(fā)展的態(tài)勢，根據(jù)實際應用場景和需求，區(qū)塊鏈技術(shù)已經(jīng)演化出三種應用模式，即公共鏈、聯(lián)盟鏈和私有鏈。在醫(yī)療領(lǐng)域，目前可以看到飛利浦醫(yī)療通過區(qū)塊鏈技術(shù)來完成病歷資料的認證或者病歷方面的隱私保護。在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，IBM和三星提出了基于以太坊區(qū)塊鏈的物聯(lián)網(wǎng)解決方案，這種區(qū)塊鏈具有非常強的冗余性及很強的容錯功能，而且，它能夠在沒有中心化服務器和管理的情況下，安全穩(wěn)定地傳輸數(shù)據(jù)。[14]盡管區(qū)塊鏈技術(shù)已在全球金融業(yè)、服務業(yè)等領(lǐng)域得到了比較廣泛的研究和應用，但其在教育領(lǐng)域的應用還鮮有深入探討。

在整個教育領(lǐng)域?qū)用妫鹆x富對區(qū)塊鏈技術(shù)在教育領(lǐng)域的應用進行了需求分析，構(gòu)建了“區(qū)塊鏈+教育”體系框架，提出了一種通用教育經(jīng)歷區(qū)塊鏈系統(tǒng)，這是一種部分去中心化的混合部署模式。[15]李青等認為，未來“區(qū)塊鏈+教育”可能的應用可以分為六種方式，包括學習記錄分布式存儲、為在線教育提供證書系統(tǒng)、課程資源和學術(shù)成果版權(quán)保護、為教育契約和存證提供智能合約、去中心化全球知識庫的建立、知識貨幣和社會的建立。[16]

在課程教學層面，許濤在總結(jié)了現(xiàn)有研究和實踐的基礎(chǔ)上，認為區(qū)塊鏈技術(shù)在教育教學領(lǐng)域中的應用主要包括區(qū)塊鏈成績單、學習者資源管理、學習賬本三種形式。[17]胥月等認為，教育領(lǐng)域最有可能迅速推廣的區(qū)塊鏈業(yè)務是學習記錄和證書認證。[18]這些方面已有索尼全球教育、麻省理工學院媒體實驗室等教育機構(gòu)進行了初步應用探索。

在教育綜合應用層面，胥月等分析了采用區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建新型學生行為評價體系的優(yōu)勢和特點，設計了一種基于區(qū)塊鏈的學生行為評價體系，從而實現(xiàn)了對大學生在校期間的包括學習成績在內(nèi)的綜合表現(xiàn)的記錄和評價。[21]

四、慕課大學英語課程區(qū)塊鏈

(一)“區(qū)塊鏈+慕課”大學英語課程的需求分析

根據(jù)Wikipedia上的數(shù)據(jù)，Coursera總體上的課程完成率只有7%—9%。這是因為學習者在長時間的在線學習過程中，由于課程內(nèi)容缺乏吸引力，或者自身缺乏自制能力，或者認為課程證書沒有含金量而逐漸喪失學習的動力甚至放棄學習。慕課的另一個問題就是當前大多數(shù)慕課的學分沒有得到大學和用人單位的認可，其根源就在于慕課缺少一個有效的監(jiān)督評價體系。如果慕課能夠建立具有極高可信度的評價系統(tǒng)，就能提高其學分、證書的含金量，其完成率、普及率將會得到有效提升。

外語學習不僅是知識的獲得，而且是技能的習得。大學英語教學評價內(nèi)容和評價方式趨于多樣化，越來越注重對學生英語實際應用能力的考核。目前，慕課在線測試主要包括選擇題和填空題，可以評價語言知識性內(nèi)容，但無法充分滿足語言應用技能的評價需求。而且，學生的課堂行為、課外活動表現(xiàn)、口語能力、外語應用能力并沒有體現(xiàn)在最后的考核成績中。如果能夠有效地將新型大學英語教學目標與慕課結(jié)合起來，那么通過慕課培養(yǎng)具有高水平英語應用能力人才的目標將很容易實現(xiàn)。

現(xiàn)在的教育云平臺、資源中心或教育機構(gòu)已經(jīng)搜集了用戶的學習狀態(tài)，但卻沒有反饋用戶的學習策略。這些數(shù)據(jù)掌握在中心機構(gòu)手里且并沒有得到有效利用。如今，數(shù)據(jù)是最寶貴的資源，每個人都應當從數(shù)據(jù)中獲得自己的學習反饋，實現(xiàn)個性化的學習。

在區(qū)塊鏈技術(shù)支持下的去中心化、去信任的系統(tǒng)中，我們可以為每個參與慕課的學習者建立學習記錄區(qū)塊鏈，正式學習部分以一節(jié)課為一個數(shù)據(jù)區(qū)塊，非正式學習部分的記錄以項目組建數(shù)據(jù)區(qū)塊，評價系統(tǒng)根據(jù)每個學生的學習記錄區(qū)塊鏈進行最終評分，保證全面、公正的評價。同時，這些數(shù)據(jù)為所有人共有，每個人都可以通過大數(shù)據(jù)得到教學的反饋。因此，教師、學生都可以據(jù)此選擇最合適的教學和學習策略。

(二)“區(qū)塊鏈+慕課”大學英語課程技術(shù)框架

1.總體架構(gòu)

基于以上需求分析，本文提出構(gòu)建一種“慕課大學英語課程區(qū)塊鏈”，它以區(qū)塊鏈2.0架構(gòu)為基礎(chǔ)進行構(gòu)建(表1)，以教學活動記錄和教學活動評價作為基本事務，為個性化教學、慕課學分認證提供區(qū)塊鏈服務。在“慕課大學英語課程區(qū)塊鏈”中，教學活動被抽象為“從投入到產(chǎn)出”的過程。慕課大學英語課程區(qū)塊鏈提供了一個大學英語教學過程的區(qū)塊鏈基礎(chǔ)架構(gòu)，按任務層、策略層、服務層、管理層、網(wǎng)絡層五個層次進行設計。任務層由客戶端生成教學資源、學習記錄、學習評價等不同需求任務；策略層根據(jù)用戶身份(教師或?qū)W生)和任務性質(zhì)進行智能計算和推送，在系統(tǒng)控制和監(jiān)督下分流申請區(qū)塊鏈服務；服務層根據(jù)不同策略實現(xiàn)任務請求，提供數(shù)據(jù)區(qū)塊封裝；管理層對數(shù)據(jù)區(qū)塊進行加密、驗證和簽名；網(wǎng)絡層基于P2P網(wǎng)絡，通過挖礦達到共識或滿足合約，實現(xiàn)數(shù)據(jù)區(qū)塊的鏈接。

表1 慕課大學英語課程區(qū)塊鏈架構(gòu)

“慕課大學英語課程區(qū)塊鏈”由所有節(jié)點的教學過程區(qū)塊鏈和成績區(qū)塊鏈組成。其中，教學過程區(qū)塊鏈是私有鏈，在課程過程中記錄各項活動、評價結(jié)果；成績區(qū)塊鏈是公共鏈，在課程結(jié)束時將該課程的每個學生的最終成績作為一個區(qū)塊接入學生各自的成績區(qū)塊鏈。因此，“慕課大學英語課程區(qū)塊鏈”是一種由私有鏈和公共鏈組合而成的互聯(lián)鏈。

2.數(shù)據(jù)區(qū)塊

“慕課大學英語課程區(qū)塊鏈”的數(shù)據(jù)區(qū)塊結(jié)構(gòu)如表2所示。比特幣區(qū)塊鏈中每一個區(qū)塊體都包含了一次比特幣交易的信息，而在“慕課大學英語課程區(qū)塊鏈”中，每一個區(qū)塊體都包含了一次教學活動的記錄和評價。教學活動可以理解為節(jié)點投入時間、自身的知識狀態(tài)和教學資源，從而得到回報的過程，可以用“投入和產(chǎn)出”的模型來理解。其中，節(jié)點就是區(qū)塊鏈中的人，包括學生和教師。學生的狀態(tài)可以用“學幣”來衡量；教師的狀態(tài)可以用“教幣”衡量；參考IEEE(電氣和電子工程師協(xié)會)的LOM(學習對象元數(shù)據(jù)規(guī)范)，教學資源可以用“關(guān)系”“評注”“分類”和“權(quán)屬”等屬性來標識。

表2 數(shù)據(jù)區(qū)塊結(jié)構(gòu)

教學活動可以分為創(chuàng)建教學資源、更新教學資源、課程學習、成績測試等幾類活動。每個學生的每一次學習活動都被記錄和評分，系統(tǒng)按照一定的打分機制給以“學幣”；教師創(chuàng)建、更新或整理資源會使“教幣”增加。每一類活動所得到的“學幣”和“教幣”的量應該是活動投入資源的屬性的函數(shù)值，這個函數(shù)關(guān)系根據(jù)課程內(nèi)容、活動類別等特點在課程設計階段預先設置。

數(shù)據(jù)區(qū)塊的長度可以由兩種模式來確認：慕課以一節(jié)課為單位安排一個知識點進行學習并測試，將學習過程和測試結(jié)果作為教學活動區(qū)塊接入教學過程區(qū)塊鏈，從而保證學生課程表現(xiàn)評價的準確和客觀；對于非正式的學習和其他教學活動，例如，參加英語演講比賽、國際學術(shù)會議、外籍學者學術(shù)交流會等，可以分配的數(shù)據(jù)區(qū)塊長度參照以太坊區(qū)塊規(guī)則制定。

教學活動區(qū)塊以MPT(merkle patricia tree)進行組織，用哈希算法和時間戳等方法封裝于區(qū)塊中。哈希算法是一種將信息轉(zhuǎn)換為固定長度Hash值的方法，具有不可逆性，即無法通過一個已知的Hash值得到原來的信息。同時，同一個Hash值幾乎不可能由不同的輸入信息計算得到，具有極強的抗碰撞性。時間戳標記了每一個數(shù)據(jù)區(qū)塊封裝的時間，以確保數(shù)據(jù)不可篡改。

MPT的原理圖如圖1所示。對于一次教學活動所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)記錄，我們可以將它們分成多個數(shù)據(jù)塊，比如L1、L2、L3、L4。為了方便以后的快速校驗，所有數(shù)據(jù)(教學活動或節(jié)點狀態(tài))都要進行分組哈希。因此，從L1數(shù)據(jù)塊就得到了其哈希值Hash0-0。由于L1數(shù)據(jù)塊只是整個教學活動的一個部分(例如，一個學生在課程中的一次口語討論)，其哈希值還要和別的數(shù)據(jù)塊L2的哈希值Hash0-1拼在一起再進行一次哈希變換，從而得到哈希值Hash0。同理，還需要將Hash0和Hash1拼接成一個字符串，再進行哈希變換得到哈希列表的根Hash(Top Hash)，根Hash放在該區(qū)塊的區(qū)塊頭中。通過這種機制，在P2P網(wǎng)絡中傳輸數(shù)據(jù)時，下一個節(jié)點在接收數(shù)據(jù)時，可以根據(jù)從可信數(shù)據(jù)源得到的根Hash來校驗Hash列表，再通過校驗后的Hash列表校驗數(shù)據(jù)塊。在“慕課大學英語區(qū)塊鏈”中，采用最常用的二叉Merkle樹。

圖1 Merkle樹原理圖

3.區(qū)塊鏈的運行

教學活動的發(fā)生一般過程包括4個步驟。步驟1：發(fā)起者(教師或?qū)W生)發(fā)出一個事務并進行數(shù)字簽名，系統(tǒng)檢查事務格式是否符合規(guī)則要求。步驟2：對驗證通過的事務，判斷該節(jié)點是否具備事務發(fā)生資格，即教師或?qū)W生是否具備更新教學資源的能力或具備學習基礎(chǔ)，如果具備，則根據(jù)角色性質(zhì)計算“教幣”“學幣”以及資源屬性的變化值。步驟3：隨著事務的成功完成，就正式生成事務，根據(jù)事務類型先進行事務評價，然后啟動MPT封裝程序(加時間戳)，事務進入數(shù)據(jù)區(qū)塊等待挖礦確認。步驟4：若數(shù)據(jù)區(qū)塊獲得確認，則系統(tǒng)給節(jié)點發(fā)放“教幣”“學幣”。

在教學過程區(qū)塊鏈中，最重要的是創(chuàng)建教學資源、學習資源這兩類教學活動。以教師創(chuàng)建教學資源為例，具體步驟如下：教師將資源上傳云端平臺，利用非對稱加密算法分別使用公鑰和私鑰對教育資源進行加密，并存放在區(qū)塊中，將承載教育資源的區(qū)塊廣播全網(wǎng)并等待認證，超過51%的節(jié)點達成共識則通過認證，承載資源的區(qū)塊加蓋時間戳后在網(wǎng)絡中以P2P的模式傳播，系統(tǒng)自動給教師發(fā)放“教幣”獎勵。這種基于區(qū)塊鏈的教學資源認證機制可以杜絕重復、無效、低質(zhì)量的資源，有效提升資源質(zhì)量和資源傳播效率。

以學生學習資源為例，具體步驟如下：學生發(fā)起學習請求，系統(tǒng)對學生的當前狀態(tài)和教學資源的預備知識進行比較，如符合發(fā)生條件，則驗證通過；在參加慕課在線課程、在線測試等過程中，慕課可以記錄學習過程；結(jié)束本次學習后，學生在參與課程的人所組成的私有鏈廣播，教師評分組根據(jù)該過程(如一節(jié)課)中學生表現(xiàn)給予評價，其余節(jié)點(即所有學生)共同記錄這一區(qū)塊，然后系統(tǒng)根據(jù)教師給的評價相應地給該學生增加一定數(shù)量的“學幣”。

在成績區(qū)塊鏈中，系統(tǒng)根據(jù)課程學習過程中的記錄以及最后的測試成績，綜合算出每個學生的“學幣”，學生根據(jù)“學幣”計算課程成績，再由本人在全網(wǎng)廣播，其余學生節(jié)點在共識機制下核實成績。

4.區(qū)塊鏈的共識機制

在比特幣區(qū)塊鏈中，共識算法叫做POW(工作量證明)，其主要思路如下：進行若干次SHA256函數(shù)運算，尋找一個滿足給定難度值的隨機數(shù)(可以將工作量簡化理解成運算次數(shù))，如果找到，則向全網(wǎng)廣播，收到通知的節(jié)點判斷該區(qū)塊的所有交易是否都有效且與已有區(qū)塊不重復，如果確實如此，則接收區(qū)塊，在各個節(jié)點上進行區(qū)塊鏈確認，同時，最快確認交易有效的節(jié)點獲得獎勵的比特幣。

在教學過程區(qū)塊鏈中，每一次學習過程只需要經(jīng)過教師評分組的評價，其余節(jié)點只需記錄即可，可以采用PBFT(實用拜占庭容錯)作為共識算法，保障各節(jié)點間數(shù)據(jù)的一致性；在成績區(qū)塊鏈中，共識機制采用與比特幣區(qū)塊鏈類似的挖礦機制，不過這種共識算法并非基于一定難度數(shù)學問題的計算，而是基于學生節(jié)點對其他學生成績的核算，其計算量要比較小，最快的節(jié)點核算通過，且經(jīng)51%以上的節(jié)點確認后由每個節(jié)點記錄。另外，系統(tǒng)還可設立一定的獎懲機制，如可針對學生設立“評分獎勵金”，核實成功次數(shù)最多的節(jié)點(學生)獲得系統(tǒng)返回的該門課程的學分費，相當于該學生免費修了這門課程。此外，也可根據(jù)該套系統(tǒng)的運行效果調(diào)整相應的獎懲機制。

五、小結(jié)

隨著慕課的普及，開放教育的理念在共享經(jīng)濟時代越來越受到全世界的歡迎，傳統(tǒng)課程與慕課結(jié)合需要變革教學理念、內(nèi)容和模式。而區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展和應用為教學變革創(chuàng)建了新的技術(shù)平臺。本文針對慕課與大學英語課程的結(jié)合，提出了“慕課大學英語課程區(qū)塊鏈”。利用該區(qū)塊鏈系統(tǒng)，我們可以實現(xiàn)學習過程、學習成績的分布式存儲和記錄，為慕課的學分認證提供有力支持，借此探索了應用慕課大學英語課程來培養(yǎng)高水平英語應用能力人才的可能性。目前，區(qū)塊鏈技術(shù)在教學中的應用尚處于起步階段，相關(guān)研究主要集中在學習內(nèi)容和成績的存儲和記錄上。因此，本文構(gòu)建的“慕課大學英語課程區(qū)塊鏈”目前還是框架性的探索，希望為大學英語的線上教育提供一個新的方向，并在實踐中不斷完善和優(yōu)化。