基于區(qū)塊鏈的高職院校德育學(xué)分制評(píng)價(jià)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

曹云峰

1 概述

教育的根本任務(wù)是立德樹人，落實(shí)立德樹人必須建立科學(xué)合理的德育評(píng)價(jià)體系，作為高等教育半壁江山的高職院校，因其獨(dú)特的職業(yè)特點(diǎn)而與眾不同，建立科學(xué)合理的適合于高等職業(yè)教育學(xué)分制評(píng)價(jià)體系，是引導(dǎo)職業(yè)教育公平發(fā)展的必要選擇。也是推動(dòng)高等職業(yè)院校精細(xì)化管理的必由之路。本文利用區(qū)塊鏈技術(shù)分布式存儲(chǔ)、多方匿名評(píng)價(jià)，不可篡改、安全可信等特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一套克服傳統(tǒng)學(xué)分制評(píng)價(jià)系統(tǒng)評(píng)價(jià)集中、容易篡改、安全性能差等弊端的高職院校德育學(xué)分制評(píng)價(jià)系統(tǒng)。

高職院校德育的范疇主要包含思政理論課、思政實(shí)踐課教育，日常行為規(guī)范安全、衛(wèi)生、紀(jì)律、社會(huì)實(shí)踐、公益勞動(dòng)、文體獎(jiǎng)勵(lì)、心理健康教育、職業(yè)操守、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等教育。高職院校德育學(xué)分制評(píng)價(jià)方主要是根據(jù)德育所涉及的范疇，經(jīng)評(píng)價(jià)方評(píng)價(jià)給出的學(xué)分績(jī)點(diǎn)，最終構(gòu)成高職學(xué)生在校的德育學(xué)分。高職院校的評(píng)價(jià)方主要由思政教學(xué)部門、學(xué)生處、教務(wù)處、就業(yè)處（創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)處）、校企合作方構(gòu)成。評(píng)價(jià)參與人員主要是思政理論課、實(shí)踐課指導(dǎo)師，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理論課、實(shí)踐課指導(dǎo)師，團(tuán)總支老師、輔導(dǎo)員、班主任、學(xué)生干部等組成。傳統(tǒng)的德育學(xué)分制所有的學(xué)分都是由評(píng)價(jià)方單方面給出、不夠公開透明、容易篡改、所以導(dǎo)致高職院校學(xué)生德育履歷造假、信用缺失，用人單位對(duì)學(xué)生德育評(píng)價(jià)無(wú)法信任。本文將通過(guò)區(qū)塊鏈技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高職院校學(xué)生德育學(xué)分多方匿名評(píng)價(jià)、公開透明、記錄信任、無(wú)法篡改等特點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)高職院?！叭恕钡於己玫男湃位A(chǔ)。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

2.1 分布式存儲(chǔ)

基于區(qū)塊鏈技術(shù)的高職院校德育學(xué)分制評(píng)價(jià)系統(tǒng)是分布式存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，并不是中心化集中存儲(chǔ)。高職院校學(xué)生對(duì)個(gè)人的德育事件信息錄入后存儲(chǔ)在P2P網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)機(jī)上，并可以轉(zhuǎn)發(fā)到全網(wǎng)。參與德育評(píng)價(jià)的校企指導(dǎo)師所有的評(píng)價(jià)過(guò)程和結(jié)果都記錄在分布式的節(jié)點(diǎn)的每一臺(tái)節(jié)點(diǎn)機(jī)上。整個(gè)系統(tǒng)分布式存儲(chǔ)構(gòu)成聯(lián)盟鏈，其上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)根據(jù)智能合約事先編輯的規(guī)則訪問(wèn)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)及數(shù)據(jù)完整的歷史記錄。每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以直接驗(yàn)證其他交易節(jié)點(diǎn)的記錄。

2.2 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)

基于區(qū)塊鏈技術(shù)的高職院校德育學(xué)分制評(píng)價(jià)系統(tǒng)是一個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的節(jié)點(diǎn)有兩類，一類是學(xué)生節(jié)點(diǎn)支持學(xué)生錄入個(gè)人的德育事件的支撐材料、查詢個(gè)人德育的學(xué)分情況等。另外一類是評(píng)價(jià)節(jié)點(diǎn)，評(píng)價(jià)節(jié)點(diǎn)的登錄需要按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)好的聯(lián)盟鏈準(zhǔn)入機(jī)制進(jìn)入系統(tǒng)，可以對(duì)學(xué)生提交的匿名德育事件進(jìn)行評(píng)價(jià)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)均具有存儲(chǔ)并轉(zhuǎn)發(fā)信息到所有其他節(jié)點(diǎn)的功能。

2.3 匿名評(píng)價(jià)

基于區(qū)塊鏈技術(shù)的高職院校德育學(xué)分制評(píng)價(jià)系統(tǒng)中學(xué)生錄入或提交的德育事件都是通過(guò)加密編碼對(duì)應(yīng)的，評(píng)價(jià)方只能看到對(duì)應(yīng)的編碼，所有信息對(duì)評(píng)價(jià)方是完全透明的。

2.4 記錄不可篡改

基于區(qū)塊鏈技術(shù)的高職院校德育學(xué)分制評(píng)價(jià)系統(tǒng)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)中一個(gè)節(jié)點(diǎn)輸入事務(wù)之后更新了賬戶數(shù)據(jù)后，記錄將無(wú)法篡改，因?yàn)榉植际綌?shù)據(jù)庫(kù)中的每一條評(píng)價(jià)記錄都直接鏈接到它的前一個(gè)相鄰的交易記錄上，形成鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)。再采用哈希加密算法和梅克爾樹來(lái)確保聯(lián)盟鏈中的記錄的可靠存儲(chǔ)、并按時(shí)間順序用時(shí)間戳標(biāo)記。當(dāng)然網(wǎng)絡(luò)上的所有節(jié)點(diǎn)都是可以訪問(wèn)的。

2.5 數(shù)據(jù)安全加密

基于區(qū)塊鏈技術(shù)的高職院校德育學(xué)分制評(píng)價(jià)系統(tǒng)中按照區(qū)塊鏈技術(shù)的特點(diǎn)，在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)傳輸過(guò)程中，利用非對(duì)稱密碼算法和數(shù)字簽名技術(shù)確保安全可靠傳輸。

2.6 可編程性

基于區(qū)塊鏈技術(shù)的高職院校德育學(xué)分制評(píng)價(jià)系統(tǒng)因其分布式存儲(chǔ)中的數(shù)據(jù)特征和圖靈完備性，決定了該聯(lián)盟鏈中每個(gè)交易所關(guān)聯(lián)的計(jì)算邏輯和可編程性。所以各節(jié)點(diǎn)均可設(shè)定自動(dòng)觸發(fā)節(jié)點(diǎn)間交易的算法和規(guī)則，即是所謂的智能合約。

3 系統(tǒng)應(yīng)用架構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)區(qū)塊鏈技術(shù)的特點(diǎn)，高職院校德育學(xué)分制評(píng)價(jià)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用框架主要分4層結(jié)構(gòu)。頂層是應(yīng)用層：包含學(xué)生應(yīng)用和導(dǎo)師應(yīng)用接口，和傳統(tǒng)的系統(tǒng)比較沒(méi)有管理接口；次頂層是共識(shí)層：主要是由RPC協(xié)議、共識(shí)節(jié)點(diǎn)的準(zhǔn)入驗(yàn)證、DPOS組成，實(shí)現(xiàn)多方評(píng)價(jià)德育學(xué)分過(guò)程中的節(jié)點(diǎn)準(zhǔn)入認(rèn)證、協(xié)同評(píng)價(jià)和工作過(guò)程確認(rèn)；第三層是網(wǎng)絡(luò)層：由P2P網(wǎng)絡(luò)、傳播機(jī)制、驗(yàn)證機(jī)制構(gòu)成，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)等網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)安全可靠傳輸；最底層是數(shù)據(jù)層：是由區(qū)塊數(shù)據(jù)、鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)、分布式存儲(chǔ)、哈希算法、非對(duì)稱密碼算法（實(shí)現(xiàn)的數(shù)字簽名）和梅克爾樹構(gòu)成，是整個(gè)區(qū)塊鏈的核心技術(shù)設(shè)計(jì)所在。系統(tǒng)的應(yīng)用框架如圖1所示。

4 系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

基于區(qū)塊鏈技術(shù)的高職院校德育學(xué)分制評(píng)價(jià)系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)了兩個(gè)模塊，即學(xué)生節(jié)點(diǎn)模塊和參與評(píng)價(jià)的校企評(píng)價(jià)導(dǎo)師模塊。

4.1 學(xué)生模塊

學(xué)生模塊的主要功能包括個(gè)人身份認(rèn)證、個(gè)人信息、德育學(xué)分查詢、德育憑證錄入、評(píng)價(jià)事件查詢、聯(lián)盟鏈。學(xué)生功能模塊如圖2所示。

4.2 校企評(píng)價(jià)導(dǎo)師模塊

校企導(dǎo)師評(píng)價(jià)模塊主要是指學(xué)校的思政、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、學(xué)團(tuán)、輔導(dǎo)員等導(dǎo)師對(duì)學(xué)生的德育進(jìn)行學(xué)分績(jī)點(diǎn)評(píng)價(jià)。該模塊主要包括個(gè)人身份認(rèn)證、個(gè)人信息、德育事件評(píng)價(jià)、評(píng)價(jià)事件查詢、德育事件錄入、共識(shí)機(jī)制、聯(lián)盟鏈。導(dǎo)師功能模塊如圖3所示。

圖3 導(dǎo)師模塊

5 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

基于區(qū)塊鏈技術(shù)的高職院校德育學(xué)分制評(píng)價(jià)系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)按照系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流方向，學(xué)生個(gè)人錄入德育事件數(shù)據(jù)或憑證，記錄到個(gè)人的節(jié)點(diǎn)上，經(jīng)過(guò)加密匿名后進(jìn)入到評(píng)價(jià)系統(tǒng)，最后經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)節(jié)點(diǎn)評(píng)價(jià)后將評(píng)價(jià)過(guò)程和結(jié)果事件存儲(chǔ)在德育區(qū)塊鏈中。給出數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)流圖如圖4所示。

圖4 頂層數(shù)據(jù)流圖

將頂層數(shù)據(jù)流圖中評(píng)價(jià)系統(tǒng)放大，將評(píng)價(jià)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)接口、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、聯(lián)盟鏈模式進(jìn)行設(shè)計(jì)。然后加入多個(gè)學(xué)生節(jié)點(diǎn)、評(píng)價(jià)導(dǎo)師節(jié)點(diǎn)、區(qū)塊鏈分布式賬本，最終設(shè)計(jì)出基于區(qū)塊鏈的高職院校學(xué)分制評(píng)價(jià)系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)架構(gòu)如圖5所示。

6 系統(tǒng)訪問(wèn)控制設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，利用區(qū)塊鏈的可信的技術(shù)特點(diǎn)，不論是學(xué)生節(jié)點(diǎn)還是評(píng)價(jià)導(dǎo)師節(jié)點(diǎn)，在訪問(wèn)該聯(lián)盟鏈上數(shù)據(jù)之前，都會(huì)先進(jìn)行身份權(quán)限驗(yàn)證（即網(wǎng)絡(luò)層的驗(yàn)證機(jī)制），判斷當(dāng)前的訪問(wèn)請(qǐng)求節(jié)點(diǎn)是否具有訪問(wèn)權(quán)限，必須通過(guò)身份驗(yàn)證并符合智能合約設(shè)置的訪問(wèn)控制條件才可以進(jìn)一步操作。

本系統(tǒng)中將學(xué)生錄入的待評(píng)價(jià)事件用數(shù)據(jù)來(lái)描述，學(xué)生是定義該數(shù)據(jù)的擁有者，他根據(jù)自己的需求去定義數(shù)據(jù)的訪問(wèn)規(guī)則或合約。評(píng)價(jià)導(dǎo)師是數(shù)據(jù)的訪問(wèn)者，需要滿足一定的條件才可以訪待評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)訪問(wèn)控制框架如圖6所示。

學(xué)生可以根據(jù)數(shù)據(jù)的敏感程度來(lái)定義數(shù)據(jù)訪問(wèn)控制規(guī)則，并將訪問(wèn)規(guī)則表示成智能合約的形式，部署到聯(lián)盟鏈網(wǎng)絡(luò)之中。評(píng)價(jià)導(dǎo)師訪問(wèn)數(shù)據(jù)時(shí)，需要進(jìn)行身份驗(yàn)證并符合智能合約條件方可獲的身份令牌（即訪問(wèn)權(quán)限的令牌），評(píng)價(jià)導(dǎo)師憑令牌訪問(wèn)待評(píng)價(jià)事件。

在本系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的訪問(wèn)控制框架中，學(xué)生和評(píng)價(jià)導(dǎo)師均可發(fā)布任務(wù)，或接受任務(wù)。比如評(píng)價(jià)導(dǎo)師在具體的操作過(guò)程中可以是輔導(dǎo)員錄入學(xué)生的違紀(jì)事件、衛(wèi)生通報(bào)事件等。學(xué)生如果是團(tuán)學(xué)干部，也可以參與評(píng)價(jià)。輔導(dǎo)員或?qū)W生既是該待評(píng)價(jià)事件的擁有者，也是待評(píng)價(jià)事件的任務(wù)發(fā)布者，二者通過(guò)自定義數(shù)據(jù)訪問(wèn)權(quán)限和評(píng)價(jià)事件的具體規(guī)則，二者也可以根據(jù)自身的條件，去申請(qǐng)?jiān)u價(jià)權(quán)，通過(guò)聯(lián)盟鏈上的加密算法驗(yàn)證，便可以去訪問(wèn)執(zhí)行評(píng)價(jià)任務(wù)。整個(gè)評(píng)價(jià)過(guò)程無(wú)第三方的參與，而評(píng)價(jià)可以多節(jié)點(diǎn)參與，實(shí)現(xiàn)匿名公平評(píng)價(jià)，所有的評(píng)價(jià)過(guò)程也被完整記錄，可查可追溯，起到了充分監(jiān)督公正評(píng)價(jià)的目的。

圖5 系統(tǒng)整體架構(gòu)圖

圖6 訪問(wèn)控制框架

7 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總結(jié)

本文首先描述了基于區(qū)塊鏈的高職院校德育學(xué)分制評(píng)價(jià)系統(tǒng)所涉及的概念和相關(guān)內(nèi)容；接著對(duì)該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的6個(gè)基于區(qū)塊鏈技術(shù)的主要特點(diǎn)，并給出了該系統(tǒng)科學(xué)、先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念陳述；之后分別就該系統(tǒng)的4層應(yīng)用框架模型進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并給出了各層描述；接著對(duì)本系統(tǒng)功能組成模塊、系統(tǒng)功能架構(gòu)和系統(tǒng)訪問(wèn)控制等3個(gè)方面進(jìn)行了設(shè)計(jì)和描述。