“區(qū)塊鏈+大數(shù)據(jù)”技術在信息化教學中的應用

劉佳玉

1. 引言

區(qū)塊鏈因為其分布式存儲、安全保密、防篡改等特性被視為本世紀最具顛覆性的技術之一。從開始只有少數(shù)人掌握，到后來很多發(fā)達國家陸續(xù)出臺了國家政策層面與區(qū)塊鏈相關的條文，可以看出全世界對區(qū)塊鏈技術潛力的認同。2016年，我國也印發(fā)了《“十三五”國家信息化規(guī)劃》，把區(qū)塊鏈技術定為戰(zhàn)略性前沿技術之一。與此同時，大數(shù)據(jù)概念在云計算、人工智能等新時代技術的支持下，也開始在各行各業(yè)提供適應性更強、更高效的解決方案，尤其是近幾年個性化網(wǎng)絡教學的快速展開，也受益于大數(shù)據(jù)分析與智能推送技術。

從2020年到2022年，我們迎來了教育的特殊時期，使得教育行業(yè)也發(fā)生了翻天覆地的改變，由原來的課堂實地教學主導，逐漸向不受時間、地點因素影響的網(wǎng)絡教學轉變。由于涉及方面過多，人們在享受網(wǎng)絡學習便捷的同時，也出現(xiàn)了很多弊端，如學習資源在不同平臺的低質性和重復性，學生在網(wǎng)絡學習中自律性較差，且學習內容的認證互不一致，導致積極性不高，還有網(wǎng)絡空間內觀點成果流通過快、過廣導致溯源難等問題。本文以“區(qū)塊鏈+大數(shù)據(jù)”技術為背景，通過其功能作用，討論其融合在教育領域尤其是網(wǎng)絡教學中的應用與設想。

2. 區(qū)塊鏈與大數(shù)據(jù)的概念界定

區(qū)塊鏈可以理解為是把信息通過加密技術打包成區(qū)塊，再把一個個信息區(qū)塊放在主鏈上，形成區(qū)塊鏈。每個區(qū)塊都包含區(qū)塊頭和區(qū)塊主體，每個區(qū)塊頭部都包含前一個區(qū)塊的哈希值、時間戳等重要數(shù)據(jù)，因為它們都相互關聯(lián)，如果改動一個數(shù)據(jù)，那么與之相連的其他區(qū)塊數(shù)據(jù)都會發(fā)生變化，從而導致其他區(qū)塊驗證錯誤，被所有節(jié)點拒絕，這叫作“共識機制”，保證了區(qū)塊鏈中所有數(shù)據(jù)的安全，防止被篡改。同時，正是由于其鏈性結構，每筆交易信息都會在所有區(qū)塊上同步記錄，即使某個單獨區(qū)塊缺失或出現(xiàn)問題，其他區(qū)塊的數(shù)據(jù)依然可以起到備份與佐證的作用，這也是其分布式存儲與安全性的保障。最后，其交易驗證時，直接利用公鑰和私鑰，通過密碼學與智能合約等技術，實現(xiàn)一對一的點對點認證，跳過了傳統(tǒng)的第三方信任中介，確保了其去中心化的功能特性。

大數(shù)據(jù)是指從互聯(lián)網(wǎng)各個平臺軟件中獲取的、存儲、分析和管理規(guī)模都超過傳統(tǒng)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)集合，它有規(guī)模大、流轉快、樣式多和密度低的特點。數(shù)據(jù)形式涵蓋文本、圖片、視頻甚至媒體記錄等各個方面，比以往人工采集更具有客觀性與準確性。因為可以短時間內獲取海量數(shù)據(jù)再加以分析，所以更能反映當下的狀態(tài)，再輔以人工智能分析系統(tǒng)，更有效地保證了教育評估的連續(xù)性與時效性。大數(shù)據(jù)與人工智能的結合在建設智慧校園和學習平臺方面已經(jīng)較為成熟和全面，在此就不詳細贅述了，本文更多剖析區(qū)塊鏈的功能與作用，與大數(shù)據(jù)相結合后在教育領域的應用實例與設想。

3. 大數(shù)據(jù)技術在信息化教學方面的應用

3.1 采集課堂數(shù)據(jù)，調整教與學模式

我校每間教室都有智能信息采集系統(tǒng)，通過采集學生聽課時的動作，生成每個學生回答問題的次數(shù)、搞小動作說話甚至看窗外的次數(shù)，提醒教師注意該生的聽講狀態(tài)，還可以自動點名提高學生學習的專注力。系統(tǒng)也同時采集教師授課時的動作，生成教師講解的時間、組織學生討論的時間等等，分析出教師是講授型還是探索型等等，便于教師調整教學模式，做到真正以學生為主體，教師為主導。每個學生的信息還可以一對一發(fā)送給家長，讓家長實時掌握學生在校的學習狀態(tài)，為家校共育提供第一手素材資源。

3.2 構建學習平臺，精準推送定制化學習資源

現(xiàn)今幾乎所有網(wǎng)絡平臺都會采集用戶數(shù)據(jù)進行分析，生成用戶畫像，再運用人工智技術能推送用戶感興趣的信息。學校也可以構建自己的網(wǎng)絡學習平臺，通過記錄學生的學習內容、學習時間、測試成績等數(shù)據(jù)，分析學生的學習模式、學習風格、薄弱知識等，進而推送根據(jù)用戶情況量身定制的學習資料，幫助學習者快速地彌補薄弱知識，精準練習，脫離題海戰(zhàn)術，提升學習效率和學習興趣。

3.3 整合家校信息，促進家校合作

好的教育是家庭教育、學校教育和社會教育共同的結果，隨著社會各界對家庭教育認識的提升，很多家校共育項目被提出并創(chuàng)設。學校在自己的學習平臺中，還可以融入“通知書”“家校冊”等功能，學校的所有動態(tài)新聞或通知，都可以一鍵推送給家長，基本問題可以由人工智能機器人自動回復，節(jié)省了很多時間，還能讓家長實時了解學校的辦學理念及成果，也會更愿意配合。同時“家校冊”的功能是老師和家長一對一進行信息傳送，大數(shù)據(jù)技術把家長們的反饋分類整理，便于學校有針對性地開展活動。還可以根據(jù)分析出的家長用戶畫像，對于注重家校共育的家長，多提供展示機會與平臺，對于參與性較少的家長，可以單獨提供家校共育方面的方法輔導。

4. 區(qū)塊鏈技術在信息化教學方面的應用

4.1? 優(yōu)質教育資源共享知識庫

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，網(wǎng)絡學習已被提出并實踐了很多年，從最開始通過搜索引擎查閱資料學習，到進一步通過帖子提出問題，其他用戶可以在線解答，再到現(xiàn)在的慕課微課等開放性學習平臺，教育資源也隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展不斷進行整合。但它們也還停留在固有的架構中，通過用戶訂閱訪問的模式，集中管理提供訪問權限或其他服務。很多平臺有著相似度和重復性極高的知識資源，在互聯(lián)網(wǎng)中占據(jù)了大量空間，其實完全可以利用區(qū)塊鏈去中心化的特性，去掉第三方平臺，建立開放性的知識庫，真正實現(xiàn)知識傳播的效益最大化。以英屬哥倫比亞大學、美國波士頓大學為首的共五所全球頂尖大學，已通過技術共享，建立了安全便捷的全球共享知識庫。我們也可以一個地域范圍內學校之間知識共享，拋開學段與學科限制，所有知識都可以共享，讓每個學生都能點對點地找到自己感興趣的內容，在最近發(fā)展區(qū)內有更大的收獲。

4.2 分布式存儲的學業(yè)認證

終身學習、碎片化學習的提出已有很長一段時間，但由于傳統(tǒng)學習軌跡、個人學分或榮譽等造假事件在全世界范圍內層出不窮，導致大眾對于實地專業(yè)學校之外的網(wǎng)絡學習缺乏信任感與認同感，覺得網(wǎng)絡學習付出少，成果含金量低，不能納入正統(tǒng)的學業(yè)軌跡內。但有了區(qū)塊鏈計算后，它可以提供不可更改的分布式數(shù)據(jù)記錄功能，可以把學習者在不同時間、地點的學習經(jīng)歷、學習過程、學習內容和成果，甚至學習者自身的興趣愛好、個性特長、他人評價等信息都記錄下來，形成一份客觀永存的區(qū)塊鏈個人信息成績單，實現(xiàn)正式學習與非正式學習之間的充分有效融合。學習者可以把這份個人信息成績單隨身攜帶在各個設備中，在求職時向用人單位全面客觀地展示自己的學業(yè)成績與專業(yè)技能，更高效地對接用人單位。現(xiàn)階段在校園中應用較多的是學籍系統(tǒng)，因為其記錄的數(shù)據(jù)全面，學生無論轉學至哪里，都能從隨身設備中獲取學籍信息，免去中間繁雜的轉學手續(xù)，大大提升了效率。并且因為信息不可更改，如果有學生因表現(xiàn)不良受到處分，也會在學籍信息上一直體現(xiàn)，避免違規(guī)造假事件的發(fā)生。

4.3 學習貨幣

未來教育研究所和美國高考基金會提出了“學習即賺錢”的概念和規(guī)劃來促進開放教育。其理念認為學習者所進行的一切正式或非正式學習，包括參加培訓、活動比賽、校外實習、公益社區(qū)服務等一系列活動，都能形成一個電子錢包，為其積攢學習貨幣。用人單位也可以根據(jù)員工學習貨幣的收入數(shù)量，衡量其接受繼續(xù)教育成果好壞的重要依據(jù)。同時，個人還可以發(fā)布有價值的觀點、作品等，被其他用戶承認并購買，從而獲得額外學習貨幣的收入。目前，大多數(shù)學習貨幣可應用的場景有限，多為在校園系統(tǒng)中購買學習用品，但相信隨著區(qū)塊鏈技術在教育領域的深入推廣和應用，學習貨幣會被社會各界逐漸認可。

4.4 智力成果版權

網(wǎng)絡時代文件信息傳輸速度既廣泛又迅速，一些觀點或成果被提出發(fā)布時，缺乏相應的版權保護機制，導致有些優(yōu)秀的制作者不愿分享自己的智力成果，這與知識共享和人類文明的進步無疑是相悖的。而區(qū)塊鏈技術可以詳細記錄每一項數(shù)據(jù)、可溯源和防篡改的特性，使得廣大一線教師們的微課、課件、教學設計與論文等智力成果的版權得到了充分保護。同時，制作者還可以發(fā)布到教育資源平臺上，獲取學習貨幣。

5. 存在的問題與展望方向

大數(shù)據(jù)技術在教育領域的應用已比較廣泛且成熟，確實給人們帶來了前所未有的便捷與高效，但區(qū)塊鏈技術在教育領域還是相對陌生的面孔，再加上教育對象中有一部分是未成年人，是國家未來的支柱，所以責任更為重大，有一些問題亟待解決。首先，區(qū)塊鏈在教育領域的應用還缺乏相關完善的法律法規(guī)，學生個人的數(shù)據(jù)放到公共賬目上，如何保證個人數(shù)據(jù)記錄的所有權？相關機構是否會販賣信息以謀取利益？學習者的相關資料被公開透明化，一旦由此造成問題時，誰來擔任監(jiān)管者并解決問題？這些都需要強有力的法律法規(guī)作保障。其次，對于專業(yè)性較強的教育知識來說，完全去中心化，摒棄傳統(tǒng)專業(yè)學校的管控，將知識交由全網(wǎng)用戶書寫，對知識的正確傳承是否利大于弊？最后，教育是容錯且發(fā)展的，區(qū)塊鏈不可更改的特性對于犯過錯想改過自新的未成年人來說，是否真的為人所需？這些都是區(qū)塊鏈技術在教育領域真正充分應用時必須要面對的問題，而且不是僅憑教育部門就能妥善解決的，更需要社會各界的幫助與合作。

6. 總結

教育資源開放和共享的時代已經(jīng)到來，技術賦能教學環(huán)境下的教與學都要順應時代潮流發(fā)生改變，而“區(qū)塊鏈+”大數(shù)據(jù)技術的應用，著實推動教育改革向前邁了一大步。從大數(shù)據(jù)海量分析用戶數(shù)據(jù)，智能推送內容，到區(qū)塊鏈去中心化建立起教育資源自由共享傳輸?shù)臋C制，還有其分布式存儲與認證的特性，保障了信息時代數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠谰眯耘c安全性。但由于技術尚處于萌芽階段，還有一部分應用停留在設想與展望階段，我們更應該靜下心來仔細發(fā)掘潛在的問題，并積極探索解決方案，最終才能真正讓區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)等前沿技術在教育領域發(fā)揮出最大價值，真正促進人類文明的發(fā)展。

*本文是河北省教育科學研究“十四五”規(guī)劃一般課題《小學數(shù)學教學與信息技術深度融合的案例研究》（課題編號2103257）研究成果。