基于區(qū)塊鏈的教育應(yīng)用系統(tǒng)綜述

夏晶晶，張萬(wàn)紅

(1.鹽城工學(xué)院 教務(wù)處，江蘇 鹽城 224051; 2.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)公共管理學(xué)院，江蘇 徐州 221100)

基于區(qū)塊鏈的應(yīng)用程序的開發(fā)可以分為三個(gè)階段，即區(qū)塊鏈1.0、2.0和3.0。區(qū)塊鏈1.0被用于強(qiáng)制貨幣、2.0被引入到智能合約中、3.0則被運(yùn)用在金融、教育、衛(wèi)生等領(lǐng)域[1]。在教育領(lǐng)域，我國(guó)對(duì)區(qū)塊鏈的應(yīng)用還處于起步階段，有小部分教育機(jī)構(gòu)開始嘗試使用區(qū)塊鏈技術(shù)，主要是用來(lái)驗(yàn)證和分享學(xué)生已經(jīng)取得的學(xué)術(shù)認(rèn)證，展示學(xué)生的學(xué)習(xí)成果[2]。有學(xué)者認(rèn)為，區(qū)塊鏈可能削弱教育機(jī)構(gòu)作為認(rèn)證代理的核心作用，為學(xué)生提供更多的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)[3]。近年來(lái)，關(guān)于區(qū)塊鏈教育應(yīng)用的研究數(shù)量雖然在不斷增加，但仍處于零散狀態(tài)，有必要進(jìn)行系統(tǒng)綜述，以期對(duì)有興趣獲取這類知識(shí)的管理者、決策者、學(xué)者和研究人員等有所啟發(fā)。

1 文獻(xiàn)研究方法

A.研究問(wèn)題?；谘芯磕康奶岢鲆韵卵芯繂?wèn)題：利用區(qū)塊鏈技術(shù)開發(fā)出以達(dá)到教育目的為前提的應(yīng)用程序、區(qū)塊鏈技術(shù)給教育帶來(lái)了哪些好處、在教育領(lǐng)域應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)面臨哪些挑戰(zhàn)。

B.相關(guān)論文及專利情況。通過(guò)文獻(xiàn)計(jì)量與內(nèi)容分析得到了區(qū)塊鏈在教育領(lǐng)域中的文獻(xiàn)分布情況，并圍繞研究系統(tǒng)評(píng)價(jià)程序中的研究問(wèn)題進(jìn)行了系統(tǒng)性檢索，主要利用CNKI、萬(wàn)方等中文數(shù)據(jù)庫(kù)，經(jīng)過(guò)檢索、過(guò)濾、去重，得到相關(guān)中文文獻(xiàn)51篇。

C.數(shù)據(jù)提取與分析。從論文與專利中提取數(shù)據(jù)后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，根據(jù)應(yīng)用、好處、挑戰(zhàn)和未來(lái)的應(yīng)用領(lǐng)域這四個(gè)預(yù)先確定的主題和搜索問(wèn)題中出現(xiàn)的維護(hù)測(cè)試進(jìn)行數(shù)據(jù)使用。

D.研究分析。檢索過(guò)程中剔除了僅表達(dá)“區(qū)塊鏈在教育中的應(yīng)用”的觀點(diǎn)而未給出詳細(xì)應(yīng)用程序或應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)建的文獻(xiàn)，對(duì)符合研究問(wèn)題的51篇文獻(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)的全文內(nèi)容分析。

2 關(guān)于區(qū)塊鏈的教育應(yīng)用系統(tǒng)研究

2.1 使用區(qū)塊鏈技術(shù)開發(fā)用于教育目的的應(yīng)用程序

如表1所示，為教育目的開發(fā)了各種區(qū)塊鏈應(yīng)用程序。這些應(yīng)用程序可分為10類：認(rèn)證管理、能力和學(xué)習(xí)成果管理、確保協(xié)作學(xué)習(xí)環(huán)境安全、費(fèi)用和學(xué)分轉(zhuǎn)移、獲得數(shù)字監(jiān)護(hù)許可、評(píng)估學(xué)生的專業(yè)能力、版權(quán)管理、加強(qiáng)學(xué)生在電子學(xué)習(xí)中的互動(dòng)、關(guān)于審查及支持終身學(xué)習(xí)。

表1 應(yīng)用分類和研究情況Tab.1 Application classification and research

2.2 區(qū)塊鏈能給教育帶來(lái)什么好處

區(qū)塊鏈技術(shù)可以給教育帶來(lái)較大好處，具有高安全性、低成本特點(diǎn)，能夠加強(qiáng)學(xué)生評(píng)估，更好地控制數(shù)據(jù)訪問(wèn)，同時(shí)采取了問(wèn)責(zé)制，管理透明度更高，提高了管理效率，支持學(xué)習(xí)者的職業(yè)決策，能夠與學(xué)習(xí)者進(jìn)行互動(dòng)。

A.使用區(qū)塊鏈可確保各方之間數(shù)據(jù)交易的安全性。區(qū)塊鏈的魅力在于能夠確保數(shù)據(jù)本身安全，并驗(yàn)證數(shù)據(jù)是否被篡改。為了說(shuō)明這一點(diǎn)，徐麗芳和劉欣怡[4]一致同意協(xié)議被用于維持交易秩序和降低無(wú)擔(dān)保交易的風(fēng)險(xiǎn)，并以imToken為例，使用區(qū)塊鏈與加密技術(shù)，在交易過(guò)程中通過(guò)冷錢包與熱錢包支付來(lái)作為雙重保障，不斷增強(qiáng)交易的安全性。

B.提升教育評(píng)估的公正性與合理性。唐麗[5]借助大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)在區(qū)塊鏈中提出了評(píng)估的申報(bào)這一想法，在通過(guò)節(jié)點(diǎn)的共識(shí)機(jī)制驗(yàn)證以后，學(xué)科點(diǎn)可以直接參加監(jiān)測(cè)評(píng)估的申報(bào)。區(qū)塊鏈技術(shù)的去中心化特點(diǎn)保證了監(jiān)測(cè)評(píng)估過(guò)程的扁平化，提升了評(píng)估的公正性與合理性。

C.助力在線教育資源共享。張宇[6]設(shè)想物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用區(qū)塊鏈可致力于培育更多的生態(tài)可能性。區(qū)塊鏈技術(shù)中的分布式記賬技術(shù)通過(guò)在不同區(qū)塊中的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)資源傳播或?qū)崟r(shí)交易讓所有節(jié)點(diǎn)通過(guò)共識(shí)協(xié)議來(lái)對(duì)培訓(xùn)資源進(jìn)行高效共享，形成規(guī)?；?、高質(zhì)量的高校培訓(xùn)資源信息開放共享新生態(tài)。周繼平、陳虹、葉正茂[7]提出在區(qū)塊鏈學(xué)分銀行的建設(shè)中將課程所有者的信息、學(xué)習(xí)資源、證書合約打包上傳的課程放在一個(gè)場(chǎng)景中，教師與學(xué)生都可以是知識(shí)內(nèi)容的創(chuàng)造者，共同為在線教育資源的共享提供助力。

D.支持終身學(xué)習(xí)。繼續(xù)教育是終身學(xué)習(xí)體系的重要組成部分。韓勁松、趙立波、賀曉光等[8]根據(jù)獲取ID、平臺(tái)注冊(cè)、應(yīng)用、查詢的學(xué)習(xí)流程認(rèn)為在區(qū)塊鏈技術(shù)下構(gòu)建的繼續(xù)教育公共平臺(tái)可以有效促進(jìn)學(xué)習(xí)者進(jìn)行終身學(xué)習(xí)。李旭東和曾艷英[9]利用區(qū)塊鏈去中心化的永久儲(chǔ)存數(shù)據(jù)、安全防篡改、真實(shí)防偽、可追溯、可驗(yàn)證的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，將終身職業(yè)教育的特征與體系構(gòu)成要求相結(jié)合，這樣更有利于學(xué)習(xí)者持續(xù)有效地接受終身職業(yè)教育。

E.成本低。蔣明蓉、安素芳、李繼梅[10]提及了Woolf的創(chuàng)辦者搭建的區(qū)塊鏈技術(shù)平臺(tái)，通過(guò)完整記錄學(xué)生和教師的學(xué)習(xí)過(guò)程來(lái)減少或完全免除管理成本。一般來(lái)說(shuō)，驗(yàn)證和處理學(xué)術(shù)認(rèn)證需要額外的成本，而區(qū)塊鏈則有助于降低此類成本。李志宏、邱亭諭、李可欣[11]通過(guò)區(qū)塊鏈技術(shù)搭建的數(shù)字教學(xué)資源管理系統(tǒng)架構(gòu)可以使數(shù)字教學(xué)資源的確權(quán)流程變得簡(jiǎn)單化，達(dá)到上傳即確權(quán)的目的，并通過(guò)溯源比較分析對(duì)維權(quán)進(jìn)行取證，以達(dá)到降低管理成本和提高管理效率的目的。

F.促進(jìn)教育資產(chǎn)的交易與轉(zhuǎn)換。王夢(mèng)豪和曹蕾[12]對(duì)學(xué)習(xí)成果轉(zhuǎn)換共識(shí)流程進(jìn)行了設(shè)想，如果學(xué)習(xí)者在主鏈積累了一定數(shù)量的學(xué)習(xí)成果證明，便可在主鏈上申請(qǐng)轉(zhuǎn)換成其他機(jī)構(gòu)組織的學(xué)習(xí)成果，并通過(guò)共識(shí)機(jī)制和智能合約來(lái)完成對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)成果認(rèn)證，滿足學(xué)習(xí)者的轉(zhuǎn)換請(qǐng)求，大幅提高學(xué)習(xí)成果轉(zhuǎn)換的效率。

G.提高公信力。張小麗[13]將分布式賬本上的學(xué)歷學(xué)位證書、技能考核等細(xì)節(jié)作為個(gè)體信息在區(qū)塊鏈上的數(shù)字投射，代表了個(gè)體在聯(lián)盟鏈內(nèi)部的數(shù)字化身份(eID)。而區(qū)塊鏈作為分布式共享共信數(shù)據(jù)庫(kù)從根本上提升了數(shù)字認(rèn)證的公信力，是一種天然的技術(shù)背書。

H.有助于實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)。張闡軍[14]介紹了基于區(qū)塊鏈技術(shù)的經(jīng)管類實(shí)驗(yàn)MOOC平臺(tái)的體系建設(shè)，主要是將區(qū)塊鏈云MOOC實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、教務(wù)系統(tǒng)、教師系統(tǒng)、檔案系統(tǒng)、學(xué)習(xí)系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，并輔以互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、在線支付、APP等技術(shù)基礎(chǔ)建設(shè)課程體系，建立較強(qiáng)的柔性化學(xué)習(xí)目標(biāo)，不斷提高培養(yǎng)方案的匹配性，以滿足各種人才的學(xué)習(xí)需求，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)。

2.3 在教育領(lǐng)域采用區(qū)塊鏈技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)

區(qū)塊鏈技術(shù)可能還需要一定的時(shí)間才能被廣泛采用，這是因?yàn)榻逃块T在使用這項(xiàng)技術(shù)之前必須先知道應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)需要面對(duì)哪些挑戰(zhàn)，以強(qiáng)化區(qū)塊鏈在教育環(huán)境中的監(jiān)督性。本研究對(duì)這些挑戰(zhàn)進(jìn)行了歸納。

A.惡意攻擊的風(fēng)險(xiǎn)無(wú)法消除。劉豐源、趙建民、陳昊等人[15]提出在資源共享層應(yīng)預(yù)防女巫攻擊、域名系統(tǒng)劫持等情況的出現(xiàn)。就公有鏈的平臺(tái)現(xiàn)狀來(lái)看，為了確保隱私，許多區(qū)塊鏈框架使用了公鑰和私鑰。但區(qū)塊鏈不能完全保證交易的隱私性，因?yàn)槊總€(gè)公鑰的數(shù)據(jù)都是公開可見的，用戶的交易可以被鏈接起來(lái)，從而泄露用戶信息。

B.區(qū)塊鏈在教育領(lǐng)域中的運(yùn)用推廣運(yùn)行起來(lái)難度較大。李鳳英、何屹峰、齊宇歆[16]建議從多個(gè)角度和層面來(lái)對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)在教育系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行探索和實(shí)踐，否則運(yùn)用推廣將難以進(jìn)行。徐麗芳和劉欣怡[4]認(rèn)為現(xiàn)有的傳統(tǒng)在線教育商業(yè)模式已存在多時(shí)，直接去除中介化進(jìn)行改革可能會(huì)觸及多方利益，這也是區(qū)塊鏈在教育領(lǐng)域中的運(yùn)用推廣不容易進(jìn)行的一個(gè)主要原因。

C.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間有限。張小麗[13]認(rèn)為在較大規(guī)模的征信系統(tǒng)中需要進(jìn)行有效的共識(shí)計(jì)算，而區(qū)塊鏈荷載系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間有限，這就使得數(shù)據(jù)處理需求存在不確定性。葉柯[17]認(rèn)為伴隨著時(shí)間疊加，賬本信息會(huì)不斷堆積，占用容量會(huì)越來(lái)越大，可能會(huì)侵占用戶的存儲(chǔ)空間。

D.慢速區(qū)塊鏈交易被稱為區(qū)塊鏈的可擴(kuò)展性問(wèn)題。這一問(wèn)題已經(jīng)在大多數(shù)出版物中討論過(guò)，這是因?yàn)殡S著交易的繼續(xù)和記錄的增長(zhǎng)，區(qū)塊鏈技術(shù)中的大型區(qū)塊的交易速度變得緩慢，增加了塊的大小，每筆交易都需要點(diǎn)對(duì)點(diǎn)驗(yàn)證，而比特幣技術(shù)每秒只能處理3～7筆交易。隨著數(shù)據(jù)塊數(shù)量的增加，這種驗(yàn)證會(huì)變得非常耗時(shí)，這是區(qū)塊鏈技術(shù)正面臨的一大挑戰(zhàn)。研究表明，這個(gè)問(wèn)題會(huì)在一定程度上阻礙教育領(lǐng)域的區(qū)塊鏈發(fā)展。

E.采用區(qū)塊鏈技術(shù)的成本可能較高。隨著用戶的增加，塊的大小會(huì)增加，成本也會(huì)增加。如果不對(duì)運(yùn)營(yíng)成本進(jìn)行有效管理，將很難在傳統(tǒng)教育系統(tǒng)中使用區(qū)塊鏈技術(shù)。韓勁松、趙立波、賀曉光等[8]提出在控制全網(wǎng)51%運(yùn)算能力的情況下可以重構(gòu)教育平臺(tái)的全部節(jié)點(diǎn)，但控制51%的算力所花費(fèi)的代價(jià)巨大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于重構(gòu)教育平臺(tái)全部節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)所能帶來(lái)的益處，得不償失。

F.缺乏明確界定所有法律實(shí)體的界限。有些機(jī)構(gòu)組織可能不希望在所有的業(yè)務(wù)流程中都采用區(qū)塊鏈技術(shù)，因?yàn)樵诓幻鞔_傳統(tǒng)系統(tǒng)中區(qū)塊鏈潛在益處的情況下可能會(huì)面臨一些風(fēng)險(xiǎn)。尹婷婷和曾憲玉[18]認(rèn)為不能僅僅從原創(chuàng)角度和版權(quán)結(jié)構(gòu)出發(fā)，而是應(yīng)當(dāng)通過(guò)制定適當(dāng)?shù)恼邅?lái)保護(hù)獲取資源的所有權(quán)。

G.區(qū)塊鏈技術(shù)的產(chǎn)品可用性有待提高。出于安全原因考慮，用戶必須存儲(chǔ)許多復(fù)雜的設(shè)置，如主鍵、公鑰和恢復(fù)種子。區(qū)塊鏈有全新的術(shù)語(yǔ)，這對(duì)于教育領(lǐng)域的用戶來(lái)說(shuō)有些難理解，特別是區(qū)塊鏈技術(shù)的早期產(chǎn)品在術(shù)語(yǔ)上也缺乏明確性，而且部分人們認(rèn)為這項(xiàng)技術(shù)還不成熟，有必要通過(guò)制作簡(jiǎn)單的區(qū)塊鏈產(chǎn)品界面來(lái)提高可用性，以便沒有技術(shù)專長(zhǎng)的個(gè)人能夠理解和使用系統(tǒng)。韓勁松、趙立波、賀曉光等[8]認(rèn)為，區(qū)塊鏈的操作界面和操作步驟均稍顯復(fù)雜，不如基于Windows開發(fā)的應(yīng)用，對(duì)于部分不會(huì)熟練使用計(jì)算機(jī)但卻有著很強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)欲望的人群來(lái)說(shuō)顯得難度較大。

3 結(jié)論與展望

對(duì)教育領(lǐng)域最先進(jìn)的區(qū)塊鏈研究進(jìn)行了調(diào)查、分析與探討后得到了一些結(jié)論：(1)區(qū)塊鏈技術(shù)主要用于發(fā)布和驗(yàn)證學(xué)術(shù)證書、分享學(xué)生的學(xué)習(xí)成果及評(píng)估其專業(yè)能力，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)其他應(yīng)用程序正在迅速出現(xiàn)；(2)區(qū)塊鏈可以給教育領(lǐng)域帶來(lái)很多好處，如通過(guò)提供一個(gè)安全的平臺(tái)來(lái)共享學(xué)生的數(shù)據(jù)、降低管理成本、增強(qiáng)信任度和透明度；(3)使用區(qū)塊鏈技術(shù)并非沒有挑戰(zhàn)，在采用該技術(shù)之前，管理者和決策者應(yīng)考慮到與安全、隱私、成本、可擴(kuò)展性、可用性相關(guān)的挑戰(zhàn)；(4)區(qū)塊鏈技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用仍然有限，還需要對(duì)區(qū)塊鏈的潛力進(jìn)行深入挖掘。

顯而易見，區(qū)塊鏈技術(shù)已經(jīng)對(duì)教育領(lǐng)域產(chǎn)生了較大影響。除卻之前已提出的基于區(qū)塊鏈的教育應(yīng)用系統(tǒng)，未來(lái)的教育機(jī)構(gòu)之間的伙伴關(guān)系、工作驅(qū)動(dòng)教育、鎖鏈技術(shù)也可以為教育領(lǐng)域帶來(lái)較大收益。

利用區(qū)塊鏈技術(shù)可以帶來(lái)較大收益的一個(gè)主要領(lǐng)域就是教育機(jī)構(gòu)之間的合作和伙伴關(guān)系。不同的教育機(jī)構(gòu)正在對(duì)區(qū)塊鏈進(jìn)行試驗(yàn)，如通過(guò)安全和負(fù)債表來(lái)記錄研究者的學(xué)術(shù)成就。這里不僅包括記錄學(xué)生的證書，還包括其取得的不同的學(xué)習(xí)成果和獲得的技能。未來(lái)，這方面的研究將重點(diǎn)調(diào)查區(qū)塊鏈如何被用于促進(jìn)教育機(jī)構(gòu)之間的合作和伙伴關(guān)系，將允許教育機(jī)構(gòu)使用智能合約來(lái)記錄和分享學(xué)生的學(xué)術(shù)信息，如成績(jī)單、課程描述、主要次要的要求和學(xué)術(shù)見習(xí)。學(xué)生可以在教育機(jī)構(gòu)參加課程，并參與教育機(jī)構(gòu)提供的聯(lián)合學(xué)術(shù)項(xiàng)目。利用這樣的技術(shù)不僅可以提高學(xué)生的靈活性，還能夠促使教育機(jī)構(gòu)通過(guò)使用共同享有的基礎(chǔ)設(shè)施、提供特色服務(wù)和參與學(xué)術(shù)項(xiàng)目來(lái)降低機(jī)構(gòu)的運(yùn)營(yíng)成本。

工作驅(qū)動(dòng)教育是另一個(gè)可以使用區(qū)塊鏈技術(shù)的領(lǐng)域。就業(yè)驅(qū)動(dòng)教育的主要重點(diǎn)是提供教育和培訓(xùn)方案，以滿足當(dāng)前和未來(lái)的就業(yè)需求，為參與的學(xué)生創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會(huì)，區(qū)塊鏈正好可以在這方面發(fā)揮重要作用。教育機(jī)構(gòu)可以定期更新企業(yè)需要學(xué)生所具備的技能和能力的信息，同時(shí)充分利用這些信息設(shè)計(jì)出符合企業(yè)實(shí)際需求的培訓(xùn)周期計(jì)劃。招聘機(jī)構(gòu)還可以通過(guò)區(qū)塊鏈來(lái)評(píng)估學(xué)員的基本技能水平，并向?qū)W員推薦某些培訓(xùn)計(jì)劃。

鎖鏈技術(shù)在認(rèn)證和提供在線教育平等方面的應(yīng)用是未來(lái)研究的一個(gè)重要領(lǐng)域。有許多教育機(jī)構(gòu)都獲得了認(rèn)證，并向?qū)W習(xí)者提供了高質(zhì)量的在線課程。在線教育具有成本低、可達(dá)性好、靈活性好等優(yōu)點(diǎn)，但也存在認(rèn)證質(zhì)量低等弊端。研究發(fā)現(xiàn)，區(qū)塊鏈有可能會(huì)解決此問(wèn)題，可以作為一個(gè)分散的平臺(tái)來(lái)認(rèn)證各項(xiàng)信息，學(xué)生可以在完成課程后通過(guò)平臺(tái)來(lái)分享他們對(duì)課程和導(dǎo)師的評(píng)價(jià)。這些評(píng)分和評(píng)價(jià)可以幫助有此類學(xué)習(xí)需求的學(xué)生判斷課程的質(zhì)量，而且這些課程也能夠?yàn)樗麄兲峁┧璧恼J(rèn)證。