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李金恒:區塊鏈技術教育規劃評論

李金恒:區塊鏈技術教育規劃評論

【首席規劃評論】

遠程教育從區塊鏈技術的要素入手,研究這項技術在教育效率、教育優化、教育可追溯、教育價值提升過程,及其技術在遠程教育行業內的創新應用價值選擇。這項技術在教育領域可以作為分布式學習記錄存儲;可為在線教育提供具有公信力和低成本的證書系統;可以作為智能合約,完成教育契約和存證;可作為版權證書工具標記教育資源和學術成果;還可以成為去中心化的全球知識庫,以及遠程教育貨幣。分別討論當前教育區塊鏈的主要應用模式,并以具體的案例加以說明。區塊鏈可以提供去中心化的學習記錄和學分銀行服務,可以建立方便、可信的證書體系,可以降低求學、求職和人才雇傭的成本,討論這項技術應用推廣的優勢和存在的問題,并對研究作出總結:對學習的結果的追認不是文憑,而是學習過程量子化,學習技能量子化,學習價值量子化,學習紀要數字檔案化,學習質量可追溯化。此舉,在教育的今天遠遠勝過一張紙質的“本本”。《方極規劃評論》-2019規劃評論第207期《區塊鏈技術在教育領域的應用模式與挑戰》

【核心思想】

本文通過分析區塊鏈技術的特性以及在教育領域應用的可能性,提出了基于區塊鏈技術新型教育模式具有很大的自主性、顛覆性和真實性;可開展定向教育,學生可根據需要自主選擇需要的課程,提高教學質量;未來教育模式將在區塊鏈技術的應用下將發生巨大變革。

【規劃評論】

1、優點

文章具有很大的新穎性和探討性,對區塊鏈在教育領域的應用提出了可能性以及相應的設計手段,值得借鑒參考。

2、缺點

區塊鏈技術尚不成熟,在教育領域與區塊鏈技術相融合仍在探討摸索階段,有些成果及技術還有待考證。

【規劃借鑒】

區塊鏈技術在教育領域的應用可結合參考區塊鏈在金融領域的應用,因為最早發展是在金融領域,相對來說起步較早,某些方面技術是比較成熟的,在數字貨幣、跨境支付、供應鏈金融與證券交易的應用都可以借鑒。

【正文內容】

1、規劃研究背景

區塊鏈技術被視為繼云計算、物聯網、大數據之后的又一項顛覆性技術,受到各國政府、金融機構以及科技企業的高度關注。2016年美國、英國、日本等發達國家相繼將區塊鏈技術上升到國家戰略層面,成立了區塊鏈發展聯盟。同年,國務院印發的《“十三五”國家信息化規劃》首次將區塊鏈列入我國的國家信息化規劃,并將其定為戰略性前沿技術之一。

區塊鏈技術在教育領域具有較大的應用潛力,有助于打造更加開放和更具公信力的教育系統。整體來看,當前區塊鏈技術在教育領域的應用探索剛剛起步,缺少成熟的應用案例和清晰的應用思路,亟待加強產學研多方協同研究和實踐推進。

2、區塊鏈核心技術

區塊鏈技術是一種通過去中心化、高信任的方式集體維護一個可靠數據庫的技術方案,數據庫中的每個區塊包含系統的全部數據信息,使用數字簽名驗證信息的有效性和完整性,通過密碼學原理鏈接到下一個區塊并形成一條主鏈。區塊鏈技術基于密碼學原理,使得任何達成一致的雙方可直接支付,從而不需要第三方平臺的參與,解決了中介信用問題。通過區塊鏈技術,比特幣實現了在沒有任何中介機構參與的情況下完成雙方可以互信的轉賬行為。區塊鏈的核心技術主要包括分布式賬本技術、非對稱加密算法以及智能合約。

2.1分布式賬本技術

分布式賬本技術就是交易記賬由分布在不同地方的多個節點共同完成,而且每一個節點記錄的都是完整的賬目,因此它們都可以參與監督交易合法性,同時也可以共同為其作證。其本質是一個可在由多個機構、不同地理位置或者多個節點組成的網絡里進行數據共享的資產信息庫。不同于傳統數據庫技術由中央管理員進行數據記錄與存儲,這種賬本能在點對點網絡中的不同節點之間相互復制,處在同一個網絡里的用戶均可獲得一個真實賬本的副本,該賬本里存儲信息的安全性和準確性通過公開密鑰(Public Key)、私有密鑰(Private Key)以及數字簽名(Digital Signature)的使用來控制賬本的訪問權,從而實現基于密碼學原理的信息維護。

2.2非對稱加密算法

非對稱加密算法使用公開密鑰(公鑰)和私有密鑰(私鑰)來解決區塊鏈網絡中用戶信息的安全問題。公鑰和私鑰同時生成,任何用戶都可以使用公鑰來加密信息,以保證信息的真實性;私鑰嚴格保密,只有信息擁有者才能使用對應私鑰解密信息,以保證信息的安全性。

2.3智能合約

智能合約是一種類似于業務規則的數字化合約,具體體現為交易時自動執行的預先定義好的規則和程序,適合任意區塊鏈數據結構。智能合約的透明腳本代碼,在各方監督下,符合條件時會自動執行,無法干預、操縱、反悔和篡改,在可信數據的基礎上保證了程序運行結果的可信度。

3、區塊鏈技術特征

3.1去中心化

區塊鏈是由眾多節點共同組成的點對點網狀結構,不依賴第三方中介平臺或硬件設施,沒有中心管制,通過分布式記錄和存儲的形式,各個節點之間實現數據信息的自我驗證、傳遞和管理。數據在每個節點互為備份,各節點地位平等共同維護系統功能,因此系統不會因為任意節點的損壞或異常而影響正常運行,使得基于區塊鏈的數據存儲具有較高的安全可靠性。

3.2共識機制

共識機制主要指網絡中的所有節點間如何達成共識的認證原則,去認定一份交易信息的有效性,保證信息的真實可靠。有了該機制,區塊鏈應用中便無需依賴中心機構來鑒定和驗證某一數值或交易。共識機制可以減少偽冒交易的發生,只有超過51%的節點成員達成共識,數據交易才能發生,有利于保證每份副本信息的一致性,建立適用于不同應用場景的交易驗證規則,從而在效率與安全之間取得平衡。

3.3可追溯性

區塊鏈中的數據信息全部存儲在帶有時間戳的鏈式區塊結構里,具有極強的可追溯性和可驗證性。區塊鏈中任意兩個區塊間都通過密碼學方法相關聯,可以追溯到任何一個區塊的數據信息。

3.4高度信任

區塊鏈是建立信任關系的新技術,這種信任依賴于算法的自我約束,任何惡意欺騙系統的行為都會遭到其他節點的排斥和抑制。區塊鏈技術具有開源、透明的特性,系統參與者能夠知曉系統的運作規則和數據內容,任意節點間的數據交換通過數字簽名技術進行驗證,按照系統既定的規則運行,保證數據信息具有較高的可信度,降低了系統的信任風險。

4、區塊鏈技術在教育中的應用模式

2016年10月,工信部頒布《中國區塊鏈技術和應用發展白皮書》,指出“區塊鏈系統的透明化、數據不可篡改等特征,完全適用于學生征信管理、升學就業、學術、資質證明、產學合作等方面,對教育就業的健康發展具有重要的價值”。調研發現,當前國內外區塊鏈技術的教育應用正處于萌芽狀態,少數教育機構開展了積極的探索。互聯網+教育是全球教育發展與變革的大趨勢,其宗旨是應用互聯網思維、技術和模式改造傳統教育生態,實現教育系統的結構性變革。區塊鏈技術有望在互聯網+教育生態的構建上發揮重要作用,其教育應用價值與思路主要體現在六大方面:建立個體學信大數據、打造智能化教育淘寶平臺、開發學位證書系統、構建開放教育資源新生態、實現網絡學習社區的“自組織”運行以及開發去中心化的教育系統。區塊鏈技術有助于推動教育體系變革,加速教育系統進化發展。

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基于區塊鏈技術的互聯網+教育新生態

4.1建立個體學信大數據,架起產學合作新橋梁

區塊鏈技術在教育領域可以用做分布式學習記錄與存儲,允許任何教育機構和學習組織跨系統和跨平臺地記錄學習行為和學習結果,并永久保存在云服務器,形成個體學信大數據,有助于解決當前教育領域存在的信用體系缺失和教育就業中學校與企業相脫離等實際問題。用人單位招聘時,可以通過合法渠道合理獲取學生的任何學習證據數據,用于精確評估應聘者與待招崗位間的匹配度。此外,學信大數據還是高校開展人才培養質量評估以及專業評估的重要依據,有助于實現學生技能與社會用人需求無縫銜接,有效促進學校和企業在人才培養上的高效精準合作。

4.2打造智能化教育淘寶平臺,實現資源與服務的全天候自動交易

通過嵌入智能合約,區塊鏈技術可以完成教育契約和存證,構建虛擬經濟教育智能交易系統。該系統中各種服務的購買、使用、支付等工作全部由系統自動完成,無需人工操作,同時購買記錄無法篡改、真實有效,所有的交易和合約數據都將被永久保存。消費者在該平臺發出購買信息后,系統會根據智能合約的運行規則自動將對應的學習資料發送給消費者,該資料的物流信息也將被智能合約追蹤,當消費者確認收到學習資料時系統自動完成支付,無需手動付款。此外,該交易平臺還提供在線學業輔導和工具下載等服務,學習者可根據學習需求選擇恰當的學習服務,包括一對一在線輔導、知識點精講微課、難點習題講授等,所有資源和服務均可依據學習者的個性需求實現自主消費。

基于區塊鏈技術的智能化教育淘寶平臺與其他交易平臺相比,具有獨特的優勢:(1)智能合約程序記錄在區塊鏈上,具備公開、透明、不可篡改等特性,可以保證交易信息的真實有效,杜絕欺詐行為的發生。(2)智能合約程序可以控制區塊鏈資產,能夠存儲并轉移數字貨幣和學習資料,學習者購買資料和服務等交易信息可隨時被追蹤查詢并被永久保存,從而為保障商家和消費者權益提供強大的技術支撐和過程性證據。(3)智能合約程序由區塊鏈自動執行,人工無法干預、篡改,一方面能夠提高平臺交易效率,滿足消費者對于知識獲取實時性的需求,另一方面能夠保證交易平臺的可靠性與穩定性,防止交易平臺出現系統性崩潰現象。(4)智能交易無需類似支付寶的第三方支付平臺,可以實現學習者與培訓機構、學習者與教師、機構與機構之間的點對點交易,既能節省中介平臺的運營與維護費用,同時又能提供有質量保證的在線學習服務。

4.3開發學位證書系統,解決全球性學歷造假難題

使用區塊鏈和強加密的方式,創建一個可以控制完整成就和成績記錄的認證基礎設施,包含證書基本信息的數字文件,如收件人姓名、發行方名字、發行日期等內容;其次,使用私鑰加密并對證書進行簽名;接下來創建一個哈希值(Hash),用來驗證證書內容是否被篡改;最后,再次使用私鑰在比特幣區塊鏈上創建一個記錄,證明該證書在某個時間頒發給了誰。

4.4構建安全、高效、可信的開放教育資源新生態

4.4.1應用區塊鏈技術加強資源版權保護

基于非對稱加密算法保護的版權信息其安全性與可靠性更高,同時鑒于區塊鏈公開透明的特點,任何資源創建信息都可以被使用者查詢、追蹤、獲取,進而有助于從源頭上解決版權歸屬問題。資源上傳者可將OER(開放教育資源)的版權信息和交易信息記錄在區塊鏈上,包括資源創建者、創建時間、資源類型等內容。因此,任何教育資源的創建和更新可隨時被追蹤和查詢,并被有效證明。

4.4.2應用區塊鏈技術降低OER運營成本

將區塊鏈技術的去中心化應用到OER(開放教育資源)建設中可節省大量中介成本。用戶與用戶間可直接通過點對點的傳播方式進行資源共享,從而減少在大量中介平臺上研發與管理維護的投入,改變OER(開放教育資源)運行機制,有效降低OER(開放教育資源)運營成本。

4.4.3應用區塊鏈技術促進資源共享

利用區塊鏈的分布式賬本技術,將教育資源分布式存放在不同的區塊中,通過點對點的傳播方式,所有節點將通過特定的、達成共識的軟件協議直接共享學習課件和工具軟件等資源,既有助于提高共享效率,又可以解決資源孤島問題。未來,借鑒金融領域的跨境支付業務,全球用戶都將實現無障礙的點對點資源共享與實時交易,形成全球無縫流動的超大規模信息資源開放共享網絡。

4.4.5應用區塊鏈技術提高資源質量

資源創建者將資源上傳云端平臺;利用非對稱加密算法使用公鑰和私鑰對教育資源進行分別加密,并存放在區塊中;將承載教育資源的區塊廣播全網并等待認證;超過51%的節點達成共識通過認證,承載資源的區塊加蓋時間戳并在網絡中以P2P的模式流通。資源認證機制中的認證、流轉、共享等環節均由區塊鏈底層內置的智能合約自動完成,全過程公開透明、不可篡改,各個節點上的資源用戶共同認證新上傳資源的應用價值。基于區塊鏈技術的OER網絡認證機制可以杜絕重復、無效、低質量資源的產生,能有效提升資源質量和資源流通效率。

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基于區塊鏈技術的OER網絡認證機制

5、實現網絡學習社區的真正“自組織”運行

區塊鏈與在線社區的結合,也是區塊鏈技術在教育領域很有前景的應用方向。區塊鏈技術可以優化和重塑網絡學習社區生態,實現社區的真正“自組織”運行,其應用主要體現在以下三個方面:

5.1使用虛擬幣提高社區成員參與度,形成社區智慧流轉體系

應用區塊鏈技術建立社區虛擬幣產生與流通機制,學生可通過發帖、提問、回答等行為的發生自動賺取虛擬幣,并可利用虛擬幣購買社區學習資料與服務,從而激發社區成員的參與度,形成以虛擬幣作為核心激勵機制與衡量社區貢獻度重要指標的集體智慧生成與流轉生態。

5.2保護社區成員智力成果,生成觀點進化網絡

利用區塊鏈的可追溯性,能對社區成員發表的帖子和觀點自動追蹤、查詢、獲取,從源頭上保護社區成員的智力成果,防止知識成果被抄襲,從而有利于創新性、原創性觀點的迸發。此外,依托分布式賬本技術,將發表的觀點分布存儲在網絡中,根據各個觀點之間的語義聯系生成可視化的知識網絡圖。隨著觀點的不斷生成與進化發展,社區將聚小智為大智,形成具備無限擴展能力的群體智慧網絡。

5.3凈化社區生態環境,實現社區成員信譽度認證

智能合約保證網絡社區的自動運行,發帖、提問、回答等內容將自動推送到社區平臺,根據預先定義好的規則程序對社區論壇進行自動化監控,對于歪曲客觀事實或具有誤導性的謠言信息自動屏蔽刪除,以達到凈化社區生態的目的。同時,可根據社區成員發帖內容與次數對成員信譽進行認證,信譽度認證較高的社區成員可享有社區特權,如多次下載學習資料或發言無限制次數等,以此鼓勵積極向上的發言,從而營造健康向上的社區氛圍。

6、開發去中心化教育系統,全民參與推動教育公平

當前教育系統的高度中心化和集權化主要體現在教育體制的中心化上。教育體制是教育機構和教育規范兩個要素的結合體,其中教育機構是載體,包括實施機構和管理機構;教育規范是核心,即維護機構正常運轉的制度。現階段的教育體系仍以正規教育為主導,由政府機構或學校提供教育服務并進行認證,個人對某一特定學科的精通程度,仍需由受認可的大學頒發文憑或證書來證明,導致教育的管理權被學校和政府所壟斷。

利用區塊鏈技術開發去中心化教育系統,有助于打破教育權利被學校或政府機構壟斷的局面,使教育走向全面開放,形成全民參與、協同建設的一體化教育系統。未來,除了政府機構批準的學校、培訓單位等教育機構具有提供教育服務的資質外,將有更多的機構、甚至個體承擔專業教育服務提供商的角色,并且基于區塊鏈的開源、透明、不可篡改等特性能保證其教育過程與結果的真實可信。比如,一些企業、社區或其他組織均可提供教育服務并進行認證,其頒發的證書將與傳統高校頒發的證書一樣可在全網流通,并可有效證明學生是否掌握了某一知識技能。校際邊界也將逐步模糊,學習者可以自主選擇在任何學習中心或培訓機構學習某門課程,獲得具有同等效力的課程證書,有效證明自己在某一領域的專業知識和技能。多門課程證書的獲得以及學分的積累,將使學生有資格申請獲得國家以及國際教育組織認定的學歷學位證書。

7、區塊鏈技術教育應用面臨的挑戰

7.1教育領域實踐經驗少,推廣運行存阻力

區塊鏈技術在教育領域的推廣運行將面臨缺乏政策保護與實踐經驗兩方面的挑戰。首先,由于缺乏政策保護與引導,去中心化屬性對傳統教育管理機構將造成強烈沖擊,在利益分配上使得傳統教育平臺遭受重大損失,導致相關機構和部門對區塊鏈技術在教育領域中的應用持謹慎態度,不利于區塊鏈技術的大規模推廣與應用。

7.2區塊鏈數據存儲虛擬化,教育數據產權有爭議

區塊鏈的去中心化特征淡化了教育管理機構的職責,學生數據管理等工作相對弱化。由于去中心化特性,使得區塊鏈上的數據分布式存儲與記錄,造成學生數據的產權變得模糊。當前教育中的數據管理一般由學校教務處負責,而區塊鏈技術的應用淡化了實體管理部門的職責,使得數據都存儲在虛擬區塊鏈上。因此這些虛擬數據的歸屬權屬于誰?使用權屬于誰?基于數據分析產生的成果的所有權又屬于誰?這一系列的數據產權問題都將成為區塊鏈技術在教育領域進一步推廣應用過程中亟待解決的問題。

7.3系統網絡容量小,數據存儲空間遇瓶頸

區塊鏈技術是互聯網金融技術的創新,但眾多技術特性特別是網絡容量仍處于發展的初級階段。區塊鏈數據庫記錄了每一筆交易從開始至今的所有數據信息,任何想要進行數據存儲的用戶都需要下載并存儲承載所有資源信息的創世塊(Creation Block)。隨著大數據技術在教育領域的應用,教師、學生以及教育管理部門產生的數據量將會呈現井噴式增長,導致區塊鏈中的區塊承載的數據信息越來越多,這對區塊鏈數據庫的存儲空間提出更高的要求。各類數據量越來越大,一方面導致數據存儲空間受限,影響教師、學生以及管理部門上傳與更新數據信息,另一方面將會降低數據傳播效率,影響師生對數據獲取實時性的需求。

7.4匿名技術尚未成熟,師生隱私保護有風險

區塊鏈技術通過隔斷交易地址和地址持有人真實身份的關聯,達到匿名效果,防止因交易信息公開透明而導致用戶隱私泄露,但這樣的保護通過觀察和追蹤區塊信息以及用戶ID依舊可以追查到用戶的個人信息。因此,區塊鏈技術在教育領域的應用面臨師生隱私被泄漏的風險,主要來自以下兩個方面:一是所有交易信息公開透明,任何信息都可以被追蹤查詢,進而推斷出某些結論,或對教師和學生的狀態和行為進行預測,不利于教師和學生個人隱私的保護;二是區塊鏈的安全性通過算法保障,理論上只有超過51%的節點用戶同時被黑客攻破后數據信息才會被泄漏或篡改,但是隨著數學、密碼學和計算技術的發展,很難保障今后該算法不被破解,造成教師和學生信息的泄漏。

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