李金恒:区块链技术教育规划评论

李金恒:区块链技术教育规划评论

【首席规划评论】

远程教育从区块链技术的要素入手,研究这项技术在教育效率、教育优化、教育可追溯、教育价值提升过程,及其技术在远程教育行业内的创新应用价值选择。这项技术在教育领域可以作为分布式学习记录存储;可为在线教育提供具有公信力和低成本的证书系统;可以作为智能合约,完成教育契约和存证;可作为版权证书工具标记教育资源和学术成果;还可以成为去中心化的全球知识库,以及远程教育货币。分别讨论当前教育区块链的主要应用模式,并以具体的案例加以说明。区块链可以提供去中心化的学习记录和学分银行服务,可以建立方便、可信的证书体系,可以降低求学、求职和人才雇佣的成本,讨论这项技术应用推广的优势和存在的问题,并对研究作出总结:对学习的结果的追认不是文凭,而是学习过程量子化,学习技能量子化,学习价值量子化,学习纪要数字档案化,学习质量可追溯化。此举,在教育的今天远远胜过一张纸质的“本本”。《方极规划评论》-2019规划评论第207期《区块链技术在教育领域的应用模式与挑战》

【核心思想】

本文通过分析区块链技术的特性以及在教育领域应用的可能性,提出了基于区块链技术新型教育模式具有很大的自主性、颠覆性和真实性;可开展定向教育,学生可根据需要自主选择需要的课程,提高教学质量;未来教育模式将在区块链技术的应用下将发生巨大变革。

【规划评论】

1、优点

文章具有很大的新颖性和探讨性,对区块链在教育领域的应用提出了可能性以及相应的设计手段,值得借鉴参考。

2、缺点

区块链技术尚不成熟,在教育领域与区块链技术相融合仍在探讨摸索阶段,有些成果及技术还有待考证。

【规划借鉴】

区块链技术在教育领域的应用可结合参考区块链在金融领域的应用,因为最早发展是在金融领域,相对来说起步较早,某些方面技术是比较成熟的,在数字货币、跨境支付、供应链金融与证券交易的应用都可以借鉴。

【正文内容】

1、规划研究背景

区块链技术被视为继云计算、物联网、大数据之后的又一项颠覆性技术,受到各国政府、金融机构以及科技企业的高度关注。2016年美国、英国、日本等发达国家相继将区块链技术上升到国家战略层面,成立了区块链发展联盟。同年,国务院印发的《“十三五”国家信息化规划》首次将区块链列入我国的国家信息化规划,并将其定为战略性前沿技术之一。

区块链技术在教育领域具有较大的应用潜力,有助于打造更加开放和更具公信力的教育系统。整体来看,当前区块链技术在教育领域的应用探索刚刚起步,缺少成熟的应用案例和清晰的应用思路,亟待加强产学研多方协同研究和实践推进。

2、区块链核心技术

区块链技术是一种通过去中心化、高信任的方式集体维护一个可靠数据库的技术方案,数据库中的每个区块包含系统的全部数据信息,使用数字签名验证信息的有效性和完整性,通过密码学原理链接到下一个区块并形成一条主链。区块链技术基于密码学原理,使得任何达成一致的双方可直接支付,从而不需要第三方平台的参与,解决了中介信用问题。通过区块链技术,比特币实现了在没有任何中介机构参与的情况下完成双方可以互信的转账行为。区块链的核心技术主要包括分布式账本技术、非对称加密算法以及智能合约。

2.1分布式账本技术

分布式账本技术就是交易记账由分布在不同地方的多个节点共同完成,而且每一个节点记录的都是完整的账目,因此它们都可以参与监督交易合法性,同时也可以共同为其作证。其本质是一个可在由多个机构、不同地理位置或者多个节点组成的网络里进行数据共享的资产信息库。不同于传统数据库技术由中央管理员进行数据记录与存储,这种账本能在点对点网络中的不同节点之间相互复制,处在同一个网络里的用户均可获得一个真实账本的副本,该账本里存储信息的安全性和准确性通过公开密钥(Public Key)、私有密钥(Private Key)以及数字签名(Digital Signature)的使用来控制账本的访问权,从而实现基于密码学原理的信息维护。

2.2非对称加密算法

非对称加密算法使用公开密钥(公钥)和私有密钥(私钥)来解决区块链网络中用户信息的安全问题。公钥和私钥同时生成,任何用户都可以使用公钥来加密信息,以保证信息的真实性;私钥严格保密,只有信息拥有者才能使用对应私钥解密信息,以保证信息的安全性。

2.3智能合约

智能合约是一种类似于业务规则的数字化合约,具体体现为交易时自动执行的预先定义好的规则和程序,适合任意区块链数据结构。智能合约的透明脚本代码,在各方监督下,符合条件时会自动执行,无法干预、操纵、反悔和篡改,在可信数据的基础上保证了程序运行结果的可信度。

3、区块链技术特征

3.1去中心化

区块链是由众多节点共同组成的点对点网状结构,不依赖第三方中介平台或硬件设施,没有中心管制,通过分布式记录和存储的形式,各个节点之间实现数据信息的自我验证、传递和管理。数据在每个节点互为备份,各节点地位平等共同维护系统功能,因此系统不会因为任意节点的损坏或异常而影响正常运行,使得基于区块链的数据存储具有较高的安全可靠性。

3.2共识机制

共识机制主要指网络中的所有节点间如何达成共识的认证原则,去认定一份交易信息的有效性,保证信息的真实可靠。有了该机制,区块链应用中便无需依赖中心机构来鉴定和验证某一数值或交易。共识机制可以减少伪冒交易的发生,只有超过51%的节点成员达成共识,数据交易才能发生,有利于保证每份副本信息的一致性,建立适用于不同应用场景的交易验证规则,从而在效率与安全之间取得平衡。

3.3可追溯性

区块链中的数据信息全部存储在带有时间戳的链式区块结构里,具有极强的可追溯性和可验证性。区块链中任意两个区块间都通过密码学方法相关联,可以追溯到任何一个区块的数据信息。

3.4高度信任

区块链是建立信任关系的新技术,这种信任依赖于算法的自我约束,任何恶意欺骗系统的行为都会遭到其他节点的排斥和抑制。区块链技术具有开源、透明的特性,系统参与者能够知晓系统的运作规则和数据内容,任意节点间的数据交换通过数字签名技术进行验证,按照系统既定的规则运行,保证数据信息具有较高的可信度,降低了系统的信任风险。

4、区块链技术在教育中的应用模式

2016年10月,工信部颁布《中国区块链技术和应用发展白皮书》,指出“区块链系统的透明化、数据不可篡改等特征,完全适用于学生征信管理、升学就业、学术、资质证明、产学合作等方面,对教育就业的健康发展具有重要的价值”。调研发现,当前国内外区块链技术的教育应用正处于萌芽状态,少数教育机构开展了积极的探索。互联网+教育是全球教育发展与变革的大趋势,其宗旨是应用互联网思维、技术和模式改造传统教育生态,实现教育系统的结构性变革。区块链技术有望在互联网+教育生态的构建上发挥重要作用,其教育应用价值与思路主要体现在六大方面:建立个体学信大数据、打造智能化教育淘宝平台、开发学位证书系统、构建开放教育资源新生态、实现网络学习社区的“自组织”运行以及开发去中心化的教育系统。区块链技术有助于推动教育体系变革,加速教育系统进化发展。

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基于区块链技术的互联网+教育新生态

4.1建立个体学信大数据,架起产学合作新桥梁

区块链技术在教育领域可以用做分布式学习记录与存储,允许任何教育机构和学习组织跨系统和跨平台地记录学习行为和学习结果,并永久保存在云服务器,形成个体学信大数据,有助于解决当前教育领域存在的信用体系缺失和教育就业中学校与企业相脱离等实际问题。用人单位招聘时,可以通过合法渠道合理获取学生的任何学习证据数据,用于精确评估应聘者与待招岗位间的匹配度。此外,学信大数据还是高校开展人才培养质量评估以及专业评估的重要依据,有助于实现学生技能与社会用人需求无缝衔接,有效促进学校和企业在人才培养上的高效精准合作。

4.2打造智能化教育淘宝平台,实现资源与服务的全天候自动交易

通过嵌入智能合约,区块链技术可以完成教育契约和存证,构建虚拟经济教育智能交易系统。该系统中各种服务的购买、使用、支付等工作全部由系统自动完成,无需人工操作,同时购买记录无法篡改、真实有效,所有的交易和合约数据都将被永久保存。消费者在该平台发出购买信息后,系统会根据智能合约的运行规则自动将对应的学习资料发送给消费者,该资料的物流信息也将被智能合约追踪,当消费者确认收到学习资料时系统自动完成支付,无需手动付款。此外,该交易平台还提供在线学业辅导和工具下载等服务,学习者可根据学习需求选择恰当的学习服务,包括一对一在线辅导、知识点精讲微课、难点习题讲授等,所有资源和服务均可依据学习者的个性需求实现自主消费。

基于区块链技术的智能化教育淘宝平台与其他交易平台相比,具有独特的优势:(1)智能合约程序记录在区块链上,具备公开、透明、不可篡改等特性,可以保证交易信息的真实有效,杜绝欺诈行为的发生。(2)智能合约程序可以控制区块链资产,能够存储并转移数字货币和学习资料,学习者购买资料和服务等交易信息可随时被追踪查询并被永久保存,从而为保障商家和消费者权益提供强大的技术支撑和过程性证据。(3)智能合约程序由区块链自动执行,人工无法干预、篡改,一方面能够提高平台交易效率,满足消费者对于知识获取实时性的需求,另一方面能够保证交易平台的可靠性与稳定性,防止交易平台出现系统性崩溃现象。(4)智能交易无需类似支付宝的第三方支付平台,可以实现学习者与培训机构、学习者与教师、机构与机构之间的点对点交易,既能节省中介平台的运营与维护费用,同时又能提供有质量保证的在线学习服务。

4.3开发学位证书系统,解决全球性学历造假难题

使用区块链和强加密的方式,创建一个可以控制完整成就和成绩记录的认证基础设施,包含证书基本信息的数字文件,如收件人姓名、发行方名字、发行日期等内容;其次,使用私钥加密并对证书进行签名;接下来创建一个哈希值(Hash),用来验证证书内容是否被篡改;最后,再次使用私钥在比特币区块链上创建一个记录,证明该证书在某个时间颁发给了谁。

4.4构建安全、高效、可信的开放教育资源新生态

4.4.1应用区块链技术加强资源版权保护

基于非对称加密算法保护的版权信息其安全性与可靠性更高,同时鉴于区块链公开透明的特点,任何资源创建信息都可以被使用者查询、追踪、获取,进而有助于从源头上解决版权归属问题。资源上传者可将OER(开放教育资源)的版权信息和交易信息记录在区块链上,包括资源创建者、创建时间、资源类型等内容。因此,任何教育资源的创建和更新可随时被追踪和查询,并被有效证明。

4.4.2应用区块链技术降低OER运营成本

将区块链技术的去中心化应用到OER(开放教育资源)建设中可节省大量中介成本。用户与用户间可直接通过点对点的传播方式进行资源共享,从而减少在大量中介平台上研发与管理维护的投入,改变OER(开放教育资源)运行机制,有效降低OER(开放教育资源)运营成本。

4.4.3应用区块链技术促进资源共享

利用区块链的分布式账本技术,将教育资源分布式存放在不同的区块中,通过点对点的传播方式,所有节点将通过特定的、达成共识的软件协议直接共享学习课件和工具软件等资源,既有助于提高共享效率,又可以解决资源孤岛问题。未来,借鉴金融领域的跨境支付业务,全球用户都将实现无障碍的点对点资源共享与实时交易,形成全球无缝流动的超大规模信息资源开放共享网络。

4.4.5应用区块链技术提高资源质量

资源创建者将资源上传云端平台;利用非对称加密算法使用公钥和私钥对教育资源进行分别加密,并存放在区块中;将承载教育资源的区块广播全网并等待认证;超过51%的节点达成共识通过认证,承载资源的区块加盖时间戳并在网络中以P2P的模式流通。资源认证机制中的认证、流转、共享等环节均由区块链底层内置的智能合约自动完成,全过程公开透明、不可篡改,各个节点上的资源用户共同认证新上传资源的应用价值。基于区块链技术的OER网络认证机制可以杜绝重复、无效、低质量资源的产生,能有效提升资源质量和资源流通效率。

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基于区块链技术的OER网络认证机制

5、实现网络学习社区的真正“自组织”运行

区块链与在线社区的结合,也是区块链技术在教育领域很有前景的应用方向。区块链技术可以优化和重塑网络学习社区生态,实现社区的真正“自组织”运行,其应用主要体现在以下三个方面:

5.1使用虚拟币提高社区成员参与度,形成社区智慧流转体系

应用区块链技术建立社区虚拟币产生与流通机制,学生可通过发帖、提问、回答等行为的发生自动赚取虚拟币,并可利用虚拟币购买社区学习资料与服务,从而激发社区成员的参与度,形成以虚拟币作为核心激励机制与衡量社区贡献度重要指标的集体智慧生成与流转生态。

5.2保护社区成员智力成果,生成观点进化网络

利用区块链的可追溯性,能对社区成员发表的帖子和观点自动追踪、查询、获取,从源头上保护社区成员的智力成果,防止知识成果被抄袭,从而有利于创新性、原创性观点的迸发。此外,依托分布式账本技术,将发表的观点分布存储在网络中,根据各个观点之间的语义联系生成可视化的知识网络图。随着观点的不断生成与进化发展,社区将聚小智为大智,形成具备无限扩展能力的群体智慧网络。

5.3净化社区生态环境,实现社区成员信誉度认证

智能合约保证网络社区的自动运行,发帖、提问、回答等内容将自动推送到社区平台,根据预先定义好的规则程序对社区论坛进行自动化监控,对于歪曲客观事实或具有误导性的谣言信息自动屏蔽删除,以达到净化社区生态的目的。同时,可根据社区成员发帖内容与次数对成员信誉进行认证,信誉度认证较高的社区成员可享有社区特权,如多次下载学习资料或发言无限制次数等,以此鼓励积极向上的发言,从而营造健康向上的社区氛围。

6、开发去中心化教育系统,全民参与推动教育公平

当前教育系统的高度中心化和集权化主要体现在教育体制的中心化上。教育体制是教育机构和教育规范两个要素的结合体,其中教育机构是载体,包括实施机构和管理机构;教育规范是核心,即维护机构正常运转的制度。现阶段的教育体系仍以正规教育为主导,由政府机构或学校提供教育服务并进行认证,个人对某一特定学科的精通程度,仍需由受认可的大学颁发文凭或证书来证明,导致教育的管理权被学校和政府所垄断。

利用区块链技术开发去中心化教育系统,有助于打破教育权利被学校或政府机构垄断的局面,使教育走向全面开放,形成全民参与、协同建设的一体化教育系统。未来,除了政府机构批准的学校、培训单位等教育机构具有提供教育服务的资质外,将有更多的机构、甚至个体承担专业教育服务提供商的角色,并且基于区块链的开源、透明、不可篡改等特性能保证其教育过程与结果的真实可信。比如,一些企业、社区或其他组织均可提供教育服务并进行认证,其颁发的证书将与传统高校颁发的证书一样可在全网流通,并可有效证明学生是否掌握了某一知识技能。校际边界也将逐步模糊,学习者可以自主选择在任何学习中心或培训机构学习某门课程,获得具有同等效力的课程证书,有效证明自己在某一领域的专业知识和技能。多门课程证书的获得以及学分的积累,将使学生有资格申请获得国家以及国际教育组织认定的学历学位证书。

7、区块链技术教育应用面临的挑战

7.1教育领域实践经验少,推广运行存阻力

区块链技术在教育领域的推广运行将面临缺乏政策保护与实践经验两方面的挑战。首先,由于缺乏政策保护与引导,去中心化属性对传统教育管理机构将造成强烈冲击,在利益分配上使得传统教育平台遭受重大损失,导致相关机构和部门对区块链技术在教育领域中的应用持谨慎态度,不利于区块链技术的大规模推广与应用。

7.2区块链数据存储虚拟化,教育数据产权有争议

区块链的去中心化特征淡化了教育管理机构的职责,学生数据管理等工作相对弱化。由于去中心化特性,使得区块链上的数据分布式存储与记录,造成学生数据的产权变得模糊。当前教育中的数据管理一般由学校教务处负责,而区块链技术的应用淡化了实体管理部门的职责,使得数据都存储在虚拟区块链上。因此这些虚拟数据的归属权属于谁?使用权属于谁?基于数据分析产生的成果的所有权又属于谁?这一系列的数据产权问题都将成为区块链技术在教育领域进一步推广应用过程中亟待解决的问题。

7.3系统网络容量小,数据存储空间遇瓶颈

区块链技术是互联网金融技术的创新,但众多技术特性特别是网络容量仍处于发展的初级阶段。区块链数据库记录了每一笔交易从开始至今的所有数据信息,任何想要进行数据存储的用户都需要下载并存储承载所有资源信息的创世块(Creation Block)。随着大数据技术在教育领域的应用,教师、学生以及教育管理部门产生的数据量将会呈现井喷式增长,导致区块链中的区块承载的数据信息越来越多,这对区块链数据库的存储空间提出更高的要求。各类数据量越来越大,一方面导致数据存储空间受限,影响教师、学生以及管理部门上传与更新数据信息,另一方面将会降低数据传播效率,影响师生对数据获取实时性的需求。

7.4匿名技术尚未成熟,师生隐私保护有风险

区块链技术通过隔断交易地址和地址持有人真实身份的关联,达到匿名效果,防止因交易信息公开透明而导致用户隐私泄露,但这样的保护通过观察和追踪区块信息以及用户ID依旧可以追查到用户的个人信息。因此,区块链技术在教育领域的应用面临师生隐私被泄漏的风险,主要来自以下两个方面:一是所有交易信息公开透明,任何信息都可以被追踪查询,进而推断出某些结论,或对教师和学生的状态和行为进行预测,不利于教师和学生个人隐私的保护;二是区块链的安全性通过算法保障,理论上只有超过51%的节点用户同时被黑客攻破后数据信息才会被泄漏或篡改,但是随着数学、密码学和计算技术的发展,很难保障今后该算法不被破解,造成教师和学生信息的泄漏。

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