基于區塊鏈技術解決“雙高”院校云教育平臺建設重點問題研究

楊洪濤

(商丘職業技術學院，河南 商丘 476000)

2019年4月1日，教育部、財政部發布了《關于實施中國特色高水平高職院校和專業建設計劃的意見》。2019年4月16日，教育部、財政部印發了《中國特色高水平高職學校和專業建設計劃項目遴選管理辦法(試行)》的通知。這是教育部、財政部繼“國家示范性高等職業院校”之后的又一大手筆，高等職業教育再次迎來了發展新機遇，同時也面臨新挑戰。教育教學如何結合現代化手段多樣化的開展和評估，也逐漸成為亟待解決的問題。

隨著新冠疫情的好轉，我國社會各項工作逐步恢復正常秩序，但是新冠疫情中形成的線上教育和線上考試的模式，卻在一定程度上發展成為一種穩定的新型教育模式。區塊鏈技術作為一種新興技術，是分布式數據存儲、點對點傳輸、共識機制、加密算法等計算機技術在互聯網時代的創新應用，其本質是構建一個人人參與、多中心的信任體系，并在此信任體系基礎上實現可信任的數據共享。區塊鏈技術的發展為云教學提供一種可信任的、便捷的教學模式，這使得云教育平臺的發展更加規范和可信任，也為云教育模式發展中的信任機制和知識產權保護問題提供了有效的技術措施。

一、“雙高”院校云教育平臺建設需求分析

“雙高計劃”的實施對教育信息化提出了更高需求，進入“互聯網+”時代，教育信息化必將進入快速發展的新階段。近年來，財政部和教育部共同實施了“教學點數字教育資源全覆蓋”項目，發改委在“信息惠民工程”中將優質教育信息惠民行動計劃列為重點項目，教育部不僅將教育信息化作為教育現代化指標體系的重要指標，還同時吸引了大批企業積極參與教育信息化項目。

(一)云教育平臺基礎設施需要先進的管理手段

隨著信息技術的發展，教育信息化進程由最初的遠程教育考評系統，發展到具備覆蓋全國網絡的云教育平臺。據統計，通過“教學點數字教育資源全覆蓋”項目建設，6.4萬個教學點全部實現設備配備、資源配送和教學應用“三到位”，有效地滿足了400多萬個偏遠地區孩子就近接受良好教育的愿望。截至2015年，全國中小學中，81%的院校實現了網絡接入，73%的院校已經擁有多媒體教室，我國網民人數持續上升，隨著4G、5G網絡的發展，人人接入互聯網已經成為可能，同時，國家教育資源云服務體系也已初具規模。國家級的教育平臺充分發揮信息匯聚和交換的樞紐作用——提供用戶注冊、資源規范、交易結算、界面標識和就近服務等。國家級的數據中心也已建成，省級數據中心建設在快速推進中，目前，已建設了支撐學生、教師、院校之間進行核心業務管理的綜合信息系統及各類基礎數據庫，實現了院校“一校一碼”，學生“一人一號”。覆蓋全國的教育管理信息系統建設與應用體系日趨完善，開展全國性的云教育已經具備了基本的硬件條件。但是隨之而來的是巨大的網絡設備維護和維修管理問題。

(二)云教育平臺建設需要構建客觀可信的評價機制

傳統教育強調“教學相長”，在云教育平臺中開展教學，是亙古以來所沒有的。目前，在云教學中，教師往往只能為學習者提供課程內容、作業提交以及相關的教學信息等簡單的學習支持服務。大多數的云教學活動僅是學習者自主訪問高校提供的網絡課程及其他與課程相關的教學資源、課程論壇、專業論壇等，學習者與教師之間缺乏雙向交流。學習者在學習過程中缺乏科學的引導和監督，評價反饋機制運行不暢，更談不上對其進行客觀全面、誠信有效的評價。這致使教師很難準確地了解學生的實際學習情況，同時對學生在學習過程中出現的問題不能及時準確地給予指導和評價。

(三)云教育平臺建設需要構建體系“防火墻”

當云教育可以真正做到“沉浸式”體驗，學習者可以隨時隨地開展學習時，就意味著個人信息有可能處于一種公開狀態。一旦使用云教育平臺，就有可能泄露個人信息的現狀，使得學習者對使用教育平臺的意愿降低。在本次新冠疫情中，國家相關部門加強了對個人信息的保護，規定服務平臺應明確個人信息使用規則，不得借機超范圍采集個人信息。隨著云教育平臺建設規模的不斷擴大，其遭受黑客攻擊的可能性也越來越大，云教育平臺一旦遭受攻擊，涉及面和損失量也將是不可承受之重。當前我國的云教育平臺缺乏符合職業教育特點的專用平臺，尤其在涉及職業教育的課堂點名和考試評估等重要環節，需要建立一種切實有效的線上信任機制，確保所得結果不可篡改。云教育平臺在提供安全穩定的教育環境的同時，還需要提供豐富多彩的課程信息和教育資源吸引用戶，從而達到良好的學習效果。豐富的教育資源涉及出版物、音像制品的網絡傳播，這意味著諸多的著作權需要保護。這就要求云教育平臺需要構建涵蓋信息安全、產權保護等重點內容的立體化“防火墻”。

二、應用區塊鏈技術構建“雙高”院校云教育平臺的優勢

區塊鏈具備的去中心化、透明、防篡改、高效率、低成本的特性，決定了其可以完美地解決去中心化和信任問題。云教育平臺的設計者將人與人的信任轉變為人與機器的信任，這不僅貼合現代社會的契約精神，還將使人類社會進入自動契約時代，其通過編碼讓機器代替中間點或者系統中心委托監管各種契約履約情況，既提高了效率，又避免了第三方的惡意或者無心之失。應用區塊鏈技術打造可信計算及可信信息傳遞是解決這些問題的一種途徑，甚至是到目前為止最可能成功的一條路，因為云教育問題的根源在于建立信任機制，而區塊鏈技術恰恰是為解決信任問題而產生的。

(一) 降低了傳統教育考評系統的交易成本

傳統的社會交易和信息傳輸依賴于人與人之間的信任或者人對于第三方機構之間的信任，然而這種信任有很大的局限性。即便是最嚴格正規的法律契約，在執行過程中也可能無法應對錯綜復雜的現實場景，尤其是依賴第三方平臺開展的信息傳輸，因其相應的“交通法規”有的不夠健全，有的偏于第三方利益，這使得信息系統參與方的權利和義務不能得到充分的保障。基于區塊鏈技術構建的云教育平臺系統，都具備去中心化的特征，這決定了所有的交易均由參與方通過共識機制建立分布式共享賬本，參與方可通過區塊鏈網絡對教育系統數據及內容進行提交、確認、追溯等動作。易言之，區塊鏈系統中的所有信息都是經過多方共識、可信、不可篡改的。這將極大簡化傳統教育系統模型中所面對的較為煩瑣的身份審查、成績確認等流程，甚至不再需要重復的身份核對、試卷評判、分數統計、考評統計等操作，從而使教育系統數據交換成本大幅降低。

(二) 提升了教學評估的效率

隨著區塊鏈技術在各個領域中的應用，必將優化業務流程，降低其運行成本，提高其協同效率。傳統的教育系統，往往是一個復雜龐大的大型系統，大型系統在使用過程中會進行跨區域跨地域流轉信息，這些信息流轉要通過高度依賴各類“中介”節點來實現。漫長的交易鏈條，加之缺乏統一的監管方式，使得交易效率低下，大量數據、信息在流轉過程中被丟失或者失真。借助區塊鏈技術實現的去中心化體系，使得教育信息考試信息可以多方同步，這保證了信息的可信性，也提高了流轉效率，該體系的實現可以大大減少操作步驟以及人力投入，降低對中心化機構的依賴，提升了效率。

(三) 信息流轉透明可監管

信息的實時性和有效性是監管效率的關鍵。除了涉及個人隱私或商業機密等情況外，區塊鏈技術可以實現有效的交易透明、不可篡改特性，還可以實現監管機構實時的透明監管，甚至可以通過智能合約(誠信合約)對教育考評信息實現自動化的監督檢查、欺詐甄別等能力。

隨著信息化技術的不斷發展，云教育系統所存在的問題也會不斷暴露出來。如因各應用系統、各部門之間缺乏數據交換標準，數據重復冗余，導致了各部門之間同一信息不一致，用戶獲取目標信息搜索時間長，數據的利用率不高等。云教育系統的建設是一個大型、復雜的信息工程，應立足于較高的建設起點。區塊鏈的去中心化、傳遞信任的特性和能力，將作為最底層的通信協議撐起未來的網絡通信，這必將極大地促進云教育系統的發展。

三、基于區塊鏈技術的“雙高”院校云教育系統重點問題解決方案

(一)區塊鏈云教育平臺架構分析

傳統的云教育平臺，一般由三方面組成。一是線下教育資源，可以來源于課堂錄像，也可以來源于院校上傳的信息資源。二是線下教學訪問，用戶可以通過互聯網渠道訪問云端存儲的教育資源。三是教學考評，通過自動的試卷分發和收集評判功能，可以極大地提高教學自動化程度。值得注意的是，有的云教育平臺開發了一種綜合的軟件管理系統，有的針對個性的功能需求開發了相應的專用軟件系統，這在一定程度上造成了軟件入口的多樣性。傳統云教育平臺的中心化、多用戶、信用性要求高等特點較為突出。詳見圖1所示。

圖1 云教育平臺網絡圖

考慮到目前云教育平臺的應用處于較為穩定成熟的時期，投入建設運行的時間都不長，在基于現有架構的基礎上，引入區塊鏈技術對其進行適應性針對性的改進和改造，以期用較小的成本和較短的周期為云教育平臺的升級發展提供區塊鏈技術方案。需要首要解決的是云教育平臺去中心問題，利用區塊鏈技術，使人人成為中心成為可能，這不僅降低了存儲壓力，也極大地增進了教學互動。同時，在教學資源采集方面，引入數字簽名、人人記賬和分布式資源模式，并在教學資源的上傳和版權保護等方面進行升級改造。在線上資源訪問方面，引入數字簽名、智能合約和版權保護機制，確保教學資源下載訪問可控可溯。在考評方面，引入數字簽名、智能合約、透明監管、防篡改技術，建立考試考評的信任機制，真正使線上教育可信任地延伸到線下考評領域，打通線上教育的最后一個環節。同時，引入人工智能、大數據分析、自動運維、用戶認證等技術接口，為后續整體升級改造留下技術空間。詳見圖2所示。

圖2 區塊鏈教育平臺網絡拓撲圖

綜上所述，基于區塊鏈技術的云教育平臺可以劃分為業務應用層、合約層、底層區塊鏈平臺層。業務應用層是區塊鏈應用的對外表現層，可以對外提供統一、友好、易用的界面。該層和傳統的應用層并無直觀感受上的差別，設計者只需確保該層不破壞用戶一貫的軟件使用習慣即可。合約層是最為重要的一層，該層封裝了云教育的核心邏輯屬性，在該層涉及不同云教育平臺的設計和定制開發。區塊鏈服務平臺將區塊鏈記賬能力、運維能力和配套設施能力轉化為可編程接口，同時全系統引入區塊鏈安全防護技術。詳見圖3所示。

圖3 區塊鏈云教育平臺邏輯架構

(二)區塊鏈技術促進網絡系統的統一標準和技術規范

正如前文所述，隨著云教育平臺的建設發展，隨之而來的設備維護與維修的問題，給系統的運行和維護帶來巨大的技術和成本壓力。區塊鏈技術不僅可以解決云教育平臺內外網信息統一管理的問題，還可以通過門戶平臺實現內外網的信息發布的統一入口、統一管理、統一權限分配功能，實現云教育平臺用戶的統一身份管理，消除身份多樣化、個人身份重復的問題，使云教育平臺的考評和學分制的可信度大幅提升。同時，區塊鏈技術可以促進云教育平臺數據標準的統一管理，從而解決部門間的數據格式不統一、數據交互無標準、數據共享無說明的“瓶頸”，為上級教育主管部門進行數據的申報和管理提供一種有效的手段。

(三)區塊鏈技術對信息系統和個人信息的保護

根據《網絡安全法》的要求, 網絡運營者應當履行網絡安全等級保護的義務, 采取必要的技術手段和管理措施維護其運營網絡安全。在提供遠程教育服務的過程中，設計者還應當重視個人信息保護的問題。區塊鏈技術一般采用同態加密技術和零知識證明技術來解決隱私保護問題。除此之外，密碼學中的群簽名、環簽名等技術也被引入區塊鏈系統中，這豐富了系統的隱私保護能力。但是不可否認，區塊鏈技術和隱私保護本身也存在矛盾，但是區塊鏈技術的透明性和不可篡改性，從隱私保護的反面提供了一種可監管可追溯的隱私保護思路，在不遠的將來，即使真的出現“可篡改”的區塊鏈，其所謂的“篡改”，也是在多方見證和達成共識下完成的。

(四)區塊鏈技術對著作權的保護

云教育服務可能涉及出版物、音像制品的網絡傳播。從著作權的角度來看，對 遠程教育服務中所使用的任何教具、教材、圖片、錄音錄像制品、網頁設計或者背景音樂等, 使用云教育平臺的機構均需要考慮其是否已經獲得版權授權。區塊鏈技術和數字版權的結合為整個行業帶來顯而易見的變化，云教育平臺可以基于區塊鏈數字版權技術建立版權聯合審議機制，同時，利用區塊鏈、大數據和人工智能等技術保證創作者的版權權益，使每一條版權信息任何人都無法篡改且隨時可追溯，并且將版權信息可以即時同步至國家版權管理的相關部門。云教育平臺應建立包括版權存證、版權檢測追蹤、侵權存證和版權資產共享等功能的區塊鏈版權服務機制。

四、結語

區塊鏈技術將改變整個互聯網布局。區塊鏈技術體系框架也正在逐步清晰，各項關鍵技術也在不斷向前演化。區塊鏈技術將與云計算、大數據、人工智能等前沿技術不斷融合與集成創新。如果說互聯網的發展構建了信息傳輸的“高速公路網”，那么，區塊鏈技術則解決了信任的低成本傳輸問題。區塊鏈技術日益蓬勃的發展，必將為從根本上解決云教育平臺的瓶頸提供區塊鏈權重，從而真正實現去中心化的信息有序可信交換和考評，使得線上教學更加可信任、便捷。

國家“雙高”建設項目對立項院校提出了更高的校園信息化程度要求，云教育平臺的建設水平更是教育教學信息化水平的有力體現。依托區塊鏈技術的支持，云教育平臺建設中的問題將得到良好的解決，這將大大提升云教育平臺的內在技術水平和外在模塊功能，有力助推“雙高”項目建設。