基于區塊鏈技術的“互聯網+科學教育”創新探究

◆馬小鷗 石凱 馬晟

基于區塊鏈技術的“互聯網+科學教育”創新探究

◆馬小鷗1石凱2馬晟3

（1.遼寧省科學技術館 遼寧 110167；2.中國科學院沈陽自動化研究所 遼寧 110031；3.沈陽眾弈教育信息咨詢有限公司 遼寧 110014）

區塊鏈技術已成為當下網絡時代新的關注熱點，它的應用已經從最初的數字貨幣擴展到更為廣闊的領域。科學教育是提高國民科學素養，構建學習型社會、終身教育體系的重要載體，本文在分析區塊鏈技術特征的基礎上，探究區塊鏈技術在“互聯網+科學教育”領域的應用場景，闡述了區塊鏈技術在提升教學數據的安全和共享效率、優化科學教育成果的分享和傳播過程、增進“數據驅動”的科學教育質量提升、構建科學教育資源自動化的流轉生態等方面的應用前景。為推動后移動互聯網時代的科學教育發展變革提供新思路。

互聯網+科學教育；區塊鏈技術；分布式存儲；教育資源建設

1 引言

區塊鏈（Block Chain）的出現，始于2008年一個自稱“中本聰”的學者或者團隊在密碼學郵件組上發表的一篇奠基性論文。此后，隨著比特幣系統的穩定運行，人們逐漸認識到支撐其運行的底層基礎架構--區塊鏈技術對社會和經濟發展的重要性和可塑性【1】。近年來，隨著新一輪科技革命和產業變革向縱深推進和全球蔓延，區塊鏈作為網絡時代的一項顛覆性技術，有望成為全球技術創新和模式創新的“策源地”【2】。

習近平總書記強調，要把區塊鏈作為核心技術自主創新的重要突破口，推動區塊鏈技術在教育、就業等民生領域的應用。2018年教育部發布的《教育信息化2.0行動計劃》指出：“人工智能、大數據、區塊鏈等技術迅猛發展，將深刻改變人才需求和教育形態。積極探索基于區塊鏈、大數據等新技術的智能學習效果記錄、轉移、交換、認證等有效方式，形成泛在化、智能化學習體系”。

科學教育作為國民教育體系的重要組成部分，同樣有著互聯網化和智能化的需求。特別是2020年這場沒有硝煙的防疫戰爭，在客觀上加速了科學教育互聯網化、智能化的進程。在網絡時代，教育的深度和廣度遠超以往任何時期，原有相對固定且封閉的教學形態變得開放而自由，如何綜合運用各類新技術，重構科學教育生態、創新科學教學模式、整合集聚更多資源開展科學教育活動，是擺在科學教育工作者面前的首要問題。區塊鏈技術為上述問題的解決提供了安全可靠的路徑。

本文分析區塊鏈技術的特性，將其引入“互聯網+科學教育”領域，探究日益演進的區塊鏈技術如何與不斷發展的科學教育理念革新相融合，提出探索式的研究與構想，以期更好地發揮區塊鏈技術優勢，推動后移動互聯網時代科學教育的信息化、現代化。

2 “互聯網+科學教育”的現狀、特點及存在的問題

隨著互聯網技術的迅猛發展，線上的科學教育深刻地改變了傳統的教學模式。“互聯網+科學教育”集課程、文字、圖片、音視頻等多媒體于一體，構建起形式豐富的多感官教育形態，公眾通過網絡獲取科學教育內容，不受時間和空間的局限，增強了科學教育的傳播效果。特別是在2020年的特殊背景下，線上的科學教育發揮了不受時空限制的特有優勢，中小學的在校科技教師通過線上直播教學方式完成科學課程內容，與學生們開展實時互動答疑。以培養公民科學素養為己任的科技館，通過數字科技館、掌上科技館、虛擬科技館、智慧科技館等多元化的數字科學教育資源，以開設線上科普專欄、空中科學課堂等線上教育形式為公眾提供豐富的數字化科學教育內容【3】。一些能力突出的科技輔導員通過直播開辦“明星科普課堂”，吸引更多的人關注科學教育，普及科學知識。

與傳統科學課程的課堂教學相比，“互聯網+科學教育”具備如下特點：

（1）對象規模化。不同于傳統課堂受眾人數限制，網絡時代科學教育突破了人員數量的限制，教育對象的規模可以是成千上萬人。

（2）平臺多元化。教育對象可以選擇不同的網絡教育平臺進行科學知識的學習，學習過程不受時空的限制。

（3）信息智能化。教育對象在學習過程中的行為和數據會被感知和獲取，通過對數據采集和分析，能夠實現學習路徑的個性化推薦。

雖然“互聯網+科學教育”取得了一定的成果，但仍有很多亟待改進的方面：

（1）科學教育平臺之間對于教育對象的學習成果和學習檔案的互認問題。在開放的網絡環境下，教育對象可以自由選擇不同科學教育渠道提供的優質科教資源，但目前多數教育平臺間還沒有實現學習成果互認及學習檔案的共享。

（2）科學教育內容的分享和復制過程中存在確權問題。網絡時代使優質教育資源的復制和傳播變得更加便捷，在一定程度上解決了科學教育不平衡的問題，使得落后地區的教育對象也能享受與發達地區一樣的優質科教資源，但也引發了科學教育內容的版權和知識產權問題。

（3）科教學習成果數據采集準確性不高，導致數據采集和分析結果失真，使得學習路徑推薦存在匹配度較差的問題。網絡時代里開放多元的科學教育方式，使得數據采集入口多元而復雜，獲取數據的可信度被打了折扣，直接影響“互聯網+科學教育”中以“數據驅動”的科學教育質量提升。

3 區塊鏈技術的定義、特征及其在“互聯網+科學教育”中應用的耦合性分析

中國信通院《區塊鏈白皮書》（2019年）定義區塊鏈技術為，一種由多方共同維護，使用密碼學保證傳輸和訪問安全，能夠實現數據一致存儲、難以篡改、防止抵賴的記賬技術，也稱為分布式賬本技術。從節點的準入機制區分，區塊鏈系統可分為非許可鏈（共有鏈）和許可鏈（聯盟鏈和私有鏈）。非許可鏈主要用于數字資產交易領域，而教育這類傳統領域，一般采取許可鏈中的聯盟鏈。點對點傳輸賦能主題多元平等、分布式賬本賦能權利去中心化、共識算法賦能話語協商共治，時間戳賦能行動去信任化，智能合約賦能法治自動履約【4-6】。區塊鏈作為顛覆性的創新技術，它的去中心化、不可篡改等特征將為網絡時代里科學教育思維模式和設計理念注入新的活力，為“互聯網+科學教育”的變革提供重要的技術支撐和有效的信任機制及價值傳遞方式，助力構建起更加開放而互信的互聯網科學教育平臺。

（1）發揮區塊鏈的開放性特性，提升“互聯網+科學教育”數據安全和共享效率

在網絡時代，傳統的教育資源大多采用中心化的管理方式，所有的信息都是存儲在中央服務器上，中心節點存在數據被篡改，造假的可能，而且這種“中心路由”下儲存的信息一旦被攻擊，整個系統極易遭受破壞甚至癱瘓。而采用區塊鏈分布式存儲技術的“互聯網+科學教育”平臺，突破了以往集中式的中心硬件，系統中所有的信息數據不僅能夠分布式的儲存在各個節點上，而且各節點都建立一份完整的區塊鏈“總賬本”，每個節點都既參與數據記錄與存儲，又能參與驗證其他節點記錄的準確性，實現集體維護功能。同時區塊鏈技術容許跨平臺和跨系統操作，它能有效記錄教育對象的學習行為，實現不同平臺間學習成果和學習檔案的互認。在教育資源的分享方面，分布式賬本技術可以使用戶與資源點對點對接，剔除交易中介平臺，打造高效率低成本的教育資源交易環境。

（2）借助區塊鏈的可追溯特性，優化科學教育成果的分享和傳播過程

在傳統“互聯網+科學教育”知識分享過程中，課程、音視頻等數字化知識成果被放在網絡平臺中供用戶購買或下載，一些用戶在獲得知識成果后稍加改動甚至不改動就以原創者自居進行二次傳播，難以實現對知識產權的保護。運用區塊鏈技術的可追溯特性，將數字化的原創科學教育成果和教學資源在發布、運行和使用過程中的信息以區塊的形式打包“上鏈”，運用“時間戳”確定成果的出處、實現版權的保護，若他人對其進行修改并二次傳播，則可通過將其與原成果比對，達到確權的目的。

（3）利用區塊鏈的不可篡改特性，增進“數據驅動”的科學教育質量提升

在“互聯網+科學教育”中，個性化學習已變得非常重要。在網絡環境中，教育對象能夠根據自身的學習情況、學習狀態、學習習慣等進行相關知識搜索，實現個性化的學習路徑。運用區塊鏈技術不可篡改特性將科學教育和教學管理中的過程性數據存儲在區塊鏈系統中，使教育評估建立在客觀數據的基礎之上，根據數據自動生成教育評估結果，避免出現平臺虛報數據問題，從而使教育對象學習效果的評價更加客觀，使得后期的教育推送更具精準性，幫助學習者構建學習行為模型，增進“數據驅動”的科學教育質量提升。

（4）借助區塊鏈的智能合約特性，構建科學教育資源自動化流轉新生態

區塊鏈可為智能合約提供可信執行環境，合約一旦啟動便自動執行，能夠為“互聯網+科學教育”服務升級找到新的解決方案。平臺可以基于區塊鏈技術設置參與獎勵機制，比如，將參與科學知識問答及各類平臺上的科學教育活動轉化為積分，達到一定額度自動兌換一定的獎勵，以提升趣味性和參與度。此外，在科學教育成果傳播過程中，若知識成果接受者需要付費下載，可以預先設定好購買規則并將其在區塊鏈系統中注冊，一旦發生下載，自動觸發智能合約，進行收費完成交易。通過智能合約特性，降低資源共享成本，實現資源上傳、認證、流轉、共享等工作的自動化，構建科教資源流傳新生態。

4 總結

在網絡時代，區塊鏈技術作為新一代戰略性前沿信息技術，為教育領域創新提供了新契機，將深刻影響“互聯網+科學教育”的發展，是教育教學模式改革、教育信息化發展的必然選擇。在科學教育信息建設中創新應用區塊鏈技術，開創信息資源管理、共享、服務的新模式，充分發揮區塊鏈技術特征，為構建更加開放與互信的“互聯網+科學教育”體系提供了新的途徑。

[1]袁勇，王飛躍.區塊鏈技術發展現狀與展望[J].自動化學報，2016，42（4）：481-494.

[2]何蒲，于戈，張巖峰，等.區塊鏈技術與應用前瞻綜述[J].計算機科學，2017，44（04）：1-7.

[3]馬小鷗. 區塊鏈技術在科技館領域應用研究初探[J]. 網絡安全技術與應用，2020（6）：1135-136.

[4]張忠林，王玲.區塊鏈技術在圖書館的應用場景分析 [J].圖書與情報，2018（6）：110-112.

[5]呂方婷.區塊鏈技術在機構知識庫中的應用研究[J].圖書館工作與研究，2019（4）：70-73.

[6]張雙志，張龍鵬.教育治理結構創新：區塊鏈賦能視角[J].中國電化教育，2020，7（402）：66.