區塊鏈與空中課堂融合路徑探究與展望

區塊鏈（blockchain）本質是共享數據庫，即通過點對點的分布式記賬方式、多節點共識機制、非對稱加密和智能合約等多種技術手段建立強大的信任關系和價值傳輸網絡，使其具備分布式、不可篡改、價值可傳遞和可編程等特性^[1]。新冠肺炎疫情期間“停課不停學”讓空中課堂煥發生機，如釘釘未來校園“在線課堂”等網課互動平臺得以大規模應用。后疫情時代，師生利用空中課堂的網絡平臺可以更好地實時互動交流，在大數據和云計算等新技術的支持下分析、評價、調控將變得更加科學高效，“師與師”“生與生”或“師與生”之間交流也更加便捷。在空中課堂中應用區塊鏈的技術和思維，有利于構建去中心化的新型教研教學模式，加快傳統教研教學方式的轉變。筆者認為，促進空中課堂與區塊鏈的有效融合應把握以下幾點：以分布式記賬方式構建新型網絡集體備課模式;用多節點共識機制增進師生互動實時交流;通過非對稱加密技術激發學生自主學習;以智能合約保障多維評價。推進融區塊鏈與空中課堂助力下的教研教學創新，需要教師把握后疫情時代的機遇，同時應對新實踐中的新挑戰^[2]。

一、區塊鏈與中學課堂教學融合的不足與出路

多方共同維護且使用密碼學來保證傳輸與訪問安全，支持“超信任”交流，這是區塊鏈分布式賬本技術的應用優勢：數據一致存儲、難以篡改、防止抵賴、痕跡可查等。筆者嘗試將區塊鏈應用到以互聯網為主要媒介的教學教研中，探索適合當時極端“疫情”環境，又兼顧“疫后”輔助日常教學教研需求的新模式，探尋高效、健全、合理、實用的應對突發重大公共安全問題的新型教學教研路徑。后疫情時代，中小學科學應用空中課堂和區塊鏈開展教研教學活動，可以提高資源利用率，消除疫情時期留下的教學“后遺癥”。

（一）積極應對突發狀況

2020年2月12日，教育部辦公廳、工業和信息化部辦公廳聯合印發《關于中小學延期開學期間“停課不停學”有關工作安排的通知》強調，要做好開學后教學與居家學習的銜接。疫情防控期間，學校響應“停課不停學”的號召，在線教學。教師在線授課的前提是做好備課工作，在線備課教研尤為重要。筆者所在學校利用釘釘未來校園在線課堂的相關功能，支持備課組教師及時備課，分享資料、討論問題、研究措施、評價學生、解決問題都暢通無阻。以視頻會議、在線課堂（師對師）的形式，教師提前備課使在線課堂教學更加有針對性。學生居家學習，缺乏在校學習的“儀式感”，互動效率大打折扣。教師對學生提問往往是網絡主播式的“扣1”“扣2”等單一的交流方式，互動不夠，影響學生學習效果。筆者認為，對于語文朗誦、英語口語學習，教師可充分利用在校課堂教學的優勢，讓學生實時互動交流;對于以物理、化學、生物學等學科的生活化實驗為核心的操作訓練，教師可以讓學生在家中深度思考，解決問題。應對局部疫情復發的狀況，這種居家在線教學模式可以隨時啟用。

（二）把握后疫情時代的發展機遇

當前疫情處于受控狀態并逐步恢復正常，對學校而言，總結疫情防控期間的經驗，提高教師教研水平與學生學習能力，提升學校品牌競爭力，依然非常重要。當今信息技術飛速發展，多元的平臺、媒介和技術已然深度融入教研與教學的方方面面，但同時也存在各式各樣的問題。例如：在線課堂教學過程中教師對學生行為監督不到位（程序上的漏洞：存在學習App和游戲App同時用的風險）;對學生的課堂學習情況難以實時評價（英語類的語音需要逐一糾正，但受限于學生數和課堂時間往往難以做到）;學生在線學習時間過長影響視力（在線課堂學習累計總時過長）;基礎實驗科目難以開展在線教學（理化實驗類基礎課程教學存在分組與演示困難）;一些教師的互聯網教研能力有待提升（對程序和App的應用不夠熟練）;學校的軟硬件投入跟不上（如缺少數字化的“手寫板”）等。問題就是需求，問題蘊含機遇。廣大中小學應積極探索區塊鏈與空中課堂在教研教學中的融合應用，解決當前的突出問題，把握機遇，再攀高峰。

（三）多元構建挖礦幣制

挖礦指在虛擬幣網絡中通過參與區塊生產，獲得工作量證明，即可獲得虛擬幣獎勵。虛擬幣被限制總量，故而“挖礦”得幣的難度會階梯式增大。教研教學實踐可以轉化為“挖礦”，也可以嘗試通過第三方平臺，體現社會對教育教學工作的認可，以及對教學成果的評價。在教學領域可以引入區塊鏈“挖礦”的機制，但它未必要轉化成具有真實價值的“幣”。對于教育教學的區塊鏈生產，筆者建議建立“教師幣”，用以計算教師教研勞動價值（如制作課件資源、視頻資源、語音資源、習題資源、實驗資源等），評價其成果帶來的教育價值（參與度、學習度、興趣度等）。同時，建立“學生幣”，用以計量學生學習收益（學習成效、問題關注度、具體解決能力等），計算學生學習成果的價值。無論采用何種模式都需要考慮安全問題，防止區塊鏈受到“51%攻擊”的威脅——攻擊者掌握區塊鏈上51%的算力就可以改變區塊鏈的數據^[3]。

（四）促進學生健康成長

美國人本主義心理學家羅杰斯提出了“以學生為中心”的教育觀。隨著信息技術、教育和心理科學的發展，特別是在“疫路平安”迫切愿景中，學校教育和家庭教育已融合到一起，“以學生為中心”的理念進一步凸顯。學生作為教育的主體，必須受到高度關注，而學生的健康尤為重要，首先是身體上的（上課時間有商榷必要），其次是心理上的（疫情帶來的影響）。在這種特殊環境下，學校利用空中課堂（停課不停學），以新的互聯網模式，結合各種App教學，如釘釘校園等。后疫情時代，教師可用區塊鏈的特性和框架，構建區塊鏈與空中課堂相融的教研教學模式，從技術上實現教育教學資源、教研教學過程、教育教學評價以及教育教學支持等領域的模塊化、系統化，重塑教育生態，踐行適應每個學生健康成長的個性化教育^[4]。

二、空中課堂環境下的教研教學路徑

疫情防控期間，釘釘未來校園的在線課堂功能免費開放給全國大中小學使用，覆蓋廣大農村的學校，用戶存儲容量不限。同時，釘釘的群直播功能、連麥功能也全面開放，支持師生在直播中互動。為滿足多人多地的教職工之間的協同需求，釘釘開放了102方視頻電話集會功能，最多可容納302方申請者。釘釘這些功能的開發應用為廣大中小學開展教學教研活動提供了一條很好的路徑。某區域就基于釘釘未來校園的在線課堂進行空中授課，將空中課堂與區塊鏈融合，構建區塊鏈體系（如圖1）。

（一）以分布式記賬方式構建新型網絡集體備課模式

分布式記賬，即在多個節點或計算設備上的數據庫中，任一節點都復制并保存分類賬，并能獨立更新。疫情防控期間的教研主要方式是視頻直播、遠程協作、數據分析，這經驗成果對當前和今后的教研有參考價值。目前教育資源在質量、產權、建設等方面存在一些問題，學校采用區塊鏈分布式記賬方式建立教研備課共享模塊（釘盤與文檔支持快速記錄、效率分享、多端同步）開發資源，讓教師在模塊內進行資源存儲、資源評價和資源互連，保障供給方的知識產權，這樣每位教研參與者（教師或教研員）都能記賬，實現教研材料的有序共享。系統自動記錄參與者的貢獻成果并進行有效認證，這對終身學習體系的構建是十分有利的。對教師學習成果進行數字化認證已在大規模在線課堂上變成現實。采用分布式記賬方式評價教師學習成果可信度，激勵學生學習，公開認證評估過程，將數字化認證嵌入區塊鏈技術平臺，有利于教研備課的教師建立記錄自身學習經歷且真實可信的檔案，這對于教育評價、因材施教和選人用人都具有重要的參考價值^[5]。

（二）用多節點共識機制增進師生互動實時交流

任一節點在網絡中被認證的共識原則被稱為共識機制，它基于多節點認定一份“交易信息”的有效性，能保證信息真實、可靠。課堂直播與答疑的過程中，教師與學生通過在線課堂平臺并聯（如圖2）。區塊鏈的應用免去了中心機構的鑒定和驗證，師生互動交流更加實時、高效^[6]。教師和學生都是區塊鏈上的節點，在共享的知識內容上進行判斷評價，達成共識便搭建了知識體系。師生在達成共識的過程中可以對問題進行深入探討，這在教學中可以逐步實踐。當然，學習的共識能否“交易”是存在疑問的，“交易”可能有制約或風險，按照區塊鏈運行規則只有超過51%的節點成員達成共識，數據“交易”才能發生。但確定無疑的是，基于區塊鏈共識機制建立的學生交流平臺將更加公平、公正、實時、有針對性。

（三）通過非對稱加密技術激發學生自主學習

非對稱加密，即采用一種算法生成公鑰、私鑰一對密鑰，用公鑰對數據加密，用唯一對應的私鑰解密。將非對稱加密技術用于教學，在師生互動的授課聽課過程中，建立起師生唯一的密碼通道，可增強教師對學生個性化教學的針對性。學生可以針對自己的問題（學習方面、生活方面、情感方面、心理方面等）針對性選擇自己信任的教師交流。教師也可以針對在線課堂授課的過程中出現的問題，對學生進行個別輔導。釘釘軟件除了支持用戶正常聊天交流以外，還有一項特殊的“密聊”功能（如圖3），即不留痕跡私密聊天。“密聊”可以增強神秘感，有助于學生獲得某些私密信息或個性化建議。

（四）以智能合約保障多維評價

智能合約也是數字化合約，是不經第三方的透明狀態下自動執行的可信賴的合約，它用計算機語言取代了法律語言記錄合約條款，具有區塊鏈的數據公開透明、不可篡改的特點。學校可以利用區塊鏈智能合約來記錄學生的真實行為數據，包括日常表現、課堂學習、課程內容、考試類型、考試成績、作業完成量，以及相關課外活動或實踐活動等，該記錄一旦生成，不可篡改，真實可靠^[7]。教育部門利用區塊鏈技術開發去中心化的教育系統，設計多維的評價方式，制訂智能合約，科學認證教師和學生在校表現，有利于合理分配各學科門類教學環節的比重，自動記錄并累進計算學生在整個中小學教育階段的綜合評測分數（如圖4），也方便核算教師的教學績效。

三、總結與建議

區塊鏈技術在教研教學中的應用還處在起步階段。從現有研究和實踐考慮，區塊鏈技術與教研教學的融合應用主要包括：生成區塊鏈成績單、管理學習資源、建立學習賬本^[8]。將區塊鏈技術與教研教學有效融合，關鍵要做好以下四點：一是看清大趨勢，無論是疫情時期還是后疫情時代，區塊鏈技術的發展越來越有助于為教師與學生提供更有效的幫助;二是積極看問題，事物的本質具有兩面性，要學會把握機會，善于轉化不利因素為有利條件，積極樂觀面對新事物;三是剔除小算計，區塊鏈核心是去中心化，分布式記賬構建了共識機制，痕跡不會被抹去，省去了個別人的小算計;四是應用常態化，疫情防控期間，技術日趨成熟，疫情過后，區塊鏈技術與平臺仍能輔助教學，未來可期。

注：本文系山東省教育科學“十三五”規劃2020年度立項課題“初中物理混合式教學生態區塊鏈研究”（課題編號：2020ZC074）的研究成果。

參考文獻

[1] 中國信息通信研究院.區塊鏈白皮書（2019）[R].北京：中國信通研究院和可信區塊鏈推進計劃，2019.

[2] 梁喆，李金玲.區塊鏈在中學課堂教學中的應用前瞻[J].中小學數字化教學，2020（11）：85-88.

[3] 倪榮，肖自強.區塊鏈的發展與安全[J].電腦知識與技術，2018（12）：24-25.

[4] 金義富.區塊鏈+教育的需求分析與技術框架[J].中國電化教育，2017（9）：62-68.

[5] 劉佳.區塊鏈技術在教育領域的應用價值[J].現代經濟信息，2019（13）：463.

[6] 楊現民，李新，吳煥慶，等.區塊鏈技術在教育領域的應用模式與現實挑戰[J].現代遠程教育研究，2017（2）：34-45.

[7] 李靜.區塊鏈技術在中小學教育中的應用研究[J].現代信息科技，2019（17）：152-153.

[8] 許濤.區塊鏈技術在教育教學中的應用與挑戰[J].現代教育技術，2017（1）：108-114.

（作者系山東省淄博市淄川第二中學教師）

責任編輯：祝元志