基于區(qū)塊鏈技術(shù)解決“雙高”院校云教育平臺建設(shè)重點問題研究

楊洪濤

(商丘職業(yè)技術(shù)學院，河南 商丘 476000)

2019年4月1日，教育部、財政部發(fā)布了《關(guān)于實施中國特色高水平高職院校和專業(yè)建設(shè)計劃的意見》。2019年4月16日，教育部、財政部印發(fā)了《中國特色高水平高職學校和專業(yè)建設(shè)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(yè)院?！敝蟮挠忠淮笫止P，高等職業(yè)教育再次迎來了發(fā)展新機遇，同時也面臨新挑戰(zhàn)。教育教學如何結(jié)合現(xiàn)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(zhuǎn)，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(fā)展成為一種穩(wěn)定的新型教育模式。區(qū)塊鏈技術(shù)作為一種新興技術(shù)，是分布式數(shù)據(jù)存儲、點對點傳輸、共識機制、加密算法等計算機技術(shù)在互聯(lián)網(wǎng)時代的創(chuàng)新應用，其本質(zhì)是構(gòu)建一個人人參與、多中心的信任體系，并在此信任體系基礎(chǔ)上實現(xiàn)可信任的數(shù)據(jù)共享。區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)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(fā)展更加規(guī)范和可信任，也為云教育模式發(fā)展中的信任機制和知識產(chǎn)權(quán)保護問題提供了有效的技術(shù)措施。

一、“雙高”院校云教育平臺建設(shè)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(lián)網(wǎng)+”時代，教育信息化必將進入快速發(fā)展的新階段。近年來，財政部和教育部共同實施了“教學點數(shù)字教育資源全覆蓋”項目，發(fā)改委在“信息惠民工程”中將優(yōu)質(zhì)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(xiàn)代化指標體系的重要指標，還同時吸引了大批企業(yè)積極參與教育信息化項目。

(一)云教育平臺基礎(chǔ)設(shè)施需要先進的管理手段

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，教育信息化進程由最初的遠程教育考評系統(tǒng)，發(fā)展到具備覆蓋全國網(wǎng)絡(luò)的云教育平臺。據(jù)統(tǒng)計，通過“教學點數(shù)字教育資源全覆蓋”項目建設(shè)，6.4萬個教學點全部實現(xiàn)設(shè)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(qū)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(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)接入，73%的院校已經(jīng)擁有多媒體教室，我國網(wǎng)民人數(shù)持續(xù)上升，隨著4G、5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，人人接入互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為可能，同時，國家教育資源云服務體系也已初具規(guī)模。國家級的教育平臺充分發(fā)揮信息匯聚和交換的樞紐作用——提供用戶注冊、資源規(guī)范、交易結(jié)算、界面標識和就近服務等。國家級的數(shù)據(jù)中心也已建成，省級數(shù)據(jù)中心建設(shè)在快速推進中，目前，已建設(shè)了支撐學生、教師、院校之間進行核心業(yè)務管理的綜合信息系統(tǒng)及各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了院?！耙恍Ｒ淮a”，學生“一人一號”。覆蓋全國的教育管理信息系統(tǒng)建設(shè)與應用體系日趨完善，開展全國性的云教育已經(jīng)具備了基本的硬件條件。但是隨之而來的是巨大的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備維護和維修管理問題。

(二)云教育平臺建設(shè)需要構(gòu)建客觀可信的評價機制

傳統(tǒng)教育強調(diào)“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(nèi)容、作業(yè)提交以及相關(guān)的教學信息等簡單的學習支持服務。大多數(shù)的云教學活動僅是學習者自主訪問高校提供的網(wǎng)絡(luò)課程及其他與課程相關(guān)的教學資源、課程論壇、專業(yè)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(jiān)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(xiàn)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(shè)需要構(gòu)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(tài)。一旦使用云教育平臺，就有可能泄露個人信息的現(xiàn)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(guān)部門加強了對個人信息的保護，規(guī)定服務平臺應明確個人信息使用規(guī)則，不得借機超范圍采集個人信息。隨著云教育平臺建設(shè)規(guī)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(yè)教育特點的專用平臺，尤其在涉及職業(yè)教育的課堂點名和考試評估等重要環(huán)節(jié)，需要建立一種切實有效的線上信任機制，確保所得結(jié)果不可篡改。云教育平臺在提供安全穩(wěn)定的教育環(huán)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(wǎng)絡(luò)傳播，這意味著諸多的著作權(quán)需要保護。這就要求云教育平臺需要構(gòu)建涵蓋信息安全、產(chǎn)權(quán)保護等重點內(nèi)容的立體化“防火墻”。

二、應用區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建“雙高”院校云教育平臺的優(yōu)勢

區(qū)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(shè)計者將人與人的信任轉(zhuǎn)變?yōu)槿伺c機器的信任，這不僅貼合現(xiàn)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(tǒng)中心委托監(jiān)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(qū)塊鏈技術(shù)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(qū)塊鏈技術(shù)恰恰是為解決信任問題而產(chǎn)生的。

(一) 降低了傳統(tǒng)教育考評系統(tǒng)的交易成本

傳統(tǒng)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(gòu)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(guī)的法律契約，在執(zhí)行過程中也可能無法應對錯綜復雜的現(xiàn)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(guī)”有的不夠健全，有的偏于第三方利益，這使得信息系統(tǒng)參與方的權(quán)利和義務不能得到充分的保障。基于區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建的云教育平臺系統(tǒng)，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(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)對教育系統(tǒng)數(shù)據(jù)及內(nèi)容進行提交、確認、追溯等動作。易言之，區(qū)塊鏈系統(tǒng)中的所有信息都是經(jīng)過多方共識、可信、不可篡改的。這將極大簡化傳統(tǒng)教育系統(tǒng)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(shù)統(tǒng)計、考評統(tǒng)計等操作，從而使教育系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換成本大幅降低。

(二) 提升了教學評估的效率

隨著區(qū)塊鏈技術(shù)在各個領(lǐng)域中的應用，必將優(yōu)化業(yè)務流程，降低其運行成本，提高其協(xié)同效率。傳統(tǒng)的教育系統(tǒng)，往往是一個復雜龐大的大型系統(tǒng)，大型系統(tǒng)在使用過程中會進行跨區(qū)域跨地域流轉(zhuǎn)信息，這些信息流轉(zhuǎn)要通過高度依賴各類“中介”節(jié)點來實現(xiàn)。漫長的交易鏈條，加之缺乏統(tǒng)一的監(jiān)管方式，使得交易效率低下，大量數(shù)據(jù)、信息在流轉(zhuǎn)過程中被丟失或者失真。借助區(qū)塊鏈技術(shù)實現(xiàn)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(zhuǎn)效率，該體系的實現(xiàn)可以大大減少操作步驟以及人力投入，降低對中心化機構(gòu)的依賴，提升了效率。

(三) 信息流轉(zhuǎn)透明可監(jiān)管

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

隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，云教育系統(tǒng)所存在的問題也會不斷暴露出來。如因各應用系統(tǒng)、各部門之間缺乏數(shù)據(jù)交換標準，數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的利用率不高等。云教育系統(tǒng)的建設(shè)是一個大型、復雜的信息工程，應立足于較高的建設(shè)起點。區(qū)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(xié)議撐起未來的網(wǎng)絡(luò)通信，這必將極大地促進云教育系統(tǒng)的發(fā)展。

三、基于區(qū)塊鏈技術(shù)的“雙高”院校云教育系統(tǒng)重點問題解決方案

(一)區(qū)塊鏈云教育平臺架構(gòu)分析

傳統(tǒng)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(lián)網(wǎng)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(fā)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(fā)了一種綜合的軟件管理系統(tǒng)，有的針對個性的功能需求開發(fā)了相應的專用軟件系統(tǒng)，這在一定程度上造成了軟件入口的多樣性。傳統(tǒng)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(wǎng)絡(luò)圖

考慮到目前云教育平臺的應用處于較為穩(wěn)定成熟的時期，投入建設(shè)運行的時間都不長，在基于現(xiàn)有架構(gòu)的基礎(chǔ)上，引入?yún)^(qū)塊鏈技術(shù)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(fā)展提供區(qū)塊鏈技術(shù)方案。需要首要解決的是云教育平臺去中心問題，利用區(qū)塊鏈技術(shù)，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(shù)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(quán)保護等方面進行升級改造。在線上資源訪問方面，引入數(shù)字簽名、智能合約和版權(quán)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(shù)字簽名、智能合約、透明監(jiān)管、防篡改技術(shù)，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(lǐng)域，打通線上教育的最后一個環(huán)節(jié)。同時，引入人工智能、大數(shù)據(jù)分析、自動運維、用戶認證等技術(shù)接口，為后續(xù)整體升級改造留下技術(shù)空間。詳見圖2所示。

圖2 區(qū)塊鏈教育平臺網(wǎng)絡(luò)拓撲圖

綜上所述，基于區(qū)塊鏈技術(shù)的云教育平臺可以劃分為業(yè)務應用層、合約層、底層區(qū)塊鏈平臺層。業(yè)務應用層是區(qū)塊鏈應用的對外表現(xiàn)層，可以對外提供統(tǒng)一、友好、易用的界面。該層和傳統(tǒng)的應用層并無直觀感受上的差別，設(shè)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(shè)計和定制開發(fā)。區(qū)塊鏈服務平臺將區(qū)塊鏈記賬能力、運維能力和配套設(shè)施能力轉(zhuǎn)化為可編程接口，同時全系統(tǒng)引入?yún)^(qū)塊鏈安全防護技術(shù)。詳見圖3所示。

圖3 區(qū)塊鏈云教育平臺邏輯架構(gòu)

(二)區(qū)塊鏈技術(shù)促進網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的統(tǒng)一標準和技術(shù)規(guī)范

正如前文所述，隨著云教育平臺的建設(shè)發(fā)展，隨之而來的設(shè)備維護與維修的問題，給系統(tǒng)的運行和維護帶來巨大的技術(shù)和成本壓力。區(qū)塊鏈技術(shù)不僅可以解決云教育平臺內(nèi)外網(wǎng)信息統(tǒng)一管理的問題，還可以通過門戶平臺實現(xiàn)內(nèi)外網(wǎng)的信息發(fā)布的統(tǒng)一入口、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一權(quán)限分配功能，實現(xiàn)云教育平臺用戶的統(tǒng)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(qū)塊鏈技術(shù)可以促進云教育平臺數(shù)據(jù)標準的統(tǒng)一管理，從而解決部門間的數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一、數(shù)據(jù)交互無標準、數(shù)據(jù)共享無說明的“瓶頸”，為上級教育主管部門進行數(shù)據(jù)的申報和管理提供一種有效的手段。

(三)區(qū)塊鏈技術(shù)對信息系統(tǒng)和個人信息的保護

根據(jù)《網(wǎng)絡(luò)安全法》的要求, 網(wǎng)絡(luò)運營者應當履行網(wǎng)絡(luò)安全等級保護的義務, 采取必要的技術(shù)手段和管理措施維護其運營網(wǎng)絡(luò)安全。在提供遠程教育服務的過程中，設(shè)計者還應當重視個人信息保護的問題。區(qū)塊鏈技術(shù)一般采用同態(tài)加密技術(shù)和零知識證明技術(shù)來解決隱私保護問題。除此之外，密碼學中的群簽名、環(huán)簽名等技術(shù)也被引入?yún)^(qū)塊鏈系統(tǒng)中，這豐富了系統(tǒng)的隱私保護能力。但是不可否認，區(qū)塊鏈技術(shù)和隱私保護本身也存在矛盾，但是區(qū)塊鏈技術(shù)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(jiān)管可追溯的隱私保護思路，在不遠的將來，即使真的出現(xiàn)“可篡改”的區(qū)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(qū)塊鏈技術(shù)對著作權(quán)的保護

云教育服務可能涉及出版物、音像制品的網(wǎng)絡(luò)傳播。從著作權(quán)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(wǎng)頁設(shè)計或者背景音樂等, 使用云教育平臺的機構(gòu)均需要考慮其是否已經(jīng)獲得版權(quán)授權(quán)。區(qū)塊鏈技術(shù)和數(shù)字版權(quán)的結(jié)合為整個行業(yè)帶來顯而易見的變化，云教育平臺可以基于區(qū)塊鏈數(shù)字版權(quán)技術(shù)建立版權(quán)聯(lián)合審議機制，同時，利用區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)保證創(chuàng)作者的版權(quán)權(quán)益，使每一條版權(quán)信息任何人都無法篡改且隨時可追溯，并且將版權(quán)信息可以即時同步至國家版權(quán)管理的相關(guān)部門。云教育平臺應建立包括版權(quán)存證、版權(quán)檢測追蹤、侵權(quán)存證和版權(quán)資產(chǎn)共享等功能的區(qū)塊鏈版權(quán)服務機制。

四、結(jié)語

區(qū)塊鏈技術(shù)將改變整個互聯(lián)網(wǎng)布局。區(qū)塊鏈技術(shù)體系框架也正在逐步清晰，各項關(guān)鍵技術(shù)也在不斷向前演化。區(qū)塊鏈技術(shù)將與云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等前沿技術(shù)不斷融合與集成創(chuàng)新。如果說互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展構(gòu)建了信息傳輸?shù)摹案咚俟肪W(wǎng)”，那么，區(qū)塊鏈技術(shù)則解決了信任的低成本傳輸問題。區(qū)塊鏈技術(shù)日益蓬勃的發(fā)展，必將為從根本上解決云教育平臺的瓶頸提供區(qū)塊鏈權(quán)重，從而真正實現(xiàn)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(shè)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(shè)水平更是教育教學信息化水平的有力體現(xiàn)。依托區(qū)塊鏈技術(shù)的支持，云教育平臺建設(shè)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(nèi)在技術(shù)水平和外在模塊功能，有力助推“雙高”項目建設(shè)。