基于區(qū)塊鏈技術(shù)的“互聯(lián)網(wǎng)+科學(xué)教育”創(chuàng)新探究

◆馬小鷗 石凱 馬晟

基于區(qū)塊鏈技術(shù)的“互聯(lián)網(wǎng)+科學(xué)教育”創(chuàng)新探究

◆馬小鷗1石凱2馬晟3

（1.遼寧省科學(xué)技術(shù)館 遼寧 110167；2.中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所 遼寧 110031；3.沈陽(yáng)眾弈教育信息咨詢有限公司 遼寧 110014）

區(qū)塊鏈技術(shù)已成為當(dāng)下網(wǎng)絡(luò)時(shí)代新的關(guān)注熱點(diǎn)，它的應(yīng)用已經(jīng)從最初的數(shù)字貨幣擴(kuò)展到更為廣闊的領(lǐng)域。科學(xué)教育是提高國(guó)民科學(xué)素養(yǎng)，構(gòu)建學(xué)習(xí)型社會(huì)、終身教育體系的重要載體，本文在分析區(qū)塊鏈技術(shù)特征的基礎(chǔ)上，探究區(qū)塊鏈技術(shù)在“互聯(lián)網(wǎng)+科學(xué)教育”領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景，闡述了區(qū)塊鏈技術(shù)在提升教學(xué)數(shù)據(jù)的安全和共享效率、優(yōu)化科學(xué)教育成果的分享和傳播過(guò)程、增進(jìn)“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”的科學(xué)教育質(zhì)量提升、構(gòu)建科學(xué)教育資源自動(dòng)化的流轉(zhuǎn)生態(tài)等方面的應(yīng)用前景。為推動(dòng)后移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的科學(xué)教育發(fā)展變革提供新思路。

互聯(lián)網(wǎng)+科學(xué)教育；區(qū)塊鏈技術(shù)；分布式存儲(chǔ)；教育資源建設(shè)

1 引言

區(qū)塊鏈（Block Chain）的出現(xiàn)，始于2008年一個(gè)自稱“中本聰”的學(xué)者或者團(tuán)隊(duì)在密碼學(xué)郵件組上發(fā)表的一篇奠基性論文。此后，隨著比特幣系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，人們逐漸認(rèn)識(shí)到支撐其運(yùn)行的底層基礎(chǔ)架構(gòu)--區(qū)塊鏈技術(shù)對(duì)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要性和可塑性【1】。近年來(lái)，隨著新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革向縱深推進(jìn)和全球蔓延，區(qū)塊鏈作為網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的一項(xiàng)顛覆性技術(shù)，有望成為全球技術(shù)創(chuàng)新和模式創(chuàng)新的“策源地”【2】。

習(xí)近平總書記強(qiáng)調(diào)，要把區(qū)塊鏈作為核心技術(shù)自主創(chuàng)新的重要突破口，推動(dòng)區(qū)塊鏈技術(shù)在教育、就業(yè)等民生領(lǐng)域的應(yīng)用。2018年教育部發(fā)布的《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》指出：“人工智能、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等技術(shù)迅猛發(fā)展，將深刻改變?nèi)瞬判枨蠛徒逃螒B(tài)。積極探索基于區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)的智能學(xué)習(xí)效果記錄、轉(zhuǎn)移、交換、認(rèn)證等有效方式，形成泛在化、智能化學(xué)習(xí)體系”。

科學(xué)教育作為國(guó)民教育體系的重要組成部分，同樣有著互聯(lián)網(wǎng)化和智能化的需求。特別是2020年這場(chǎng)沒(méi)有硝煙的防疫戰(zhàn)爭(zhēng)，在客觀上加速了科學(xué)教育互聯(lián)網(wǎng)化、智能化的進(jìn)程。在網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，教育的深度和廣度遠(yuǎn)超以往任何時(shí)期，原有相對(duì)固定且封閉的教學(xué)形態(tài)變得開(kāi)放而自由，如何綜合運(yùn)用各類新技術(shù)，重構(gòu)科學(xué)教育生態(tài)、創(chuàng)新科學(xué)教學(xué)模式、整合集聚更多資源開(kāi)展科學(xué)教育活動(dòng)，是擺在科學(xué)教育工作者面前的首要問(wèn)題。區(qū)塊鏈技術(shù)為上述問(wèn)題的解決提供了安全可靠的路徑。

本文分析區(qū)塊鏈技術(shù)的特性，將其引入“互聯(lián)網(wǎng)+科學(xué)教育”領(lǐng)域，探究日益演進(jìn)的區(qū)塊鏈技術(shù)如何與不斷發(fā)展的科學(xué)教育理念革新相融合，提出探索式的研究與構(gòu)想，以期更好地發(fā)揮區(qū)塊鏈技術(shù)優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)后移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代科學(xué)教育的信息化、現(xiàn)代化。

2 “互聯(lián)網(wǎng)+科學(xué)教育”的現(xiàn)狀、特點(diǎn)及存在的問(wèn)題

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展，線上的科學(xué)教育深刻地改變了傳統(tǒng)的教學(xué)模式?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+科學(xué)教育”集課程、文字、圖片、音視頻等多媒體于一體，構(gòu)建起形式豐富的多感官教育形態(tài)，公眾通過(guò)網(wǎng)絡(luò)獲取科學(xué)教育內(nèi)容，不受時(shí)間和空間的局限，增強(qiáng)了科學(xué)教育的傳播效果。特別是在2020年的特殊背景下，線上的科學(xué)教育發(fā)揮了不受時(shí)空限制的特有優(yōu)勢(shì)，中小學(xué)的在校科技教師通過(guò)線上直播教學(xué)方式完成科學(xué)課程內(nèi)容，與學(xué)生們開(kāi)展實(shí)時(shí)互動(dòng)答疑。以培養(yǎng)公民科學(xué)素養(yǎng)為己任的科技館，通過(guò)數(shù)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(shù)字科學(xué)教育資源，以開(kāi)設(shè)線上科普專欄、空中科學(xué)課堂等線上教育形式為公眾提供豐富的數(shù)字化科學(xué)教育內(nèi)容【3】。一些能力突出的科技輔導(dǎo)員通過(guò)直播開(kāi)辦“明星科普課堂”，吸引更多的人關(guān)注科學(xué)教育，普及科學(xué)知識(shí)。

與傳統(tǒng)科學(xué)課程的課堂教學(xué)相比，“互聯(lián)網(wǎng)+科學(xué)教育”具備如下特點(diǎn)：

（1）對(duì)象規(guī)?；２煌趥鹘y(tǒng)課堂受眾人數(shù)限制，網(wǎng)絡(luò)時(shí)代科學(xué)教育突破了人員數(shù)量的限制，教育對(duì)象的規(guī)?？梢允浅汕先f(wàn)人。

（2）平臺(tái)多元化。教育對(duì)象可以選擇不同的網(wǎng)絡(luò)教育平臺(tái)進(jìn)行科學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)過(guò)程不受時(shí)空的限制。

（3）信息智能化。教育對(duì)象在學(xué)習(xí)過(guò)程中的行為和數(shù)據(jù)會(huì)被感知和獲取，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)采集和分析，能夠?qū)崿F(xiàn)學(xué)習(xí)路徑的個(gè)性化推薦。

雖然“互聯(lián)網(wǎng)+科學(xué)教育”取得了一定的成果，但仍有很多亟待改進(jìn)的方面：

（1）科學(xué)教育平臺(tái)之間對(duì)于教育對(duì)象的學(xué)習(xí)成果和學(xué)習(xí)檔案的互認(rèn)問(wèn)題。在開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，教育對(duì)象可以自由選擇不同科學(xué)教育渠道提供的優(yōu)質(zhì)科教資源，但目前多數(shù)教育平臺(tái)間還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)成果互認(rèn)及學(xué)習(xí)檔案的共享。

（2）科學(xué)教育內(nèi)容的分享和復(fù)制過(guò)程中存在確權(quán)問(wèn)題。網(wǎng)絡(luò)時(shí)代使優(yōu)質(zhì)教育資源的復(fù)制和傳播變得更加便捷，在一定程度上解決了科學(xué)教育不平衡的問(wèn)題，使得落后地區(qū)的教育對(duì)象也能享受與發(fā)達(dá)地區(qū)一樣的優(yōu)質(zhì)科教資源，但也引發(fā)了科學(xué)教育內(nèi)容的版權(quán)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)問(wèn)題。

（3）科教學(xué)習(xí)成果數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確性不高，導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集和分析結(jié)果失真，使得學(xué)習(xí)路徑推薦存在匹配度較差的問(wèn)題。網(wǎng)絡(luò)時(shí)代里開(kāi)放多元的科學(xué)教育方式，使得數(shù)據(jù)采集入口多元而復(fù)雜，獲取數(shù)據(jù)的可信度被打了折扣，直接影響“互聯(lián)網(wǎng)+科學(xué)教育”中以“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”的科學(xué)教育質(zhì)量提升。

3 區(qū)塊鏈技術(shù)的定義、特征及其在“互聯(lián)網(wǎng)+科學(xué)教育”中應(yīng)用的耦合性分析

中國(guó)信通院《區(qū)塊鏈白皮書》（2019年）定義區(qū)塊鏈技術(shù)為，一種由多方共同維護(hù)，使用密碼學(xué)保證傳輸和訪問(wèn)安全，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)一致存儲(chǔ)、難以篡改、防止抵賴的記賬技術(shù)，也稱為分布式賬本技術(shù)。從節(jié)點(diǎn)的準(zhǔn)入機(jī)制區(qū)分，區(qū)塊鏈系統(tǒng)可分為非許可鏈（共有鏈）和許可鏈（聯(lián)盟鏈和私有鏈）。非許可鏈主要用于數(shù)字資產(chǎn)交易領(lǐng)域，而教育這類傳統(tǒng)領(lǐng)域，一般采取許可鏈中的聯(lián)盟鏈。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸賦能主題多元平等、分布式賬本賦能權(quán)利去中心化、共識(shí)算法賦能話語(yǔ)協(xié)商共治，時(shí)間戳賦能行動(dòng)去信任化，智能合約賦能法治自動(dòng)履約【4-6】。區(qū)塊鏈作為顛覆性的創(chuàng)新技術(shù)，它的去中心化、不可篡改等特征將為網(wǎng)絡(luò)時(shí)代里科學(xué)教育思維模式和設(shè)計(jì)理念注入新的活力，為“互聯(lián)網(wǎng)+科學(xué)教育”的變革提供重要的技術(shù)支撐和有效的信任機(jī)制及價(jià)值傳遞方式，助力構(gòu)建起更加開(kāi)放而互信的互聯(lián)網(wǎng)科學(xué)教育平臺(tái)。

（1）發(fā)揮區(qū)塊鏈的開(kāi)放性特性，提升“互聯(lián)網(wǎng)+科學(xué)教育”數(shù)據(jù)安全和共享效率

在網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，傳統(tǒng)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(chǔ)在中央服務(wù)器上，中心節(jié)點(diǎn)存在數(shù)據(jù)被篡改，造假的可能，而且這種“中心路由”下儲(chǔ)存的信息一旦被攻擊，整個(gè)系統(tǒng)極易遭受破壞甚至癱瘓。而采用區(qū)塊鏈分布式存儲(chǔ)技術(shù)的“互聯(lián)網(wǎng)+科學(xué)教育”平臺(tái)，突破了以往集中式的中心硬件，系統(tǒng)中所有的信息數(shù)據(jù)不僅能夠分布式的儲(chǔ)存在各個(gè)節(jié)點(diǎn)上，而且各節(jié)點(diǎn)都建立一份完整的區(qū)塊鏈“總賬本”，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都既參與數(shù)據(jù)記錄與存儲(chǔ)，又能參與驗(yàn)證其他節(jié)點(diǎn)記錄的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)集體維護(hù)功能。同時(shí)區(qū)塊鏈技術(shù)容許跨平臺(tái)和跨系統(tǒng)操作，它能有效記錄教育對(duì)象的學(xué)習(xí)行為，實(shí)現(xiàn)不同平臺(tái)間學(xué)習(xí)成果和學(xué)習(xí)檔案的互認(rèn)。在教育資源的分享方面，分布式賬本技術(shù)可以使用戶與資源點(diǎn)對(duì)點(diǎn)對(duì)接，剔除交易中介平臺(tái)，打造高效率低成本的教育資源交易環(huán)境。

（2）借助區(qū)塊鏈的可追溯特性，優(yōu)化科學(xué)教育成果的分享和傳播過(guò)程

在傳統(tǒng)“互聯(lián)網(wǎng)+科學(xué)教育”知識(shí)分享過(guò)程中，課程、音視頻等數(shù)字化知識(shí)成果被放在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)中供用戶購(gòu)買或下載，一些用戶在獲得知識(shí)成果后稍加改動(dòng)甚至不改動(dòng)就以原創(chuàng)者自居進(jìn)行二次傳播，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)。運(yùn)用區(qū)塊鏈技術(shù)的可追溯特性，將數(shù)字化的原創(chuàng)科學(xué)教育成果和教學(xué)資源在發(fā)布、運(yùn)行和使用過(guò)程中的信息以區(qū)塊的形式打包“上鏈”，運(yùn)用“時(shí)間戳”確定成果的出處、實(shí)現(xiàn)版權(quán)的保護(hù)，若他人對(duì)其進(jìn)行修改并二次傳播，則可通過(guò)將其與原成果比對(duì)，達(dá)到確權(quán)的目的。

（3）利用區(qū)塊鏈的不可篡改特性，增進(jìn)“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”的科學(xué)教育質(zhì)量提升

在“互聯(lián)網(wǎng)+科學(xué)教育”中，個(gè)性化學(xué)習(xí)已變得非常重要。在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，教育對(duì)象能夠根據(jù)自身的學(xué)習(xí)情況、學(xué)習(xí)狀態(tài)、學(xué)習(xí)習(xí)慣等進(jìn)行相關(guān)知識(shí)搜索，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的學(xué)習(xí)路徑。運(yùn)用區(qū)塊鏈技術(shù)不可篡改特性將科學(xué)教育和教學(xué)管理中的過(guò)程性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，使教育評(píng)估建立在客觀數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)之上，根據(jù)數(shù)據(jù)自動(dòng)生成教育評(píng)估結(jié)果，避免出現(xiàn)平臺(tái)虛報(bào)數(shù)據(jù)問(wèn)題，從而使教育對(duì)象學(xué)習(xí)效果的評(píng)價(jià)更加客觀，使得后期的教育推送更具精準(zhǔn)性，幫助學(xué)習(xí)者構(gòu)建學(xué)習(xí)行為模型，增進(jìn)“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”的科學(xué)教育質(zhì)量提升。

（4）借助區(qū)塊鏈的智能合約特性，構(gòu)建科學(xué)教育資源自動(dòng)化流轉(zhuǎn)新生態(tài)

區(qū)塊鏈可為智能合約提供可信執(zhí)行環(huán)境，合約一旦啟動(dòng)便自動(dòng)執(zhí)行，能夠?yàn)椤盎ヂ?lián)網(wǎng)+科學(xué)教育”服務(wù)升級(jí)找到新的解決方案。平臺(tái)可以基于區(qū)塊鏈技術(shù)設(shè)置參與獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制，比如，將參與科學(xué)知識(shí)問(wèn)答及各類平臺(tái)上的科學(xué)教育活動(dòng)轉(zhuǎn)化為積分，達(dá)到一定額度自動(dòng)兌換一定的獎(jiǎng)勵(lì)，以提升趣味性和參與度。此外，在科學(xué)教育成果傳播過(guò)程中，若知識(shí)成果接受者需要付費(fèi)下載，可以預(yù)先設(shè)定好購(gòu)買規(guī)則并將其在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中注冊(cè)，一旦發(fā)生下載，自動(dòng)觸發(fā)智能合約，進(jìn)行收費(fèi)完成交易。通過(guò)智能合約特性，降低資源共享成本，實(shí)現(xiàn)資源上傳、認(rèn)證、流轉(zhuǎn)、共享等工作的自動(dòng)化，構(gòu)建科教資源流傳新生態(tài)。

4 總結(jié)

在網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，區(qū)塊鏈技術(shù)作為新一代戰(zhàn)略性前沿信息技術(shù)，為教育領(lǐng)域創(chuàng)新提供了新契機(jī)，將深刻影響“互聯(lián)網(wǎng)+科學(xué)教育”的發(fā)展，是教育教學(xué)模式改革、教育信息化發(fā)展的必然選擇。在科學(xué)教育信息建設(shè)中創(chuàng)新應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)，開(kāi)創(chuàng)信息資源管理、共享、服務(wù)的新模式，充分發(fā)揮區(qū)塊鏈技術(shù)特征，為構(gòu)建更加開(kāi)放與互信的“互聯(lián)網(wǎng)+科學(xué)教育”體系提供了新的途徑。

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