区块链在教育领域中的技术应用

-101-CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Aug.2018·中国科技信息2018年第15期科学应用◎区块链的发明代表了一种全新平台的创立，区块链作为一种价值网络，将使一个与互联网本身一样广泛和多样化的生态系统成为可能。目前区块链不仅在金融等领域日益应用，在教育领域同样具有较大的应用潜力。

区块链的技术原理区块链技术起源于化名为“中本聪”（Satoshi Nakamoto）的学者2008年发表的奠基性论文《比特币： 一种点对点电子现金系统》，它是把区块以链的方式组合在一起的数据结构，每个区块都包含区块体、一个时间戳和一个与前一区块的链接。设计区块链使得数据不可篡改，即一旦记录下来，在一个区块中的数据将不可逆（如图1所示）。区块链技术作为一种分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等技术的新型集成应用，具有去中心化、开放性、防篡改、匿名性等特点。首先，区块链综合采用数据摘要、信息签名算法，使得其承载的数据无法伪造、无法篡改；同时，区块链数据不再像传统数据库那样由权威方统一保存，而是在每个参与方手里各保存一份数据备份，保障了登记到区块链上的数据不可能被少数参与方篡改。其次，区块链平台的核心数据保存在区块链上，并对用户的隐私进行适当脱敏，而对于监管方来说它可以随时对业务数据进行调取和验证，无需担心区块链平台方隐瞒或者伪造业务数据。最后，区块链平台方仅仅是规则制定者，区块链平台本身由各参与方共同运营维护，区块链平台数据也是即时推送到各参与方节点中。在区块链上，代码取代文本，成为合约的新呈现形式，因此各个参与方可以在统一的规则下相互信任相

行业曲线linkindustry

point

DOI：10.3969/j.issn.1001- 8972.2018.15.037可替代度影响力可实现度

行业关联度真实度本文针对区块链技术在教育领域的技术应用展开研究，从实现创新教育、公平教育出发，提出教育区块链应用四层结构，给出主要组件设计及实现思路解决方案。在创新教育领域起到技术参考作用。如付诸现实将产生明显的经济效益。点评人：曾隽芳，女，52岁，博士，副研究员，现就职中国科学院自动化研究所综合自动化技术研究中心。研究领域为自动控制、射频识别（RFID）与智能信息处理。已完成论著2本，发表论文50多篇，并有多项科研成果。

互协作，从而打破信息孤岛，建立更紧密的新型合作关系。区块链的去中心化的分布式结构可节省大量的中介机构成本消耗；它的不可篡改的时间戳可解决数据追踪与信息防伪问题，还可解决关键数据数据保护和授权访问问题；它的开放灵活的可编程特性有助于规范现有市场秩序。

基于区块链技术的教育平台架构设计随着国家逐步走向创新驱动发展，对创新人才的需求越来越迫切，教育需要培养学生的创新思维。教育的模式将从以老师为中心的被动学习模式，转变为以学生为中心的主动学习模式，让学习更高效，让学生更具创新思维。我们需要利用区块链技术来激发学生的学习兴趣，推动创新教育、公平教育的落地。基于区块链技术的教育平台设计思路是：在现有教育云的基础上加入区块链技术，构建区块链技术应用支撑平台，以平台为基础构建教育区块链平台，提供教育应

曾志峰 张 良 夏 平 彭 平广州工商学院 计算机科学与工程系 曾志峰（1963－）女，教授，主要研究方向为：计算机网络安全，区块链技术；张良（1986－）男，硕士研究生，助教，研究方向：计算机网络安全；夏平（1989－）女，硕士研究生，讲师，研究方向为物联网与移动互联、高等教育研究；彭平（1956－）男，工学硕士，教授，主要研究方向：软件工程、系统仿真。

区块链在教育领域中的技术应用本文针对区块链技术在教育领域的应用展开研究，概要分析了区块链的技术原理，设计教育区块链应用的四层技术架构，给出教育区块链中的主要组件设计及实现思路，为区块链创新教育应用模式提供参考。

图1 区块链结构示意图2018-15 最终.indd 1012018/7/27 10:55:22中国科技信息2018年第15期·CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Aug.2018

-102-◎科学应用

用服务，让教育更具自适应性、灵活性和广泛性。本文采用层次化、模块化的架构设计，自下而上分为四层：教育云、区块链技术应用支撑平台、教育区块链、教育应用服务，用组件来实现基本功能（如图2所示）。

教育区块链中的主要组件设计（1）教学管理组件教学管理组件用于构建领域知识体系，以专家知识树的形式，构建领域内知识体系。建立学生模型，对学生进行分类，可以根据做题情况构建学生知识树，并且通过与专家知识树的比对生成教学建议。建立教学模型，依照学生模型的建议生成教学方案；可以根据学生的学习状况，动态调节教学方案，基本实现个性化的适应性教学；由老师建立课件库和试题库，并根据知识点对教学资源进行分类；以教学为中心、覆盖课前、课中、课后、课外等教学全流程，支持各类教学模式的开展与研讨，具备高开放性、高可用性、实时协作、自动化部署、智能监控、高性价比、全球互联等特点。（2）证书服务组件证书服务组件用于追踪记录学习者在深造、求职或升迁时要提交各类证书如学历教育文凭、各类培训证书、各种获奖证书等，用人单位要对证书进行验证核实。在中心化时代，纸质证书就是一个人所完成的教育经历和所取得成绩的官方证明。在按要求提交给有关机构时，假如原机构相关档案记录遗失或根本关门了，那么这些证书就不能马上得到验证。而基于区块链技术建立了一个去中心化的证书服务系统，教育机构就不再需要把成绩单副本寄给学生，学习者就总能访问它们，雇主可以很容易地验证申请者自称完成的课程，而且可以验证教育机构提供的证书是否合法。证书可以包括学位、文凭、资质、奖励，学生的个人信息、学习成绩、成长记录等，也可以是对于一项技能的同行评价，以及在不同教育机构之间转移学分等。（3）数字资产交易组件数字资产交易组件用于对教育数字资产进行准确的数据确权，在教育数字资产购买和分发环节中具有深刻的创新。区块链提供了一种更安全、成本更低的点对点（P2P）付款方式，保证交易多方自动完成相应的义务，确保交易安全，完全颠覆了既有的系统。让数据所有权回归大众，让自己成为数据的主人。教育数字资产交易可以被详细记录在永久的分散记录中󰀂󰀂从而缩减时间延迟、减少增加成本和人为错误。区块链能够追踪记录教育数字资产的每一个引用，帮助

监管机构来解决繁重的工作，由于教育数字资产不限于课程、版权、学历、成绩档案和教育广告等虚拟数字化价值数据，因此就需要自动触发的智能合约，处理各种教育数字资产的购买、使用和支付等工作，从而减少人工操作而引起的消费者纠纷。（4）教学资源组件教学资源组件用于对各种软硬件资源进行调度和管理，根据制定的资源管理规范，资源使用规范化，实现各种教学资源和应用的接入，可以支持多种终端接入，包括硬件设备，个人电脑、智能手机、平板电脑等，同时手机、平板支持多种操作系统，真正做到学生可以随时随地接入学习，老师和学生也可以随时发起群组进行学习研讨，利用课堂互联还可以实现不同校区、不同学科的学生均可随时随地方便快捷的加入课堂，进行在线实时互动学习。还可以通过安装丰富的应用程序来构建各种教育业务系统，连接摄像头实现远程教学、考试无人监考等功能，另外支持语音、视频和数据多重互动呈现，丰富教学手段和学习方式，各种数字图书馆、教学支撑系统，各种多媒体视频直播/点播系统、电子白板、远程视频教学等，集成计算、高性能无线网络、提供多种接口，可以打通学校、教务管理、教师、学生以及教室，实现多媒体互动教学，使教学资源能够极大地共享。

平台的实现思路基于区块链技术的教育平台的具体实现，有不同技术实现的方案，大体包括几部分，第一部分是共识机制的确立，各个节点之间用什么样的共识机制去确立权力，确定分工；第二部分是通过什么样协议进行沟通；第三部分是数据标准规范的制定和数据以什么样的方式进行整合。我们提出以下的解决思路：以现有的分布式云架构为依托，由教育云数据中心提供计算、存储、网络等基础IT资源，从虚拟化、大数据、管理几个层面进行创新，同时保持开放和多厂商兼容。在区块链技术类型的选择上，以联盟链作为支持分布式教育的基础组件，以满足分布式教育中的多方对等合作与合规有序发展要求。在这个架构下，通过区块链技术支撑平台创建教育区块链，应用到不同的教育业务场景来构建区块链技术教育平台，这样可以打通整个国家的教育数据资源，真正做到优质教育资源的全共享，打破教育资源不均衡，进而更能适应网络社会和网络学习者的需求，扩大优质教育覆盖面，促进教育开放和公信，为学生提供相对平等的受教育的机会和条件，确保人人都享有平等的受教育的权利和义务。

结语区块链作为新一代的技术革命预示着新时代的到来。从区块链1.0、区块链2.0到区块链3.0，区块链仍在不断发展演进中。区块链可以激发创新，打破现有的障碍，将对传统教育管理机构和企业的利益产生重大影响。目前区块链技术尚未成熟，基础设施不完善，信息传输成本仍较高，要实现真正落地，支撑教育领域相关业务，会存在许多的技术实现难题，需要更加深入的研究与探索。区块链技术在教育领域中的应用前景广阔，将会为中国教育实现创新人才培养做出贡献。

图2 基于区块链技术的教育平台总体架构图2018-15 最终.indd 1022018/7/27 10:55:22