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区块链技术及其在高等教育中的应用

发布时间:2019-10-31    来源:《世界教育信息》2019年第19期
导读
近年来,区块链技术以其去中心化、数据共享、难以篡改等特点吸引了金融、科技等行业的广泛关注,并逐渐应用于货币支付、慈善公益、公共事务等各个领域。国务院发布的《“十三五”国家信息化规划》中,提出要构建现代信息技术和产业生态体系,加强包括区块链在内的新技术基础研发和前沿布局,构筑新赛场先发主导优势。目前区块链技术在教育信息化领域的应用仍处在初期阶段,文章通过介绍区块链技术及其在国外高等教育中的应用,为我国高等教育信息化发展提供参考。
  编者按:区块链技术作为继云计算、物联网、大数据之后的又一项颠覆性技术,近年来已成为联合国、国际货币基金组织等国际组织以及教育领域研究与应用的热点。2016年12月,国务院印发《“十三五”国家信息化规划》,提出要构建现代信息技术和产业生态体系,强化包括区块链在内的战略性前沿技术的超前布局,构筑新赛场先发主导优势。鉴于教育领域具有的独特性与复杂性,区块链技术在这一领域的应用也面临着挑战。本刊特此组稿,介绍区块链技术在教育领域的应用情况,以期推动教育信息化的发展,构建统一开放的数字教育市场体系。
  
  一、区块链简介及其发展阶段
 
  几乎每10年左右,计算范式就会有一次颠覆性的革新,从20世纪70年代到21世纪的第一个10年,我们分别经历了大型机、个人电脑、互联网、移动社交的革新,而基于区块链加密协议的网络被认为是接下来10年中的新兴计算机功能范式。区块链的本质是一个可共享且不易篡改的分布式分类总账。系统中的多个节点将一段时间内的全部信息,通过密码学算法计算并记录到区块中,生成数据密码用以验证有效性和链接下一个区块,并按照时间戳将区块排序,形成集体维护、彼此验证、有序链接的网状价值传输系统。
  2008年,中本聪发表文章《比特币:一种点对点的电子现金系统》,首次提出了去中心化数字货币——比特币的概念,而这一数字货币的支付行为被记录在一个公开的分类账本上,即区块链。虽然区块链伴随比特币而产生,但比特币仅仅只是区块链技术1.0的一个重要应用。梅兰妮·斯万在《区块链:新经济蓝图及导读》中,将区块链的发展阶段按照其进程分为区块链1.0时代、区块链2.0时代、区块链3.0时代。
  区块链1.0时代以加密数字货币为代表,如比特币。比特币区块链的技术堆栈主要由三大块构成:比特币区块链、比特币协议和用户、加密数字货币(比特币)。比特币区块链作为底层技术,其数据库所有网络节点共享,但无人掌控,通过矿工(Miner)更新,以全民监管的形式运行。比特币协议是在区块链总账上进行资金转账的软件系统,加密数字货币则是比特币本身。尽管比特币在所有加密数字货币中最先出现且规模庞大,但并不是唯一的加密数字货币,还有莱特币、未来币、狗币等数字货币。区块链、协议以及加密数字货币是一个通用结构,每一种加密数字货币都对应着一种协议和区块链,有的数字货币直接基于比特币区块链之上或稍作修改。实际应用中,用户通过钱包软件管理自己的数字货币,无需注册中心化账户,只需拥有一个地址,即可接收数字货币,并通过该地址的私钥使用货币。而发送货币时,可以将数字货币通过私钥加密送达对方地址。这些交易都将被盖上时间戳存储在区块链中,钱包软件将保存一份区块链拷贝,以确认交易。
  区块链1.0时代解决了支付和货币去中心化的问题,而区块链2.0时代试图解决市场的去中心化问题,使其支持在支付与货币之外的金融场景下的应用。区块链2.0时代的关键词是智能合约。所谓智能合约,即是以数字形式确立的承诺,一旦合约设立,便可以被自动执行,无需第三方参与。智能合约使得合约的执行过程公开透明,杜绝了毁约和时间延误等问题的出现。而其自动执行的前置条件是已定合约不得修改,从而实现了防篡改的功能。智能合约的需要建立在可信的执行环境之中,以太坊便应运而生。以太坊是一个开源的区块链底层系统,由全球用户共同维护、开发应用,不被个人或机构所拥有,进而为智能合约提供了良好可信的运行环境。实际上,区块链的去中心化交易账本功能可以用来注册、确认、转移各种资产和合约,进而应用于众多场景,如仲裁、众筹、借贷等。
  区块链3.0时代则是区块链技术在各个领域的全面应用。在目前的体系下,交易或认证往往通过本地政府、银行或第三方提供背书或鉴证,难以建立全球性的信任共识体系。区块链技术的出现使得建立全球范围信用共识成为可能,为全球交流和互动提供信用支持。随着区块链服务的增多,部分政府功能将被取代,如身份证明、投票选举、登记法律文件等。区块链技术提供大规模高精度的去中心化管理方法,会对社会产生重大影响。[1][2]
 
  二、区块链在高等教育领域的应用
 
  美国高等教育信息化协会于2017年春季发布了文章《区块链变革与高等教育》,认为区块链将成为未来对高等教育影响最大的一项技术,有助于改进高等院校之间及其与整个社会的关系。文中指出区块链技术在高等教育领域的四大应用:身份认证及学习记录、更新学习方式、减轻学生经济压力、构建高等教育新模式。
  (一)提供身份认证及学习记录
  在现代社会,人从出生开始就需要各种权威机构提供的证明,随着年龄的增长不断积累个人信息,教育及学术信息也构成了其中的一部分。目前的教育信息系统面临着三大问题:安全性、有效性和时效性。
  学生的教育信息通常录入电脑,以电子数据的方式进行存储,而保障这些教育信息的隐私和安全面临很大挑战。例如,加州大学伯克利分校、俄亥俄州立大学、威斯康星大学密尔沃基校区等高等教育机构均在近年遭到黑客攻击,耶鲁大学也曾在互联网上意外泄露机密信息,印第安纳大学将学生教育信息储存在无保护的网络站点上。诸如此类的做法,使得学生教育信息安全岌岌可危。而区块链技术的出现为这一问题提供了完善的解决方案。通过公钥基础设施及非对称加密的方式,区块链技术为供需双方搭建了安全的传输平台。在没有私钥的情况下,无法读取数据,杜绝了黑客盗取数据的可能性。
  据北美最大招聘网站运营商凯业必达(CareerBuilder)报道,57%的求职者夸大了自身的工作技能,高达33%的求职者有学历造假行为。雇主希望求职者提供权威的学历认证和成绩单,而高等教育机构对于提供学历认证和成绩单收取费用,这对经济困难学生求职及深造造成一定的阻碍。区块链技术的出现,使得求职者可以以近乎免费的价格获得学历的权威认证,同时也可以很好地杜绝造假问题。
  在美国,75%的高等教育学生是非全日制的,相较于全日制学生,他们通常要花费将近2倍的时间才能毕业,而这其中真正能获得学位的仅有1/4。目前,开放勋章(OpenBadges)、区块链认证(Blockchain Certificates)和“学以致用”(Learning is Earning)等利用区块链技术为学习者学习的每一项技能提供认证,无论技能是习得于课堂内还是课堂外。麻省理工学院媒体实验室通过区块链技术为对其发展作出贡献的人提供永久电子认证。通过这种方式,学习者不仅获得学分,还可以将获得的认证提供给雇主,提高自身在劳动力市场的竞争力。
  (二)更新学习方式
  当今社会,雇主和政府对高等教育证书的绝对重视,导致学习者花费时间和金钱获取证书,也使得有能力但尚未获得学位的求职者失去大量机会。高等教育机构自身声望和其颁发证书的含金量在很大程度上取决于其教育效果。尝试学习新方式有助于学生提高学习效率,营造更好的学习氛围。例如,学生在课堂之外借助计算机自主学习基本知识点,可充分利用课堂时间与教师和同学互动。
  在传统的高等教育中,师生扮演的更多是传播者与接收者的角色。但是,在信息社会,年轻一代更希望分享自己的观点,在讨论中学习。高等教育的意义并不只是传授知识和特定的内容,还要使学生拥有终身学习的能力,通过沟通和合作分析解决问题。
  区块链技术使得学习者可以在互相分享、交流观点的同时获得一定的报酬,如比特币等。此外,区块链不可更改的特点,也使得知识共建的过程和结果得以溯源,并保护版权。区块链企业巨头“共识体系”(Consensus Systems)为区块链技术在课堂协作中的应用提供了范例,其颠覆了以往的层级制学习结构,提出灵活、开放、共识的口号。每位学习者自主选择若干个感兴趣的学习项目,完成部分项目内容。团队中的成员没有上下级之分,共同协商研究内容、任务分配和奖励,写入智能合约并执行。这一学习模式使得学习者在自主研究的同时相互交流、展开合作。
  (三)减轻学生经济压力
  1995-2015年的20年间,美国私立学校的生均经费上涨了179%,在公立学校就读的州内学生生均经费上涨了226%,州外学生的费用涨幅则达到了296%,大量高等教育阶段学生因此背上债务。
  区块链研究所(Institute for Blockchain Studies)创始人梅兰妮·斯万致力于慕课(MOOC)的学习认证以及区块链在教育经济回报(Pay for Success)中的应用。她提出区块链可以在以下三个方面发挥作用:一是就报名参加Coursera课程的学生是否完成课程和测试、是否掌握了一定的知识提供可信认证;二是为经济补助提供支付渠道;三是通过智能合约规划学习过程。
  通过智能合约,捐助人或企业可以对受助学生提出特定的技能要求,学生在固定时间内完成既定的学习任务,进行在线测试。区块链对其身份进行确认后自动发放下一阶段的补助,以减轻学生在高等教育阶段的经济压力。
  “学以致用”提出了另一种解决方案。学生可以将当前所学教授给其他人或者直接应用于工作以换取经济回报。区块链会自动跟踪和记录学习行为、知识来源以及去向。据此,学生能够明确每一门课程带来的收益和价值,雇主也可以便捷地找到水平有保障的人才。
  (四)构建高等教育新模式
  通常我们将大学形容为象牙塔,为师生提供相对安静的环境进行学习与研究,但同时也意味着大学之间缺乏联系,互相之间相对隔离。区块链能够打破这一隔离,使大学之间形成网络乃至教育生态系统,实现资源共享、开放共赢。不同于一般的互联网在线学习,区块链下的教育体系更重视学习的记录及其延续性,主张将学习者的身份与其学习成就产生联系,并对系统中的良性互动和协作行为给予奖励。基于区块链的教育体系建立主要经过以下3个阶段。第一阶段是内容交换,高校教师将自己的教学材料和观点通过互联网分享给更多的人;第二阶段是内容协同创新,师生协同合作,共同创作新的教学材料;第三阶段是形成全球教育网络,高校教师、学生以及研究机构都将变成全球教育网络的一个个节点,实现知识的社会建构。
  第一阶段,内容交换。大学为了保持自身竞争力,通常不会将教学资料等内部信息对外发布。美国麻省理工学院首创了开放课件平台(MIT’s OpenCourseWare, https://ocw.mit.edu/),提供包括教材、讲义、作业、测试等一系列内容。目前已有超过200个高等教育机构加入该平台。区块链技术使得所有的内容贡献得以溯源,学习者对于认同的内容不仅仅可以支持评论,还可以为其赞助,以支持深入研究。反过来,这也有助于激发研究兴趣,保护知识产权,提高知识内容提供者的学术声誉。
  第二阶段,内容协同创新。第二阶段不只是分享现有的内容,更多地是创造新的教学材料,改进现有的教学。维基媒体基金会旗下的维基学院(Wikiversity)便是这一阶段的经典应用。与维基百科类似,维基学院允许个人选择感兴趣的学习项目进行编辑,并为有价值的研究项目提供资金支持,旨在合力开发最优秀的课程资源。
  第三阶段,形成全球教育网络。个性化学习是大势所趋,而目前高等教育的成本把一些有学习能力的人拒之门外。例如,学有余力的中学生难以接触到大学课堂的内容。在这一阶段,学习者不必拘泥于年龄和现有的教育层级,可以在全球范围内寻找符合自身能力的课程,自由探究和讨论。区块链将记录并认证所有的学习内容及学习者获得的成就,以此形成一个自由开放的全球教育网络。[3]
 
  三、结语与思考
 
  2018年,教育部发布《教育信息化2.0行动计划》,指出要加快面向下一代网络的高校智能学习体系建设,积极探索基于区块链、大数据等新技术的智能学习成果记录、转移、交换、认证等有效方式,形成泛在化、智能化学习体系,推进信息技术和智能技术深度融入教育教学全过程,打造教育发展国际竞争新增长极。区块链技术具有去中心化、难以篡改、可追溯性等特点,在高等教育中的学历认证、拓展教育资源、建立自组织教育体系中具有显著优势[4]。杨现民等人认为,区块链技术在教育中的应用主要有建立学信大数据、智能合约为基础的教育淘宝平台、学位证书认证、开放高效教育新生态、网络社区自运行、去中心化教育体制这六大模式。但同时面临着教育应用推广运行阻力大、教育数据产权模糊、数据存储空间瓶颈及区块链匿名技术不成熟所引起的用户隐私泄露风险等诸多挑战。[5]
  目前,区块链在我国高等教育领域的应用还处在起步阶段,但其潜力绝不仅限于对于教育学历的认证。合理利用区块链数据可追溯、难篡改的特点,将其与各类开放教育资源相结合,有助于降低高等教育壁垒,提高学习者的积极性和教育质量。
  注释:
  ①“矿工”是指通过计算机算理从事虚拟货币挖矿的人。
  参考文献:
  [1]梅兰妮·斯万.区块链:新经济蓝图及导读[M].北京:新星出版社,2016:41-87.
  [2]杜均.区块链+:从全球50个案例看区块链的应用与未来[M].北京:机械工业出版社,2018:14-25.
  [3]TAPSCOTT D, TAPSCOTT A.The Blockchain Revolution and Higher Education[EB/OL].https://er.educause.edu/articles/2017/3/the-blockchain-revolution-and-higher-education,2017-03-13.
  [4]中华人民共和国教育部.教育部关于印发《教育信息化2.0 行动计划》的通知[EB/OL].http://www.moe.gov.cn/srcsite/A16/s3342/201804/t20180425_ 334188.html,2018-04-18.
  [5]杨现民,李新,吴焕庆,等.区块链技术在教育领域的应用模式与现实挑战[J].现代远程教育研究,2017(2):34-45

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