摘 要：促進高校聯(lián)盟主體間信任是區(qū)塊鏈在高等教育領(lǐng)域應(yīng)用熱點。以EduCTX項目為例，闡述基于區(qū)塊鏈的跨校學(xué)分管理系統(tǒng)業(yè)務(wù)模型、技術(shù)模型，總結(jié)優(yōu)缺點與面臨的挑戰(zhàn)。EduCTX項目以學(xué)分登記、跨校轉(zhuǎn)移、證偽為核心業(yè)務(wù)，以高校、學(xué)生、雇主為服務(wù)對象，構(gòu)建以ARK技術(shù)、Dpos共識機制、Github開源平臺為基礎(chǔ)的六層開放聯(lián)盟式學(xué)分管理區(qū)塊鏈系統(tǒng)。區(qū)塊鏈去中心化特征與高校松散聯(lián)盟需求相契合，分布式賬本增強教育信任感，降低成本。但也存在學(xué)分可交易性差，使之很難形成有效激勵機制，對高校與學(xué)生不可信任的預(yù)設(shè)有悖于學(xué)校立德樹人使命，學(xué)分記錄永久不變不利于實現(xiàn)終身學(xué)習(xí)等問題。

　　關(guān)鍵詞：區(qū)塊鏈;高校聯(lián)盟;學(xué)分管理

　　0 引言

　　區(qū)塊鏈技術(shù)已應(yīng)用到多個領(lǐng)域，從開始的數(shù)字貨幣擴展到數(shù)字金融、物聯(lián)網(wǎng)、智能制造、供應(yīng)鏈管理、數(shù)字資產(chǎn)交易等[1]。區(qū)塊鏈在我國高等教育領(lǐng)域應(yīng)用尚處于構(gòu)想階段，如何促進區(qū)塊鏈技術(shù)與高等教育深度融合，破解當(dāng)前我國高等教育中信息孤島、資源不均衡、跨校合作壁壘高等問題，是教育信息化發(fā)展面臨的新挑戰(zhàn)。

　　歐美發(fā)達國家2016年開始在高等教育領(lǐng)域積極探索區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用，如麻省理工學(xué)院、霍爾伯頓學(xué)院、尼科西亞大學(xué)等，將區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于高校學(xué)位管理[2]、學(xué)習(xí)結(jié)果總結(jié)性評估[3]、學(xué)位記錄和證書存儲訪問[4]等領(lǐng)域，降低學(xué)歷證書欺詐[5]，嘗試學(xué)術(shù)技能與成就獎勵貨幣化[6]，提高錄取、注冊等流程效率，以減少管理成本[7];探索區(qū)塊鏈教育應(yīng)用[8]，提出基于區(qū)塊鏈的證書頒發(fā)、驗證和分享技術(shù)方案[9]，建立基于區(qū)塊鏈的學(xué)習(xí)信息、榮譽和獎勵教育記錄系統(tǒng)方案[10]，基于區(qū)塊鏈的MOOC學(xué)習(xí)者身份識別與認證系統(tǒng)模型[11]，基于區(qū)塊鏈的學(xué)分銀行系統(tǒng)模型[12]，基于區(qū)塊鏈的學(xué)習(xí)成果管控模型[13]。上述區(qū)塊鏈教育應(yīng)用模型多是系統(tǒng)模型設(shè)計，尚未開發(fā)出可用平臺并應(yīng)用。對已有區(qū)塊鏈教育應(yīng)用分析則是綜合多個案例，從教育視角分析居多。區(qū)塊鏈教育應(yīng)用是教育模型與技術(shù)模型的結(jié)合，投入應(yīng)用的系統(tǒng)與最初的設(shè)計思路相比必然有很大變化，所以對應(yīng)用案例的理論反思有助于促進區(qū)塊鏈技術(shù)在高等教育中應(yīng)用。

　　EduCTX項目2016年啟動，該項目參照歐洲學(xué)分轉(zhuǎn)移和累積系統(tǒng)(ECTX)，率先利用區(qū)塊鏈技術(shù)探索全球高校學(xué)分與學(xué)歷證書管理。2017年平臺建成并投入使用，迄今已運營兩年多，是具有全球代表性的區(qū)塊鏈教育應(yīng)用個案。本文以EduCTX項目為例，從教育業(yè)務(wù)模型、技術(shù)模型以及兩者結(jié)合視角，分析其推進中的困難與挑戰(zhàn)，以期為我國高等教育應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)提供借鑒。

　　1 學(xué)分與學(xué)歷證書管理

　　隨著高等教育國際化與高校國際聯(lián)盟組織發(fā)展，學(xué)分互認成為校際、國際間高校文化交流、課程共享的基礎(chǔ)。當(dāng)前大多數(shù)高校都有自己的學(xué)分管理系統(tǒng)，存儲有學(xué)生課程記錄。學(xué)生個人數(shù)據(jù)僅用于查看或打印完成的課程記錄。學(xué)生學(xué)術(shù)記錄很敏感，并且有復(fù)雜的管理規(guī)定，且因為數(shù)據(jù)的標(biāo)準化，以及存儲、安全性等原因，其它高校幾乎無法直接獲取這些數(shù)據(jù)。如果學(xué)生有轉(zhuǎn)校或訪學(xué)需求時，會因系統(tǒng)不能互訪而無法直接證明其學(xué)分或?qū)W歷證書真?zhèn)巍４送猓?dāng)學(xué)生完成學(xué)業(yè)后，如果畢業(yè)證丟失，補辦又是一個復(fù)雜過程。建立全球去中心化、可信賴、安全的學(xué)分與學(xué)歷證書管理平臺具有現(xiàn)實意義。

　　區(qū)塊鏈技術(shù)通過運用數(shù)據(jù)加密、時間戳、分布式共識和經(jīng)濟激勵等手段， 在節(jié)點無需互相信任的分布式系統(tǒng)中實現(xiàn)基于去中心化信用的點對點交易、協(xié)調(diào)與協(xié)作[14]，能較好解決信息不對稱問題，有助于實現(xiàn)多個主體之間的協(xié)作信任與一致行動。EduCTX項目是針對歐洲學(xué)分轉(zhuǎn)移和累積系統(tǒng)(簡稱ECTX)面臨的難題，利用區(qū)塊鏈技術(shù)為個人、高校、用人單位對學(xué)歷證書管理、頒發(fā)和呈現(xiàn)提供的技術(shù)平臺，將不同利益相關(guān)者聚集在一起，創(chuàng)造一個全球化、高效、精簡和多樣化的環(huán)境，以避免跨國、跨校合作中的語言與行政障礙[15]。以區(qū)塊鏈技術(shù)突破組織間邊界，解決高等教育國際化中聯(lián)合授予學(xué)位、學(xué)生交換項目等難題，推動高校深度合作。

　　2 EduCTX項目分析

　　EduCTX項目建立在分布式對等網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)上，以代幣(token)代表學(xué)生已完成課程的學(xué)分值，構(gòu)建一個基于區(qū)塊鏈技術(shù)的去中心化、分布式、可互操作、統(tǒng)一、易用的學(xué)分與學(xué)歷證書管理系統(tǒng)。任何組織或個人能夠在此系統(tǒng)核實學(xué)歷證書是否合法，以有效減少文本工作，改善高校間溝通，簡化學(xué)生學(xué)分與學(xué)歷證書存儲與管理，加快學(xué)分、學(xué)歷證書驗證過程，滿足客戶需求。

　　2.1 EduCTX業(yè)務(wù)流程與功能模型

　　EduCTX區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)平臺用戶主體為高校、學(xué)生及潛在雇主。對高校或其它組織而言，EduCTX平臺有利于成員組織各種講座、研討會或培訓(xùn)班，并為參與學(xué)生提供數(shù)字證書，能相互共享和驗證其它機構(gòu)頒發(fā)的證書可信度。對學(xué)生而言，該平臺為學(xué)生提供一個安全的數(shù)字錢包，能夠輕松地向任何組織或機構(gòu)證明其所持證書的完整性與合法性。

　　該平臺實現(xiàn)高校成員注冊、資格審查與高校區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的聯(lián)通功能;實現(xiàn)學(xué)分登記、跨校、跨國轉(zhuǎn)移功能;實現(xiàn)雇主等第三方組織對學(xué)分與學(xué)歷證書的真?zhèn)悟炞C功能。如圖1所示，非成員通過平臺提出申請，經(jīng)其它成員審核后成為正式成員。成員高校各自建立網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，共同形成EduCTX區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)。成員高校及師生都可加入該網(wǎng)絡(luò)。學(xué)生在成員高校注冊后，平臺會分配一個專門的區(qū)塊鏈錢包。學(xué)生完成課程后，高校教師將課程對應(yīng)學(xué)分的ECTX代幣轉(zhuǎn)移到學(xué)生區(qū)塊鏈地址。學(xué)生只需提供自己的區(qū)塊鏈地址即可在全球范圍內(nèi)向雇主、高校證明自己已完成的課程、學(xué)歷證書。整個過程不存在管理、文字或語言方面的障礙。

　　2.1.1 高校加入EduCTX平臺流程

　　非成員高校通過EduCTX平臺提出申請后，平臺會為其生成區(qū)塊鏈錢包和地址，地址中包含一組公共密鑰和私有密鑰。生成地址后，平臺會自動將申請高校的注冊請求發(fā)送給EduCTX平臺中某個成員高校。成員高校先驗證申請高校官方信息，接著將ECTX代幣轉(zhuǎn)移到申請高校的區(qū)塊鏈地址中。平臺確認交易后，成員高校通過私有通道向申請高校提出發(fā)送報銷單(Reimbursement)，即ECTX代幣請求。申請高校通過其私人渠道收到成員高校的報銷單請求后，將ECTX代幣轉(zhuǎn)移到成員高校的區(qū)塊鏈地址，并告知成員高校驗證與申請交易是否存在。如果報銷單數(shù)值不正確，則成員高校終止申請注冊過程。如果正確，成員高校將適當(dāng)數(shù)量的ECTX代幣傳輸?shù)缴暾埜咝＃⑼ㄟ^EduCTX平臺向申請高校發(fā)送指令幫助其建立區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點建立成功后，申請高校正式加入EduCTX區(qū)塊鏈。如果成員高校履職不佳，或不按照協(xié)議使用相應(yīng)權(quán)限，則成員高校可以投票撤銷其資格，并將其分配給新的或現(xiàn)有成員高校，以確保所建立的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)安全和可信任。

　　2.1.2 學(xué)生注冊流程

　　學(xué)生注冊時，平臺為學(xué)生分配一個ID并生成一個新區(qū)塊鏈地址，地址包含公共密鑰和私有密鑰，并分配一個2-2多重簽名區(qū)塊鏈地址，里面存儲發(fā)送者-發(fā)送學(xué)分高校名稱、接收者-匿名出現(xiàn)的學(xué)生、代幣-課程學(xué)分值、課程名稱等信息。該多重簽名區(qū)塊鏈地址與學(xué)生ID存儲在成員高校數(shù)據(jù)庫中。高校將ECTX代幣轉(zhuǎn)移到學(xué)生2-2多重簽名區(qū)塊鏈地址中，并通過高校的私人通道為學(xué)生提供區(qū)塊鏈多重簽名錢包設(shè)置所需信息，具體包括設(shè)置EduCTX區(qū)塊鏈錢包說明、含有學(xué)生公共密鑰和私有密鑰的區(qū)塊鏈地址、學(xué)生所在高校的公共密鑰、兌換腳本(Redeem script)等，學(xué)生依此信息建立自己的區(qū)塊鏈錢包，用本人公共密鑰和組織公共密鑰設(shè)置2-2多重簽名區(qū)塊鏈地址，并生成和簽署ECTX代幣傳遞到所在高校區(qū)塊鏈地址。高校使用私有密鑰簽署交易，確認該生已成功創(chuàng)建錢包。

　　2.1.3 學(xué)分登記流程

　　考試結(jié)束后，教師即可確認并發(fā)布考試結(jié)果。教師或高校管理辦公室找到學(xué)生區(qū)塊鏈地址，根據(jù)課程對應(yīng)學(xué)分使用區(qū)塊鏈錢包將適當(dāng)數(shù)量的ECTX代幣轉(zhuǎn)移到學(xué)生的2-2多重簽名區(qū)塊鏈地址。其結(jié)果存儲在學(xué)校區(qū)塊鏈節(jié)點中心數(shù)據(jù)庫中，同時在中心數(shù)據(jù)庫做備份。

　　2.1.4 第三方組織驗證學(xué)生學(xué)分記錄流程

　　學(xué)生發(fā)送自己的區(qū)塊鏈地址和兌換腳本給驗證者，驗證課程學(xué)分或?qū)W歷證書真?zhèn)巍＝M織檢查兌換腳本以驗證學(xué)生的區(qū)塊鏈地址，并使用區(qū)塊鏈平臺訪問區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)，檢查2-2多重簽名地址中ECTX代幣數(shù)量。之后通過私人通道要求學(xué)生使用私有密鑰簽署一條消息以驗證身份，如果簽名消息通過驗證則確認ECTX代幣屬于該學(xué)生。

　　2.2 EduCTX平臺技術(shù)架構(gòu)

　　2.2.1 基于ARK技術(shù)構(gòu)建開放式聯(lián)盟式EduCTX區(qū)塊鏈

　　區(qū)塊鏈有公共型、私有型、聯(lián)盟型，EduCTX項目基于ARK，采用DPoS共識機制構(gòu)建兼具公共與聯(lián)盟特征的教育區(qū)塊鏈。ARK不僅是一種加密貨幣，還是一個區(qū)塊鏈大規(guī)模應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)，能將各種原本競爭的高校區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)節(jié)點連接起來，實現(xiàn)各區(qū)塊鏈之間的互操作。此外，ARK開放、靈活，提供12種以上適合不同客戶開發(fā)的編程語言，方便各種私有區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)節(jié)點加入該平臺，提升區(qū)塊鏈技術(shù)及其客戶端應(yīng)用程序的可用性[16]。EduCTX平臺更改DPoS的共識參數(shù)，將ARK區(qū)塊鏈調(diào)整為聯(lián)合型區(qū)塊鏈。該技術(shù)能保證高校在加入?yún)^(qū)塊鏈聯(lián)盟系統(tǒng)時保持相對獨立性，更好地吸引高校加入EduCTX項目。

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