◆马小鸥 石凯 马晟

基于区块链技术的“互联网+科学教育”创新探究

◆马小鸥1石凯2马晟3

（1.辽宁省科学技术馆 辽宁 110167；2.中国科学院沈阳自动化研究所 辽宁 110031；3.沈阳众弈教育信息咨询有限公司 辽宁 110014）

区块链技术已成为当下网络时代新的关注热点，它的应用已经从最初的数字货币扩展到更为广阔的领域。科学教育是提高国民科学素养，构建学习型社会、终身教育体系的重要载体，本文在分析区块链技术特征的基础上，探究区块链技术在“互联网+科学教育”领域的应用场景，阐述了区块链技术在提升教学数据的安全和共享效率、优化科学教育成果的分享和传播过程、增进“数据驱动”的科学教育质量提升、构建科学教育资源自动化的流转生态等方面的应用前景。为推动后移动互联网时代的科学教育发展变革提供新思路。

互联网+科学教育；区块链技术；分布式存储；教育资源建设

1 引言

区块链（Block Chain）的出现，始于2008年一个自称“中本聪”的学者或者团队在密码学邮件组上发表的一篇奠基性论文。此后，随着比特币系统的稳定运行，人们逐渐认识到支撑其运行的底层基础架构--区块链技术对社会和经济发展的重要性和可塑性【1】。近年来，随着新一轮科技革命和产业变革向纵深推进和全球蔓延，区块链作为网络时代的一项颠覆性技术，有望成为全球技术创新和模式创新的“策源地”【2】。

习近平总书记强调，要把区块链作为核心技术自主创新的重要突破口，推动区块链技术在教育、就业等民生领域的应用。2018年教育部发布的《教育信息化2.0行动计划》指出：“人工智能、大数据、区块链等技术迅猛发展，将深刻改变人才需求和教育形态。积极探索基于区块链、大数据等新技术的智能学习效果记录、转移、交换、认证等有效方式，形成泛在化、智能化学习体系”。

科学教育作为国民教育体系的重要组成部分，同样有着互联网化和智能化的需求。特别是2020年这场没有硝烟的防疫战争，在客观上加速了科学教育互联网化、智能化的进程。在网络时代，教育的深度和广度远超以往任何时期，原有相对固定且封闭的教学形态变得开放而自由，如何综合运用各类新技术，重构科学教育生态、创新科学教学模式、整合集聚更多资源开展科学教育活动，是摆在科学教育工作者面前的首要问题。区块链技术为上述问题的解决提供了安全可靠的路径。

本文分析区块链技术的特性，将其引入“互联网+科学教育”领域，探究日益演进的区块链技术如何与不断发展的科学教育理念革新相融合，提出探索式的研究与构想，以期更好地发挥区块链技术优势，推动后移动互联网时代科学教育的信息化、现代化。

2 “互联网+科学教育”的现状、特点及存在的问题

随着互联网技术的迅猛发展，线上的科学教育深刻地改变了传统的教学模式。“互联网+科学教育”集课程、文字、图片、音视频等多媒体于一体，构建起形式丰富的多感官教育形态，公众通过网络获取科学教育内容，不受时间和空间的局限，增强了科学教育的传播效果。特别是在2020年的特殊背景下，线上的科学教育发挥了不受时空限制的特有优势，中小学的在校科技教师通过线上直播教学方式完成科学课程内容，与学生们开展实时互动答疑。以培养公民科学素养为己任的科技馆，通过数字科技馆、掌上科技馆、虚拟科技馆、智慧科技馆等多元化的数字科学教育资源，以开设线上科普专栏、空中科学课堂等线上教育形式为公众提供丰富的数字化科学教育内容【3】。一些能力突出的科技辅导员通过直播开办“明星科普课堂”，吸引更多的人关注科学教育，普及科学知识。

与传统科学课程的课堂教学相比，“互联网+科学教育”具备如下特点：

（1）对象规模化。不同于传统课堂受众人数限制，网络时代科学教育突破了人员数量的限制，教育对象的规模可以是成千上万人。

（2）平台多元化。教育对象可以选择不同的网络教育平台进行科学知识的学习，学习过程不受时空的限制。

（3）信息智能化。教育对象在学习过程中的行为和数据会被感知和获取，通过对数据采集和分析，能够实现学习路径的个性化推荐。

虽然“互联网+科学教育”取得了一定的成果，但仍有很多亟待改进的方面：

（1）科学教育平台之间对于教育对象的学习成果和学习档案的互认问题。在开放的网络环境下，教育对象可以自由选择不同科学教育渠道提供的优质科教资源，但目前多数教育平台间还没有实现学习成果互认及学习档案的共享。

（2）科学教育内容的分享和复制过程中存在确权问题。网络时代使优质教育资源的复制和传播变得更加便捷，在一定程度上解决了科学教育不平衡的问题，使得落后地区的教育对象也能享受与发达地区一样的优质科教资源，但也引发了科学教育内容的版权和知识产权问题。

（3）科教学习成果数据采集准确性不高，导致数据采集和分析结果失真，使得学习路径推荐存在匹配度较差的问题。网络时代里开放多元的科学教育方式，使得数据采集入口多元而复杂，获取数据的可信度被打了折扣，直接影响“互联网+科学教育”中以“数据驱动”的科学教育质量提升。

3 区块链技术的定义、特征及其在“互联网+科学教育”中应用的耦合性分析

中国信通院《区块链白皮书》（2019年）定义区块链技术为，一种由多方共同维护，使用密码学保证传输和访问安全，能够实现数据一致存储、难以篡改、防止抵赖的记账技术，也称为分布式账本技术。从节点的准入机制区分，区块链系统可分为非许可链（共有链）和许可链（联盟链和私有链）。非许可链主要用于数字资产交易领域，而教育这类传统领域，一般采取许可链中的联盟链。点对点传输赋能主题多元平等、分布式账本赋能权利去中心化、共识算法赋能话语协商共治，时间戳赋能行动去信任化，智能合约赋能法治自动履约【4-6】。区块链作为颠覆性的创新技术，它的去中心化、不可篡改等特征将为网络时代里科学教育思维模式和设计理念注入新的活力，为“互联网+科学教育”的变革提供重要的技术支撑和有效的信任机制及价值传递方式，助力构建起更加开放而互信的互联网科学教育平台。

（1）发挥区块链的开放性特性，提升“互联网+科学教育”数据安全和共享效率

在网络时代，传统的教育资源大多采用中心化的管理方式，所有的信息都是存储在中央服务器上，中心节点存在数据被篡改，造假的可能，而且这种“中心路由”下储存的信息一旦被攻击，整个系统极易遭受破坏甚至瘫痪。而采用区块链分布式存储技术的“互联网+科学教育”平台，突破了以往集中式的中心硬件，系统中所有的信息数据不仅能够分布式的储存在各个节点上，而且各节点都建立一份完整的区块链“总账本”，每个节点都既参与数据记录与存储，又能参与验证其他节点记录的准确性，实现集体维护功能。同时区块链技术容许跨平台和跨系统操作，它能有效记录教育对象的学习行为，实现不同平台间学习成果和学习档案的互认。在教育资源的分享方面，分布式账本技术可以使用户与资源点对点对接，剔除交易中介平台，打造高效率低成本的教育资源交易环境。

（2）借助区块链的可追溯特性，优化科学教育成果的分享和传播过程

在传统“互联网+科学教育”知识分享过程中，课程、音视频等数字化知识成果被放在网络平台中供用户购买或下载，一些用户在获得知识成果后稍加改动甚至不改动就以原创者自居进行二次传播，难以实现对知识产权的保护。运用区块链技术的可追溯特性，将数字化的原创科学教育成果和教学资源在发布、运行和使用过程中的信息以区块的形式打包“上链”，运用“时间戳”确定成果的出处、实现版权的保护，若他人对其进行修改并二次传播，则可通过将其与原成果比对，达到确权的目的。

（3）利用区块链的不可篡改特性，增进“数据驱动”的科学教育质量提升

在“互联网+科学教育”中，个性化学习已变得非常重要。在网络环境中，教育对象能够根据自身的学习情况、学习状态、学习习惯等进行相关知识搜索，实现个性化的学习路径。运用区块链技术不可篡改特性将科学教育和教学管理中的过程性数据存储在区块链系统中，使教育评估建立在客观数据的基础之上，根据数据自动生成教育评估结果，避免出现平台虚报数据问题，从而使教育对象学习效果的评价更加客观，使得后期的教育推送更具精准性，帮助学习者构建学习行为模型，增进“数据驱动”的科学教育质量提升。

（4）借助区块链的智能合约特性，构建科学教育资源自动化流转新生态

区块链可为智能合约提供可信执行环境，合约一旦启动便自动执行，能够为“互联网+科学教育”服务升级找到新的解决方案。平台可以基于区块链技术设置参与奖励机制，比如，将参与科学知识问答及各类平台上的科学教育活动转化为积分，达到一定额度自动兑换一定的奖励，以提升趣味性和参与度。此外，在科学教育成果传播过程中，若知识成果接受者需要付费下载，可以预先设定好购买规则并将其在区块链系统中注册，一旦发生下载，自动触发智能合约，进行收费完成交易。通过智能合约特性，降低资源共享成本，实现资源上传、认证、流转、共享等工作的自动化，构建科教资源流传新生态。

4 总结

在网络时代，区块链技术作为新一代战略性前沿信息技术，为教育领域创新提供了新契机，将深刻影响“互联网+科学教育”的发展，是教育教学模式改革、教育信息化发展的必然选择。在科学教育信息建设中创新应用区块链技术，开创信息资源管理、共享、服务的新模式，充分发挥区块链技术特征，为构建更加开放与互信的“互联网+科学教育”体系提供了新的途径。

[1]袁勇，王飞跃.区块链技术发展现状与展望[J].自动化学报，2016，42（4）：481-494.

[2]何蒲，于戈，张岩峰，等.区块链技术与应用前瞻综述[J].计算机科学，2017，44（04）：1-7.

[3]马小鸥. 区块链技术在科技馆领域应用研究初探[J]. 网络安全技术与应用，2020（6）：1135-136.

[4]张忠林，王玲.区块链技术在图书馆的应用场景分析 [J].图书与情报，2018（6）：110-112.

[5]吕方婷.区块链技术在机构知识库中的应用研究[J].图书馆工作与研究，2019（4）：70-73.

[6]张双志，张龙鹏.教育治理结构创新：区块链赋能视角[J].中国电化教育，2020，7（402）：66.