摘要：立足高校区块链相关专业的人才培养和教学建设，本着高质量培养综合性、应用型区块链紧缺人才的目标，阐述了高校大数据区块链实验室建设以及实验体系建设的必要性，系统的提出了区块链仿真实验体系的建设规划，分析了区块链实验体系建设的问题，提出了解决方案，对高校区块链专业建设有一定借鉴作用。

关键词：区块链;区块链实验室;区块链实验体系;仿真

引言

《2021全球区块链应用市场报告》中的数据显示，2020-2021年的政务区块链应用分布在全球18个国家和地区，其中中国的应用案例占比79%，说明中国的区块链实践与应用位于世界前列。中国区块链注册企业数量持续增加，2015年至2019年区块链相关注册企业总量由2156家增加到36224家，相比其他新兴企业増长量是最大的，各种区块链技术创新成果层出不穷，中国区块链发展的核心技术创新力正在不断提升，同时对区块链人才的培养势在必行。

一、高校大数据区块链仿真实验体系建设的必要性

1.1区块链定义及其产业组成

区块链，是一个又一个区块组成的链条，每一个区块中保存了一定的信息，它们按照各自产生的时间顺序连接成链条。这个链条被保存在所有的服务器中，这些服务器在区块链系统中被称为节点。如果要修改区块链中的信息，必须征得半数以上节点的同意并修改所有节点中的信息，相比于传统的网络，区块链具有两大核心特点：一是数据难以篡改、二是去中心化。基于这两个特点，区块链所记录的信息更加真实可靠，可以帮助解决人们互不信任的问题。

从产业链来看，区块链行业包括上游硬件、技术及基础设施;中游区块链平台及项目开发服务;下游区块链产业场景应用领域等环节。上游硬件、技术及基础设施主要是：提供区块链应用所必备的硬件、技术以及基础设施支持;中游区块链平台及项目开发服务主要指的是基础平台建设和提供技术服务支持;下游区块链产业场景应用领域包括：应用区块链技术与现有产业场景的结合。

1.2区块链技术发展前景

典型的区块链以块-链结构存储数据，区块链凭借其独有的信任建立机制，正在改变诸多行业的应用场景和运行规则，是未来发展数字经济、构建新型信任体系不可或缺的技术之一。各类区块链虽然在具体实现上各有不同，但在功能架构存在共性。目前区块链技术仍然处于高速发展阶段，各种创新方案不断涌现。

根据市场研究机构IDC发布的《全球半年度区块链支出指南》最新报告显示，区块链支出将以强劲的速度増长，2018-2023年复合年増长率（CAGR）为65.7%。另外，市场规模将达到139.6亿美元。区块链将成为中国技术发展的前沿阵地，未来三年将在实体经济中广泛落地，成为数字中国建设的重要支撑，推动“可信数字化”进程，打造新型平台经济，开启共享经济新时代。

1.3高校将成为是区块链人才培养的主体

根据国际权威咨询机构Gartner的报告分析，中国区块链人才缺口达75万，区块链人才的培养迫在眉睫。区块链人才培养是一个系统性的工程，需注重基层培养，通过院校开设区块链课程、建立区块链示范基地、设置区块链专业等，促进区块链人才的培养。区块链专业的设置，源于国家战略部署和产业数字化的需求，教育部将高校作为区块链学术和技术攻坚基地，出台《高等学校区块链技术创新行动计划》，通知要求到2025年，在高校布局建设一批区块链技术创新基地，推动若干高校成为我国区块链技术创新的重要阵地，目前国内有超过36家高校开设了区块链专业或课程，首批区块链工程专业学生将于2024毕业。

二、区块链仿真实验体系建设规划

区块链专业本身属于复杂、交叉学科，要掌握必备的各类型学科技能，需要熟悉计算机工程、网络技术、软件编程技术、密码学、应用数学等各类知识体系。因此，区块链技术人才的培养需要从整体上考虑人才培养体系的建设，既要做到课程体系所涉及的内容全面，又要考虑如何培养细分领域和方向的实战型人才。

2.1全面性构建理论课程培养体系

课程是大学生掌握基本理论知识的来源，针对区块链技术的特点，需开设多学科、多方向的主干课程。其中主干课程应包括：数据结构、计算机网络、数据库原理、区块链原理、密码学基础原理、信息安全与数字身份、程序设计、共识机制与算法、区块链技术与应用、分布式计算与并行存储、智能合约、区块链与数字经济、区块链金融等。通过系统的课程学习，加强学生对分布式账本模式的理解，能够使学生具备区块链认知的基础知识，进而具有针对特定场景进行分析并开发分布式应用的能力。

2.2系统性搭建仿真实验室

要培养优秀的区块链人才，需要有实战的模拟和演练，从兴趣提升、技能实践、实操训练、竞技演练等多方面入手，培养具有职业能力和发展潜力的区块链技术人才。

区块链仿真实验室及实验体系的建设势在必行，目的是让学生熟悉区块链应用场景、支撑环境，用仿真场景模拟区块链在新一代信息技术中的应用。区块链仿真实验室的建设应包括三个环节：区块链实训平台、区块链实训课程、区块链交互式实验平台。（1）区块链实训平台建设，区块链实训平台是所有课程资源的整合平台，也是虚拟化资源的调度平台。在实训平台中，教师根据课程设计环境，自定义虚拟机以满足课程需要;学生通过沙盒式区块链交互式实验平台，自行完成对区块链功能的实践。（2）区块链实训课程建设，除系统的理论课程外，根据实际应用中不同的区块链平台，设置区块链实训课程，满足不同应用场景的需求。（3）区块链交互式实验平台建设，包含区块链全流程模拟平台和若干区块链中间流程模拟器，为学生提供底层技术原理的展示和体验环境，加深学生对于技术的理解和掌握。

2.3综合性运用校企物联合作平台

充分结合区块链相关企业的技术优势，开展区块链培训、应用、实践，多方位、综合性地开展区块链实验体系建设，利用拓扑扩展结构进行校企物联新模式建设。校企物联平台以校内建设为主企业为辅，学生、教师、企业导师及技术人员通过互联网进行访问实现虚拟互动。学生实验终端、教师管理终端以及企业技术端采用终端PC机的方式，组合成实验室局域网，支撑学生进行信息安全实验，实现用户之间以及用户与资源之间的共享。教师管理终端通过实验室教学管理系统对学生终端进行统一管理;學生端可以通过信息安全实训实验平台进行安全实验的学习，企业端可以实时进行技术跟踪和模拟指导。

三、问题分析及建议

区块链实验室及实验体系的建设是高校区块链专业的必经之路，是应用型人才培养的有效手段，必须加大建设力度，使其承载更多的培养任务，但是也存在一些建设问题。主要问题有（1）投入大、建设周期长，区块链实验室及实验体系的建设需要大量经费投入，因仿真模拟需要依靠已有成熟技术，现有技术开发成本一般是根据技术难度估算的，基本上一个区块链的开发大约在数十万至数百万之间，高校仿真平台需要另行付费以满足学生实验实训的使用权。另外，网站的开发，人工维护，硬件消耗等都需要大量的经费投入。（2）安全维护难问题。虚拟仿真的实验体系，需要模拟的区块链代码是开源的，开源的代码让收到攻击，由于区块链模拟的交易信息都会公开，隐私容易被泄露。实验室的安全维护也是一个不容小觑的问题，模拟服务器一般都是24小时开通的，系统散热与火警预警也是一个棘手的问题。（3）技术人才瓶颈。目前国内区块链技术专家较少，高端人才的短缺很难满足高校技术教学的需求，对区块链技术不仅要有深入的知识储备，还要有丰富的实战经历，所以在技术人才的储备方面一直是制约区块链人才培养的瓶颈。

针对以上建设问题，可以从下面几个角度出发，寻找解决方案。（1）高校区块链相关专业的开始已有多年，全国不少于36家高校开设大数据区块链专业的人才培养，解决投入大的问题的一个方法就是校校联合、校企联合，通过拓扑架构设计，实现云平台的共享。（2）根据安全管理需求，确定安全管理目标和安全策略，多维度联防联控，针对信息系统的各类安全问题，制定系统运维管理制度，明确机房环境安全、网络安全、系统安全、恶意代码防范、密码保护等，形成安全管理体系。（3）形成区块链技术人才联盟，加强人才的流动性，建立区块链骨干技术人员的管理制度，允许其在企业和多校兼职，保证技术的高效传授。

四、总结

随着区块链产业的快速发展和人才需求的迫切，高校逐渐承担起区块链人才培养的重任，为培养理论知识扎实，应用能力突出的综合性人才，区块链仿真实验室及实验体系的建设势在必行，本文给出了建设的具体规划，分析了建设问题，提出了解决意见，高校可以根据区块链专业设置情况及具体应用场景建设不同功能的实验室和实验体系，本文的建设规划对高校高质量培养区块链特色人才有指导作用。

参考文献：

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基金项目：

本文系2014年浙江科技学院项目“关于如何激发大学生科技创新动力的问题研究”（项目编号：F066103E04）阶段性成果之一。

本文系2022年产学合作协同育人项目“大数据联合智能实验实践体系建设”阶段性成果之一。

作者简介：康明，（1983.7.10-），男，汉族，山东新泰人，硕士，讲师，研究方向：大数据应用、统计建模。