融入区块链技术的网络学习空间:途径、价值与管理模式

作者:李凤英  时间:2019-12-02  分类:区块链Blockchain新闻  

  

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  本文由《远程教育杂志》授权发布

  作者:李凤英

  摘要

  网络学习空间在为教育和学习带来强大服务功能的同时,其空间的管理也给人们带来巨大困扰。其中,学习资源共享和数据安全保护二者的平衡问题是焦点,然而,在目前的研究和应用方面,尚无突破性进展。现有的多数研究,仅限于单一的功能价值或安全保护研究,涉及二者平衡的研究还很少。近年来,新兴的区块链技术兴起,由于其拥有分布式、去中心化、不可逆改和匿名等的技术属性,能够较好地解决网络学习空间数据使用和保护之间的矛盾。但是,区块链技术在网络学习空间中的探索或应用,还处在早期发展阶段,在此过程中又出现了一些新的风险和挑战,比如,扩展、效率和新的安全问题等。为此,需要突破之前区块链应用于网络学习空间的单一性研究模式,从核心要素平衡的视域,在深度梳理和分析区块链技术在网络学习空间中的切入途径、价值功能,以及区块链融入的网络学习空间管理问题成因等基础上,架构新的网络学习空间管理模式。探索基于区块链思维的并行化设计、联通创新、集成组合的系统观以及综合管理方法。

  关键词:区块链;网络学习空间;切入途径;价值功能;管理模式


  一、引言

  关于学习环境以及网络学习空间的研究,一直是教育研究的热点之一。随着信息技术的飞速发展,大数据支撑的社会化网络学习模式,已成为人们学习、探索知识的重要方式,一些新的网络学习空间(Learning Cyber Space)为学习者提供了随时随地的泛在、自主的学习机会。但是,任何新事物的发展都是一把双刃剑,网络学习空间在为当今教育带来了强大服务功能与学习便利的同时,其自身管理也给人们带来了巨大挑战。一方面,学习数据的过度使用、不当关联和挖掘以及黑客、病毒的攻击等,都在对教育大数据安全、知识版权、学习用户隐私以及网络中的相关机密等,带来潜在的危险甚至侵害;另一方面,数据的过度保护会影响学习资源的共享和传播。数据的开放与隐私保护在应用过程中常常发生矛盾:人们既要得到快捷的知识共享,又想获得版权保护;既要保护自身隐私不受侵犯,又想获得有效身份认证。近年来的应用与发展证明,无论是数据的过度使用还是过度保护,二者割裂的结果,都会影响知识的继承和传播,甚至阻碍社会科技的进步。

  2014年,美国政府接连发布了两篇“公共政策报告”,号召人们不应该减缓数据积累的速度,也不应该为数据的使用设置障碍,应该持续推动满足隐私安全的信息交换和流动[1,2]。研究者们也已经认识到这一点,先后提出了一些解决方案,但目前相关研究还不成熟,尚无突破性进展。具体对于网络学习空间而言,如何在保护学习者隐私、知识产权以及其他重要价值的前提下,让信息和知识等学习资源不受阻碍、高效地聚合、碰撞、分享、传播和应用,是一个极其重要而又亟待研究的问题。

二、网络学习空间及其管理的研究现状
(一)网络学习空间内涵的相关研究

  国际上关于网络学习空间的研究始于2003年,美国学者布朗(Malcolm B.Brown)提出,学习空间涵盖学习出现的所有地方,既包括真实空间,也包括虚拟空间;它具有两个特性:学习支持性和广泛存在性,其中,广泛存在性强调学习空间的虚实结合[3]。布朗对学习空间虚拟性的相关描述,可以看作网络学习空间研究的开端。2006年,美国高等教育信息化组织出版了由奥布林格(Diana G.Oblinger)主编的《学习空间》(Learning Space)一书,自此,关于学习空间的研究迅速增多[4]。2011年,美国北卡罗来纳大学主办了一本专门研究学习空间的期刊《学习空间杂志》(Journal of Learning Space),标志着这一方面研究获得了广泛的关注。

  我国关于网络学习空间的研究和实践,起步并不比国外晚。早在2000年,我国学者王广新就对网络学习空间的内涵及其特征进行了表述[5]。而网络学习空间的相关实践,可以追溯到上世纪80年代的广播电视大学;进入21世纪以来,以清华教育在线、Blackboard、Moodle等为代表的网络教学平台,得到广泛的应用[6]。伴随着国家《教育信息化“十三五”规划》的颁布与实施,网络学习空间的建设与应用,越来越受到人们的关注和重视。

  但是,相关的研究有些滞后于实践发展。比如,对于网络学习空间的内涵,学术界至今尚未有统一的界定。2018年4月,教育部在颁布的《网络学习空间建设与应用指南》中指出,“网络学习空间”是由教育主管部门或学校认定的,融资源、服务、数据为一体,支持共享、交互、创新的实名制网络学习场所[7]。我们认为,网络学习空间是基于互联网的,利用IT、网络通讯和数字媒体等技术实现的,聚合了众多学习资源的一种虚拟学习场所。

(二)网络学习空间管理的研究现状

  网络学习空间的发展,在我国大致分为三个阶段:资源网络化存储与共享阶段、资源再生与智力共享阶段、资源与服务个性化阶段[8]。而网络学习空间管理的相关研究,主要沿着两条脉络———学习资源共享使用和“教与学”数据安全保护两方面,不断发展。

  资源共享使用方面的研究主题,多为网络学习空间的教与学管理、结构和功能优化、知识共享与效率提高、教学评估与学习分析评价等。例如,余胜泉、何克抗提出了基于互联网络的网络教学和教务管理系统[9];张荣等基于动态任务空间分析,提出了网络学习空间的协同学习管理模型,旨在促进学习者间的信息交流、知识共享和个性化指导[10];王月瑶利用层次分析法等多种研究方法,对教师网络学习空间评价指标体系的构建进行了研究[11];张立新等基于分布式认知理论,分析了网络学习空间中的学习活动过程,从搭建有效的社会互动平台、创建知识创生有效路径以及为学习者提供工具沉浸型学习支持系统三个方面,研究了个人网络学习空间中保障学习有效进行的基本路径[12];赖群英等分析了教师个人网络学习空间知识共享的影响因素,提出了促进教师个人网络学习空间知识共享的策略[13];闫旭基于数据挖掘和分析技术,构建了学习需求层级塔,以实现智能答疑、资源推荐和舆情管理[14]。这些研究不断拓展与深化着网络学习空间管理的研究内涵与理论基础。

  数据安全保护方面的研究主题,主要为网络学习空间的数据安全、隐私保护、身份认证、知识产权保护、对抗黑客与病毒攻击等。王云基于PKI(Public Key Infrastructure,公钥基础设施),设计了远程教育数据安全管理系统[15];唐明伟基于MD5分组变序的动态技术,设计了远程教育的身份认证方案[16];李凤英等基于大数据分析,提出了基于门限代理签名的虚拟学习社区安全管理策略[17];张凤通过学生行为特征信息以及各行为特征之间的关联分析,设计了基于k叉树的校园网络学习空间的差分隐私保护方案[18]。这些研究从不同侧面,为我们开展网络学习空间管理,提供了一定的理论与实践依据。但在网络信息技术迅猛发展、大数据应用越来越普遍的今天,我们依然无法有效解决诸如网络、数据安全等问题,为此,需要探索新的方法与技术手段。

三、区块链技术融入网络学习空间的出发点与途径
(一)共享与保护的平衡是网络学习空间管理之焦点

  我们通过上述文献梳理和研究发现,目前网络学习空间管理的研究现状是:(1)对网络学习空间学习资源共享的研究居多,对数据安全保护的研究居少,对二者同时兼顾的研究则更少;(2)基本沿着资源共享使用及其功效提高和数据安全保护这两条“研究平行线”路径,似乎“井水不犯河水”,或者数据共享研究或者数据保护研究,矛越来越锋利,盾也越来越坚厚,但大部分研究却把二者人为割裂了开来;(3)多数研究集中于网络学习空间的功能或使用价值,却忽视了这对矛盾的平衡发展,没有充分认识到:在现实中,这对矛盾不仅是对立、同时也是统一的。

  我们认为,要破解这种矛盾的路径,需要新思维、新技术。近年来,新兴的区块链(BlockChain)技术,由于其拥有分布式、去中心化、不可逆改和匿名的技术属性,能够较好地解决网络学习空间的数据使用和保护这一矛盾。借助该技术,可使整个网络学习空间系统能够在去信任的环境下,较好地实现数据交换、信息流通和自治管理。目前,关于区块链融入网络学习空间的应用和研究并不多,一些研究主要集中于学习服务和支持上。如,方海光等人基于区块链技术,进行了面向大规模学习服务系统的智慧学习机器人研究[19];李青开展了区块链技术应用于学习记录、学分银行服务和可信证书体系的研究[20]。上述研究从学习服务和支持的角度,对区块链在教育中的应用做了重要探索。但区块链如何应用于网络学习空间,如何解决拓展性和效率等新的问题,还需要进一步的探索。

  基于此,不同于以往的研究思路,我们从学习资源共享、数据安全保护以及拓展功效这三者需要达到平衡,这样一个新视角切入,来分析、研究网络学习空间中共享和保护的平衡。我们认为,区块链之所以能够服务于网络学习空间,是因为区块链技术可为网络学习空间管理提供关键支撑,能够满足网络学习空间的功能需求,其融入网络学习空间的途径,如图1所示。

  

(二)网络学习空间发展中的痛点需要依赖新技术解除

  网络学习空间通过教育资源的开放能够实现学习者学习的自主性、个性化、高效性,从而促进教育公平,它具有共享性、开放性、去中心化、联通性、群体协作性等特点。网络学习空间彰显优势的前提,是它必须借助于一定的技术或办法来支撑和实现。尽管数字知识资源的共享有利于信息、知识的整合和传播,促进了人类文明和文化的进步,但目前许多专业网站拒绝向公众公开某些数据,也不允许第三方采集或截取他们网站上的任何内容。与此同时,诸多私密性学习数据,面临窃听、窃取、篡改、假冒、抵赖的威胁以及认证方面的困难。比如,学习者规模和学习资源数据过大,会造成学习空间管理的滞后;网络学习空间的开放性,可能造成重要数据的泄密和侵权行为的发生;分布式去中心的网络拓扑结构,或许会造成认证的困难;学习数据的多元交互,将影响学习效率和联通性能等。

  上述网络学习空间应用与发展过程中存在的“痛点”,迫切需要我们寻找一个安全可靠、共享开放,而又高效拓展的新技术来支撑或解决,区块链技术所具有的特点,成为解决这些问题的一把钥匙。

(三)区块链技术适切网络学习空间应用之需求

  区块链整合了计算机、数学和经济管理等多学科研究领域的成果,主要融合了分布式存储、密码学技术、共识机制、智能合约等四类关键技术。其具有如下功能特点:(1)开放性。一是任何人都可以加入区块链,进行数据记录和操作;二是除了交易者的隐私信息被加密外,任何人都可以通过公开的数据接口获取所有信息,进行数据查询、追溯和审查。(2)共享性。区块链能够实现全网数据的分布式共享和完整备份,所有参与者在得到全网数据共享的同时,能够利用资源开发相关应用。(3)去中心化。各节点不需要可信的第三方,就能够实现数据的验证、记账、存储、更新和传输等。(4)联通性。区块链上的各节点不论是否在同一平台和组织,均能保持联通性。比如,微博与中国版权中心合作引用的数字版权保护体系,就是区块链联通性的体现。(5)协作性。区块链上的所有节点共同维护数据。(6)安全性。在可靠性方面,数据一旦经过验证并添加至区块链后,就会得到永久存储,不可篡改;在可信性方面,在系统指定的共识信任协议范围内,节点之间无需通过可信中心机构进行数据交换,也不会被其他节点欺骗;在保密性方面,每个节点匿名参与,无需公开身份,从而进一步保障了参与方的隐私。

  可见,区块链技术的融入,能够满足网络学习空间的开放、共享、去中心、联通、协作和安全等多方面的功能需求,成为保障网络学习空间有效应用、管理的一把钥匙。事实上,作为一种新型的、去中心化的分布式账本技术,区块链在医疗服务、金融、产品供应链等诸多行业已经不断得到应用。

四、区块链融入网络学习空间的价值功能
(一)存储的去中心化

  目前,网络学习空间的数据存储方式多为集中存储在本地,或者依托几个大型平台的云存储,比如,MOOC云课堂。这种集中式的数据中心管理平台,对学习者的个人信息以及学习数据交换过程都集中进行存储管理,不仅效率低下,而且存储在中心化服务商中的个人信息和学习数据,也会面临着被攻击、滥用和泄露的危险。近年来,世界各地发生过多起数据库服务中心的用户隐私泄露、攻击事件。应用区块链技术,能够将数据和计算分布到世界各地可供分享的网络节点中,不需要中心服务器,可以通过点到点网络通信协议建立起可信的数据交互,从而实现学习数据的分布式存储和去中心化管理。

  另外,区块链技术可将学习大数据切割成小区块,小区块文件内容通过哈希函数计算转化为更小的哈希值,存储在各个区块的块头中,并且任何的修改都会反映在哈希值上,当需要下载时,可以从多个节点同时获取。而且,由于没有中心服务器,不会受到干涉和影响,被攻击的机会小,因而,安全性和效率均比较高。

(二)记录的分布式

  利用区块链的分布式存储技术,可以全过程记录学习者在网络学习空间中的学习过程、学习成绩以及其他评价结果。而且利用区块链的共识机制和智能合约技术,所生成的学习记录是不可篡改的,且方便访问、追踪和验证,不需要可信第三方的支持,就能达到较高的公信力,从而构建出一个开放、自由、可靠和可信的网络学习空间。

(三)保护的确切性

  由于网络学习空间的虚拟性,导致了侵权举证和追溯的困难。区块链技术能够有效实现知识确权,该确权机制源自区块链核心技术之一“数字签名”,用以辨识及确认数据文件签署人的身份、资格及数据文件真伪,并且数据发布者或签署人不能抵赖或否认。区块链的这一确权机制,可以被广泛应用到网络学习空间管理中。2016年12月,区块链学者朱幼平指出,打造一个基于区块链技术的数字版权公共服务平台是当务之急。2017年2月,在中国第七届DCI(Digital Copyright Identifier,数字版权唯一标识符)体系论坛上,人们就“DCI体系集成应用区块链技术”这一议题,进行了深入讨论。北京航空航天大学蔡维德实验室研发的“北航链”,正致力于开发基于区块链的数字资源版权保护[21]。基于区块链的数据安全保护备受关注。

(四)信用的可靠性

  为了防止网络学习过程中的一些学习者冒名顶替、抄袭和造假等,在网络学习空间管理中,有必要引入区块链技术,对学习者身份进行准确认证。目的在于证明学习成果由学习者本人通过真实的学习过程所获得,从而体现教育的公平、公正。同时,保护学习资源发布者的利益和学习者的个人信息,也可以利用区块链技术。相关研究与实践证明,利用区块链技术,学习者可以拥有唯一的、不可篡改的身份ID,它集合了学习者的多维度信息,用于验证、授权和追踪;同时,学习者可以通过零知识证明有选择性地披露和授信,降低个人信息泄露风险。比如,针对网络学习空间的学习者身份认证和证书认证,李凤英等设计了区块链技术介入的MOOC学习者身份认证方案[22]。

五、区块链融入的网络学习空间管理模式

  虽然在理论上,区块链的技术优势似乎能够解决网络学习空间的学习资源共享与保护的矛盾问题,但实际上,其在网络学习空间的应用上还不够成熟,尚处在研究和探索阶段,如,它不能支持大规模学习应用,安全性、性能都亟待提升;它并不能很好地解决教育中信息不对称的问题(比如,教育行政部门或组织机构的机密数据不能在网上公开,学习者的私密数据也要得到合法保护)。另外,分布式的、去中心化的网络学习拓扑机构所需的共识和共享机制,需要耗费巨大的资源。因此,区块链如何有效融入网络学习空间的管理,是一个值得探讨的新的研究课题。

(一)区块链融入的网络学习空间核心要素间的向量关系

  网络学习空间的管理,主要包含三个核心要素:共享(扩展)、安全和功效。因三者之间既非正比关系又非反比关系,而且相互牵制,所以,可用一个向量三角形,而非普通三角形,来表示三要素之间的关系,如图2所示。共享的程度高,安全性就小;安全性高了,共享性就会差些;拓展性高了,功效就会变低,反之亦然。网络学习空间管理的关键在于要找准平衡点,图2所示的中心圆点即三要素的平衡点。

  

1. 共享与安全

  在网络学习空间中,如果过分强调去中心化和扩展性等共享功能,将会出现知识产权、学习者个人隐私以及可信学习资源数据存取与传输等方面的信息安全问题。显而易见,为了提升共享、透明、高性能的程度,区块链本身在保密性方面可能需要妥协。比如,尽管教育区块链能够做到匿名性,但是通过观察和跟踪区块信息以及用户ID、给用户画像,也能获取到教师或学习者的个人信息。其次,完全去中心化的网络学习自治环境在安全维护方案方面不如中心化系统,由于缺乏有效的安全应急保障机制,当攻击突然爆发时,系统难以及时发现和防御,很有可能会造成崩盘。再就是,伴随网络学习空间的实际需求,要求“链外”“链内”数据交互,在去中心化的学习自治环境中可能会输入大量链外数据,目前,技术上还无法验证链外数据的真实可靠性,从而造成无法判断某些数据所有权的归属性,比如知识产权。

  另外,目前教育区块链在公链上部署的全部智能合约,对外可见且可交互,意味着其全部漏洞对外公开,为不法者实施攻击带来了便利;并且,区块链的安全技术仍是以哈希以及非对称加密算法为主,在量子技术攻击面前,其防御能力将会变得无能为力。

2. 扩展与功效

  分布式架构设计为区块链实现可扩展提供了可能,但实际上有限的扩展,成为制约教育区块链系统性能或功能提升的瓶颈。在性能方面,区块链去中心化开启了开放网络学习空间的新机制,但伴随网络学习空间内的教育大数据急剧增长,存在着严重的效率问题。区块链的效率取决于区块链的吞吐量,而区块容量和区块工作间隔时间是影响区块链吞吐量的核心参数。区块容量越大,需要消耗的用于哈希计算和数据交换的计算资源就越大。由于区块链数据只能增加不能删除,因此,学生人数、学习数据、教学数据以及相关的管理数据越来越多。比如,MOOC平台同时上一门课的人次可能多达20万,这就要求区块容量必须足够大,于是对每个节点的存储空间和计算性能的要求越来越高[23]。而且,仅仅增加区块容量是不够的,因为区块工作间隔时间仍无法得到提高。区块链的共识机制需要同步全部区块的信息才能工作,各种区块链的结构大同小异,以比特币系统为例,当前系统最高只能支持7笔/秒,一笔交易至少需要6个区块的确认,即至少需要等待1小时才能确认单笔交易,由此限制了区块链的效率[24]。如果节点上的教育数据存储空间、计算能力以及间隔时间受限,就无法满足网络学习空间的规模化需求。

  在功能实现方面,随着区块链技术在教育领域的不断渗透,为了满足不同的需求,人们设计了各种同构、异构链,比如,用智能合约技术来实现知识产权保护,用零知识技术来实现保护学习者隐私。采用去中心化的分布式结构,虽然可以增加网络学习空间链的存储和计算能力等,但人们在设计之初,并没有考虑到不同功能链之间的数据交互,以致于不同结构和功能的链是完全割裂的,它们之间的数据无法相互转换、利用和协同,从而降低了区块链的使用价值。

  由此可见,区块链在网络学习空间中的应用,依然存在着“开放与高效”“共享与安全”“扩展与使用价值”相互制约的矛盾问题。

(二)区块链融入网络学习空间的管理模式

  基于上述分析,我们从共享、安全和高效三者平衡的视域,提出了基于区块链的网络学习空间管理模式:区块链思维———系统方法———综合管理,如图3所示:

  

1. 区块链思维

  (1)网络学习空间中的区块链指导原则。网络学习空间数据的共享和保护、扩展和效率的问题,尤其是共享和保护的矛盾已成为人们难以忽视的难题。区块链技术在网络学习空间中的研究和应用,一定程度上既促进了知识的共享与传播,又加强了重要数据的安全与保护,并且分布式的拓扑结构提高了学习效率。但面对随之产生的新问题,我们需要坚持这一原则:注意平衡“共享与安全”“扩展与效率”“安全与功效”之间的矛盾关系;安全第一,学习资源共享不能带来安全风险,知识保护不能限制共享,规模扩展要考虑功效。

  (2)网络学习空间区块链的阴阳观。区块链思维映射出中国哲学的阴阳观,自然界的任何事物都包括阴和阳两个方面,双方既对立又统一。网络学习空间中的区块链正是大自然中的一个存在,它和世界上的万物一样有阴和阳两个对立面,数据共享使用是阳,安全保护是阴;结构扩展是阳,性能受限是阴,如图4所示。

  这种阴阳属性不是绝对的,而是相对的,并在一定条件下可以相互转化。教育数据的过度共享和使用会构成学习者隐私、知识产权、版权及其他重要价值数据的安全威胁,而学习数据的过度或不恰当的保护也会影响知识的共享、传播或使用;结构的无限拓展会造成性能的低下。因此,网络学习空间链的内部数据矛盾双方,应在折衷和消长变化中达到动态平衡。比如,网络学习空间中的数据共享到极点就要实施保护,而数据保护到一定程度就要公开透明、共享;教育数据这种共享和保护之间的阴阳转化,正是矛盾对立面间阴阳消长发展的必然结果。因此,我们不能孤立地对待任何一方,要从整个网络学习空间链的全局出发,抓住主要矛盾:安全、功能和效率。

2. 系统性方法

  基于区块链技术的网络学习空间,和世界上其他任何事物一样,是一个完整的系统,这个系统有其整体性和目的性。这个系统可以拆分打散,也可以按一定的功能和目的进行重组。相对于容易实现的共享和开放来讲,教育链的拓展性、高效性和安全性问题比较突出,而安全问题是影响教育区块链发展的核心问题。在数据价值愈来愈高的教育领域,对安全性要求也随之增高,因此,网络学习空间链提高共享和扩展性能的前提是要保证数据安全。

  (1)并行化设计。并行化设计源自社会哲学中的“去中心化”,结构并行化是传统分布式系统解决大吞吐量问题的重要思想。网络学习空间中的区块链技术大多体现了并行化设计思路,实行并行化、分布式拓扑结构的目的是为了提高效率和吞吐量。但是区块链的自身结构属性,决定了仅仅依靠传统的方法和技术很难克服教育数据规模爆发时所需吞吐量的瓶颈,亦即规模性、延展性的需求。因此,根据网络学习空间的实际需要,必须采取全新的分布式思维模式,来实现其拓展、安全需求。

  

  我们可以根据学习功能、学习空间、拓扑结构的不同,分别架构数条区块链,并行处理学习业务;根据学习功能和安全需求,对安全性要求不高的学习业务在链上进行,对安全性要求高的,比如,学习者隐私数据记录、存储等,可以在链下进行;即使同一条学习链上,也可以实现区域自治,根据辖区分块运行机制,按照学习者各自所属区域将全网节点划分成不同的区域集合,比如,上海浦东区块、松江区块等,每个区块并行处理相关学习数据,以实现各种学习功能。

  (2)联通创新。联通主义是社会化网络学习的重要理论,强调学习网络中节点的连接和联通,认为学习管道比掌握管道中的知识更重要。从这个意义上来讲,网络学习空间就是一个巨大的连通器,而区块链是组合了包括智能合约、共识机制、分布式存储、密码安全等多项技术的综合体或者信息流通桥。但是,在实际应用中,区块链还有许多需要克服的问题,比如:由于区块链中有太多的节点,并且所有节点中的数据需要保持一致,因此,工作效率很低,每个区块只能存储1M,10分钟才生成1个区块,也就是说10分钟内只能够进行2000笔比特币交易。按照这样的计算处理,教育链是无法支持诸如成千上万的学习者集中报名或者同一时间完成考试之类的工作。

  为了提高教育链的共享、拓展性能和效率,可以通过提高区块容量来解决,但是大的区块容易造成学习网络的阻塞,从而影响学习网络的效率。不过,区块链思维告诉我们:多种技术、理念或方法的组合或者整合,能够产生新的功能。同时,受到联通主义的启迪,为解决上述问题,我们提出了以下策略:

  一是网络学习空间“链上链下”数据联通。比如,学习者链上报名,链下考试,然后把考试成绩计入报名链上,这样既提升了教育链的运算效率,又保证了在线考试的安全性。

  二是不同功能的链与链间的数据联通。比如,教育行政部门管辖的升学链与记录学习者学习轨迹的学习链的数据可信与联通,可以实现在提高各自功能链的效率之同时,还能追踪每个学习者的记录,且不可更改,体现了教育的公平。

  三是不同结构的链与链间的数据联通。异构形式的网络学习空间链,对于保护知识产权、避免学术造假等尤其重要。学历或学成证书链与公开课程资源学习链应该采取不同的架构方式,一方面,因为它们本身的安全级别不同;另一方面,因为如果同构,黑客攻击了学习链的漏洞,那么证书链就会不攻自破,最后整个系统瘫痪或遭受篡改、假冒、泄密等安全威胁。因此,异构形式的网络学习空间链间的数据联通,安全性更高。

  (3)集成组合。区块链本身是技术的组合,因此,区块链思维注重理念与技术的融通、技术和技术之间的组合。例如,“区块链 量子算法”的组合。在网络学习空间中,学历造假、知识产权和学习者隐私等安全问题尤其突出。尽管教育区块链对于上述问题的解决能够起一定的作用,但是在安全方面,目前的区块链仍然基于以非对称加密为主的哈希算法,而非对称加密算法的最大威胁之一是量子技术。量子技术能够非常容易地通过由非对称加密算法生成的公钥地址来反推学习用户私钥,从而有可能导致整个教育区块链系统的安全基础崩塌。“以子之矛攻子之盾”不失为一个好的解决办法,我们可以在现有的教育区块链结构中加入量子密码,以防止大规模的量子攻击和威胁。

  再比如,“区块链 人工智能”的组合。区块链和人工智能(AI)都是当今世界上最为热门的技术,但二者基本上并无交叉之处,前者是在开放数据环境下去中心化,后者是在封闭数据状态上促中心化。区块链涉及到多项技术和众多参数,要达到链上安全性、拓展性和高效性间的平衡非常困难。因此,在日益强调学习平台功能智能化、个性化的今天,教育区块链因受限于自身的结构和功能而显得“笨拙”。当学习规模性爆发时,教育区块链很难在短时间内公平公正地完成集中报名、考试等事项,因为每个区块需要巨大的数据吞吐量和良好的拓展性。如果AI融合到教育区块链中,整个系统则会变得更加智能,AI会使过程简化、性能优化、功能更加强大。另外,网络学习空间中的考试、学习者隐私等数据传输和交换,理应在安全的环境中进行,然而,教育区块链的数据却是公开的,因此,泄密的风险非常大。如果AI应用于教育区块链中的用户端,即在学习者本地机上运行AI,机器学习可使学习变得更加个性化,适合学习者的学习内容能够由学习者本地机自动列出菜单显示给学习者,而不是传统的网上推荐或推送。因此,此种教育链或学习链,可以同时满足个性化学习和隐私保护两种需求。

  网络学习空间依存于整个互联网的生态环境,互联网内各种新技术和区块链的结合,比如“区块链 大数据分析”“区块链 云存储”等,会使网络学习空间更加安全、智能、高效和强大。

3. 综合管理

  在基于区块链的网络学习空间中,区块链是网络学习空间的支撑和“物质”基础。网络学习空间的主要问题和风险,很大程度上源自区块链的自身缺陷。为了有效降低区块链的教育应用所带来的风险,我们认为,主要可以从政策法规、技术标准、开发运营商和消费者自身要求这四个维度,来加强管理。

  (1)在政策法规方面,网络学习空间中区块链带来的风险,比如安全风险,会影响到教育行业的方方面面,区块链在教育应用方面的政策、法规还不健全,其监管制度、标准化制度以及相关的法律法规仍有待完善。2019年1月,我国政府发布了《区块链信息服务管理规定》,虽然,这一规定的管理范围仅限定于区块链信息服务领域,但是对于区块链技术在教育上的应用,具有重要的指导意义。

  (2)在技术标准方面,严格规范区块链数据格式和行业标准以及接口标准,有助于网络学习空间中区块链的协议制定、选择和系统结构设计。

  (3)在开发与运营方面,由于教育的严肃性和学习规模的庞大性,网络学习空间的区块链(比如,升学链、考试链)不仅要求开发者谨慎使用未经测试的、不成熟的算法,以防因代码漏洞攻击而造成整条链的瘫痪;还需要对区块链系统管理人员进行严格的权限管理,建立完善的管理和应急处理机制。

  (4)在消费者方面,教育机构在区块链的选择和使用上,一要选择和使用在结构、功能和性能上与网络学习空间实际需求相匹配的区块链;二要注意系统的智能性,能主动适应学习者学习的个性化、自主化需求,并能智能防御各种威胁和攻击。同时,关注自身系统的安全性,做好区块链使用的风险评估和预警。此外,教师或学习者自身也需要慎重授权,保护好个人私密信息和知识版权。

六、结论

  网络学习是信息时代人们获取知识的重要方式,但网络学习空间的管理依然存在着突出又难以调和的矛盾:共享、安全和效率。区块链技术的融入,在一定程度上能够满足网络学习空间发展应用的需求,尤其是在目前网络学习空间参与方众多、虚拟性高、中心化效率低下、缺少教育公平和信任的情况下。因此,区块链融入网络学习空间管理的研究,有可能成为今后的研究热点。

  尽管区块链技术对网络学习空间的管理起了积极的作用,但也面临着一些新的挑战,比如,区块链共识机制尽管解决了去中心化问题,某种程度上实现了教育公平,但其本身的性能问题以及对计算力的大量消耗,影响了使用效率,在一定程度上制约了区块链在教育中的广泛应用,并且会出现新的安全问题。因此,研究人员对区块链的教育应用,应从多个角度和层面进行探索和实践,单一研究已不能满足网络学习空间管理的需要。本研究打破价值功能研究之局限,区别于之前的单一研究,从核心要素平衡的角度,围绕网络学习空间管理问题,提出了区块链思维的阴阳观,并行化设计、联通创新、集成组合的系统观,以及综合管理方法,具有一定的借鉴意义。

  但网络学习空间管理的任何一种方案从开始发展到成熟,都需要一定的时间。目前,该领域的研究重点正逐渐从发现方法转向系统应用,注重多种策略发现和技术集成以及多学科之间的相互渗透,本研究正契合了这种趋势。希望不久的将来,一种全新的、自治的、高效的、共享的、安全的去中心化和分布式网络学习空间,能够呈现在人们面前,在这种学习空间内,学习者可以自在地控制自己的学习数据、个人特征信息,并且能够追踪个人学习数据用途和拥有知识版权。


参考文献:
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作者简介: 李凤英,博士,上海交通大学继续教育学院、高等教育研究院副研究员,硕士生导师,主要研究方向:在线教育与网络学习空间治理等。基金: 国家社科基金项目“基于贝叶斯方法的社会网络大数据使用与隐私保护平衡机制研究”(项目编号:16BGLOO3);国家自然科学基金“基于位置的认证协议研究”(项目编号:61170227);教育部人文社科项目“基于数字认证的MOOC诚信机制研究”(项目编号:14YJA880033)的部分研究成果。
本期编辑 | 慕编组 郭嘉玮转载自:《远程教育杂志》 2019年 第6期排版、插图来自公众号:MOOC(微信号:openonline)

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