摘 要：促進高校聯盟主體間信任是區塊鏈在高等教育領域應用熱點。以EduCTX項目為例，闡述基于區塊鏈的跨校學分管理系統業務模型、技術模型，總結優缺點與面臨的挑戰。EduCTX項目以學分登記、跨校轉移、證偽為核心業務，以高校、學生、雇主為服務對象，構建以ARK技術、Dpos共識機制、Github開源平臺為基礎的六層開放聯盟式學分管理區塊鏈系統。區塊鏈去中心化特征與高校松散聯盟需求相契合，分布式賬本增強教育信任感，降低成本。但也存在學分可交易性差，使之很難形成有效激勵機制，對高校與學生不可信任的預設有悖于學校立德樹人使命，學分記錄永久不變不利于實現終身學習等問題。
關鍵詞：區塊鏈;高校聯盟;學分管理
0 引言
區塊鏈技術已應用到多個領域，從開始的數字貨幣擴展到數字金融、物聯網、智能制造、供應鏈管理、數字資產交易等[1]。區塊鏈在我國高等教育領域應用尚處于構想階段，如何促進區塊鏈技術與高等教育深度融合，破解當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，是教育信息化發展面臨的新挑戰。
歐美發達國家2016年開始在高等教育領域積極探索區塊鏈技術應用，如麻省理工學院、霍爾伯頓學院、尼科西亞大學等，將區塊鏈技術應用于高校學位管理[2]、學習結果總結性評估[3]、學位記錄和證書存儲訪問[4]等領域，降低學歷證書欺詐[5]，嘗試學術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];探索區塊鏈教育應用[8]，提出基于區塊鏈的證書頒發、驗證和分享技術方案[9]，建立基于區塊鏈的學習信息、榮譽和獎勵教育記錄系統方案[10]，基于區塊鏈的MOOC學習者身份識別與認證系統模型[11]，基于區塊鏈的學分銀行系統模型[12]，基于區塊鏈的學習成果管控模型[13]。上述區塊鏈教育應用模型多是系統模型設計，尚未開發出可用平臺并應用。對已有區塊鏈教育應用分析則是綜合多個案例，從教育視角分析居多。區塊鏈教育應用是教育模型與技術模型的結合，投入應用的系統與最初的設計思路相比必然有很大變化，所以對應用案例的理論反思有助于促進區塊鏈技術在高等教育中應用。
EduCTX項目2016年啟動，該項目參照歐洲學分轉移和累積系統(ECTX)，率先利用區塊鏈技術探索全球高校學分與學歷證書管理。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塊鏈教育應用個案。本文以EduCTX項目為例，從教育業務模型、技術模型以及兩者結合視角，分析其推進中的困難與挑戰，以期為我國高等教育應用區塊鏈技術提供借鑒。
1 學分與學歷證書管理
隨著高等教育國際化與高校國際聯盟組織發展，學分互認成為校際、國際間高校文化交流、課程共享的基礎。當前大多數高校都有自己的學分管理系統，存儲有學生課程記錄。學生個人數據僅用于查看或打印完成的課程記錄。學生學術記錄很敏感，并且有復雜的管理規定，且因為數據的標準化，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據。如果學生有轉校或訪學需求時，會因系統不能互訪而無法直接證明其學分或學歷證書真偽。此外，當學生完成學業后，如果畢業證丟失，補辦又是一個復雜過程。建立全球去中心化、可信賴、安全的學分與學歷證書管理平臺具有現實意義。
區塊鏈技術通過運用數據加密、時間戳、分布式共識和經濟激勵等手段， 在節點無需互相信任的分布式系統中實現基于去中心化信用的點對點交易、協調與協作[14]，能較好解決信息不對稱問題，有助于實現多個主體之間的協作信任與一致行動。EduCTX項目是針對歐洲學分轉移和累積系統(簡稱ECTX)面臨的難題，利用區塊鏈技術為個人、高校、用人單位對學歷證書管理、頒發和呈現提供的技術平臺，將不同利益相關者聚集在一起，創造一個全球化、高效、精簡和多樣化的環境，以避免跨國、跨校合作中的語言與行政障礙[15]。以區塊鏈技術突破組織間邊界，解決高等教育國際化中聯合授予學位、學生交換項目等難題，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絡系統上，以代幣(token)代表學生已完成課程的學分值，構建一個基于區塊鏈技術的去中心化、分布式、可互操作、統一、易用的學分與學歷證書管理系統。任何組織或個人能夠在此系統核實學歷證書是否合法，以有效減少文本工作，改善高校間溝通，簡化學生學分與學歷證書存儲與管理，加快學分、學歷證書驗證過程，滿足客戶需求。
2.1 EduCTX業務流程與功能模型
EduCTX區塊鏈網絡平臺用戶主體為高校、學生及潛在雇主。對高校或其它組織而言，EduCTX平臺有利于成員組織各種講座、研討會或培訓班，并為參與學生提供數字證書，能相互共享和驗證其它機構頒發的證書可信度。對學生而言，該平臺為學生提供一個安全的數字錢包，能夠輕松地向任何組織或機構證明其所持證書的完整性與合法性。
該平臺實現高校成員注冊、資格審查與高校區塊鏈網絡節點的聯通功能;實現學分登記、跨校、跨國轉移功能;實現雇主等第三方組織對學分與學歷證書的真偽驗證功能。如圖1所示，非成員通過平臺提出申請，經其它成員審核后成為正式成員。成員高校各自建立網絡節點，共同形成EduCTX區塊鏈網絡。成員高校及師生都可加入該網絡。學生在成員高校注冊后，平臺會分配一個專門的區塊鏈錢包。學生完成課程后，高校教師將課程對應學分的ECTX代幣轉移到學生區塊鏈地址。學生只需提供自己的區塊鏈地址即可在全球范圍內向雇主、高校證明自己已完成的課程、學歷證書。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代幣轉移到申請高校的區塊鏈地址中。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代幣轉移到成員高校的區塊鏈地址，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，成員高校將適當數量的ECTX代幣傳輸到申請高校，并通過EduCTX平臺向申請高校發送指令幫助其建立區塊鏈網絡節點。網絡節點建立成功后，申請高校正式加入EduCTX區塊鏈。如果成員高校履職不佳，或不按照協議使用相應權限，則成員高校可以投票撤銷其資格，并將其分配給新的或現有成員高校，以確保所建立的區塊鏈網絡安全和可信任。
2.1.2 學生注冊流程
學生注冊時，平臺為學生分配一個ID并生成一個新區塊鏈地址，地址包含公共密鑰和私有密鑰，并分配一個2-2多重簽名區塊鏈地址，里面存儲發送者-發送學分高校名稱、接收者-匿名出現的學生、代幣-課程學分值、課程名稱等信息。該多重簽名區塊鏈地址與學生ID存儲在成員高校數據庫中。高校將ECTX代幣轉移到學生2-2多重簽名區塊鏈地址中，并通過高校的私人通道為學生提供區塊鏈多重簽名錢包設置所需信息，具體包括設置EduCTX區塊鏈錢包說明、含有學生公共密鑰和私有密鑰的區塊鏈地址、學生所在高校的公共密鑰、兌換腳本(Redeem script)等，學生依此信息建立自己的區塊鏈錢包，用本人公共密鑰和組織公共密鑰設置2-2多重簽名區塊鏈地址，并生成和簽署ECTX代幣傳遞到所在高校區塊鏈地址。高校使用私有密鑰簽署交易，確認該生已成功創建錢包。
2.1.3 學分登記流程
考試結束后，教師即可確認并發布考試結果。教師或高校管理辦公室找到學生區塊鏈地址，根據課程對應學分使用區塊鏈錢包將適當數量的ECTX代幣轉移到學生的2-2多重簽名區塊鏈地址。其結果存儲在學校區塊鏈節點中心數據庫中，同時在中心數據庫做備份。
2.1.4 第三方組織驗證學生學分記錄流程
學生發送自己的區塊鏈地址和兌換腳本給驗證者，驗證課程學分或學歷證書真偽。組織檢查兌換腳本以驗證學生的區塊鏈地址，并使用區塊鏈平臺訪問區塊鏈數據，檢查2-2多重簽名地址中ECTX代幣數量。之后通過私人通道要求學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代幣屬于該學生。
2.2 EduCTX平臺技術架構
2.2.1 基于ARK技術構建開放式聯盟式EduCTX區塊鏈
區塊鏈有公共型、私有型、聯盟型，EduCTX項目基于ARK，采用DPoS共識機制構建兼具公共與聯盟特征的教育區塊鏈。ARK不僅是一種加密貨幣，還是一個區塊鏈大規模應用生態系統，能將各種原本競爭的高校區塊鏈網絡節點連接起來，實現各區塊鏈之間的互操作。此外，ARK開放、靈活，提供12種以上適合不同客戶開發的編程語言，方便各種私有區塊鏈網絡節點加入該平臺，提升區塊鏈技術及其客戶端應用程序的可用性[16]。EduCTX平臺更改DPoS的共識參數，將ARK區塊鏈調整為聯合型區塊鏈。該技術能保證高校在加入區塊鏈聯盟系統時保持相對獨立性，更好地吸引高校加入EduCTX項目。
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