摘? ?要：目前學生評價工作透明度不高、公正性不強，根源在于未充分利用互聯(lián)網(wǎng)思維、技術和模式提升評價質量。文章以區(qū)塊鏈技術實現(xiàn)的數(shù)據(jù)安全共享、AI實現(xiàn)的智能處理為切入點，對學生評價體系進行融合度分析，從應用、技術兩方面進行可行性分析，初探設計基于聯(lián)盟鏈的學生評價系統(tǒng)，通過Ethereum開發(fā)DAPP應用，開拓性整合數(shù)據(jù)資源，系統(tǒng)性說明EB共識算法，智能合約升級，自毀、隱私數(shù)據(jù)處理等問題。系統(tǒng)的構造解決了學生數(shù)據(jù)難共享、易篡改，學生評價不透明、效率低的問題，呈現(xiàn)了“以學生為中心”的教育生態(tài)，實現(xiàn)了家庭、高校、用人單位間的無縫銜接，進一步助力學生評價向精確化、信息化、智能化轉變。

關鍵詞：區(qū)塊鏈;學生評價;人工智能;Ethereum;智能合約

中圖分類號：TP311.13 文獻標志碼：A 文章編號：1673-8454（2020）21-0038-05

一、引言

高校作為培養(yǎng)高素質人才的搖籃，學生的關注點較多，近年來，“三通兩平臺”、智慧校園等信息化建設成果，對提升教學質量起著重要的引領作用，但計算機技術對學生評價體系的滲透度不高。經(jīng)過文獻的查閱和各職能部門的調研，發(fā)現(xiàn)存在以下四方面問題：①學生評價體系的構建意識薄弱，學生評比過程中傳統(tǒng)的紙質記錄采用人工方式來評定、公示、記入檔案，過多的主觀評判無法保證客觀公正地給出結果。[1]②構建學生評價體系是一個龐大的工程，學院學生眾多，體量較大，需要教務處、財務處、學生處等多個部門協(xié)作溝通，而各部門獨立運作，信息的共享成為瓶頸，過多的人力浪費在信息交叉錄入。③網(wǎng)絡攻擊手段不斷更新，但運維人員的能力和安全意識仍停留在原水平，中心化存儲的數(shù)據(jù)易被篡改，共享性差，削弱了系統(tǒng)的公信力。④學生管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)不對外公開，缺乏有效的技術手段來解決數(shù)據(jù)對外開放的安全性和有效性?？傊?，由于數(shù)據(jù)共享不健全，信息化建設投入不夠等原因，現(xiàn)有系統(tǒng)存在效率不高、覆蓋面不廣、更新不及時等問題，不利于大數(shù)據(jù)驅動下教育工作多元整合的實現(xiàn)。

本研究從學生評價的視角，梳理現(xiàn)有工作的不足之處，利用區(qū)塊鏈保存數(shù)據(jù)，實現(xiàn)可信的數(shù)據(jù)共享，利用AI的安全計算平臺產(chǎn)生更智能的安全空間，以區(qū)塊鏈和AI為抓手，設計一種網(wǎng)絡架構，實現(xiàn)學生管辦評分離，構建信任的協(xié)同創(chuàng)新模式。[2][3]結合區(qū)塊鏈、AI的技術優(yōu)勢，實現(xiàn)區(qū)塊鏈讓AI更加自主性、AI讓區(qū)塊鏈更加智能化。文章主要完成三方面任務：①學生評價體系準確記錄學生在校表現(xiàn)情況，提供可溯源的、可靠的數(shù)據(jù)記錄。②學生評價體系作為家庭、高校、單位的媒介，家庭可以準確把握孩子在校表現(xiàn)，單位可以精準招聘所需人才。[4]③建立一個智能安全的體系，對高校學生多維數(shù)據(jù)進行整合、清洗，形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)視圖;[5]使用AI技術優(yōu)化精準評價，有效解決學生數(shù)據(jù)管理的低效化、碎片化等難題。[1]

二、“區(qū)塊鏈+AI”與學生評價體系的融合度分析

1.區(qū)塊鏈的去中心化助力解決信息共享問題

區(qū)塊鏈是去中心化的，利用點到點的通信技術實現(xiàn)節(jié)點與節(jié)點間的對等連接。系統(tǒng)中將各個職能部門的數(shù)據(jù)信息集成到區(qū)塊鏈中，數(shù)據(jù)共享后的權限問題通過數(shù)據(jù)加密哈希算法來解決。

2.區(qū)塊鏈的不可篡改性助力解決信任風險

根據(jù)中本聰提出的泊松分布概率論模型，攻擊者篡改記錄的概率隨著區(qū)塊數(shù)的增多而逐步減小，當某區(qū)塊后面連接6個區(qū)塊后，其處于無法被篡改的狀態(tài)。[6]系統(tǒng)中基于區(qū)塊鏈的不可篡改性實現(xiàn)數(shù)據(jù)的安全、可靠、真實、完整。

3.區(qū)塊鏈時間戳技術助力實現(xiàn)可追溯性

區(qū)塊鏈以時間戳為指針形成一個鏈，實現(xiàn)數(shù)據(jù)有效追蹤和溯源。系統(tǒng)中按記錄的時間先后性保存學生數(shù)據(jù)，若學生對某一項數(shù)據(jù)有疑問，可回溯記錄，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的取證操作。[7]

4.區(qū)塊鏈的自治性助力塑造學生管理生態(tài)環(huán)境

區(qū)塊鏈記錄了經(jīng)過全網(wǎng)共識產(chǎn)生的記錄，節(jié)點自主監(jiān)聽其它節(jié)點的行為并形成共識，整個過程自主實現(xiàn)，沒有任何人有優(yōu)先權。系統(tǒng)中各部門主動錄入數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了教務處、學生處于鏈上的可信操作，進一步提升了數(shù)據(jù)的透明度和記錄的認可度。

5.AI助力實現(xiàn)智慧化的學生評價體系

區(qū)塊鏈中的智能合約按預先編寫的程序自動觸發(fā)執(zhí)行，對突發(fā)狀況沒有處理能力，因此系統(tǒng)中增加AI技術，通過機器學習模擬人的思維，應用現(xiàn)有數(shù)據(jù)不斷改進戰(zhàn)略;對威脅快速識別，并為系統(tǒng)部署更準確的決策支持;對學生成績分析，精準推送相關知識;對學生日常行為記錄分析，實施數(shù)據(jù)追責溯源和風險預警;[8]實現(xiàn)數(shù)據(jù)流驅動下的清晰權責，生成學生評價報告，進一步發(fā)揮智慧化數(shù)據(jù)的科學性。[9]

三、學生評價體系可行性分析

1.相關成果

索尼全球教育開發(fā)的基于區(qū)塊鏈的教育產(chǎn)品，實現(xiàn)清晰記錄學習軌跡，由第三方評判學生最需要學的內容;[10]伍爾夫大學利用區(qū)塊鏈的智能合約技術為學生提供學習支持服務，從而減少管理人員;[11]文獻[12]提出了一個基于區(qū)塊鏈的MeDShare系統(tǒng)，實現(xiàn)有效保存醫(yī)療數(shù)據(jù)并分享到云存儲庫中;文獻[8]通過結合AI和區(qū)塊鏈的力量構建一個通用網(wǎng)絡架構來支持動態(tài)更新和提升數(shù)據(jù)安全性。

2.應用可行性分析

區(qū)塊鏈的分布式賬本完整記錄不同部門的學生數(shù)據(jù)，學生評比中做到有據(jù)可依;入學注冊時，貧困學生上傳當?shù)孛裾块T出具的證明，為日后助學金的發(fā)放提供參考;教育培訓、文體表現(xiàn)信息記錄在鏈，可實時溯源，有效避免成果造假;在保護隱私的前提下實現(xiàn)學生多維度檔案公開透明，如獲得獎勵全網(wǎng)公開，學生你追我趕，形成一種積極向上的良好氛圍;校園貸迫使青春期少年誤入歧途，破壞了很多家庭，通過綁定學生賬號流水，出現(xiàn)異常及時警告;任課教師普遍認為學生的平時成績較難把握，將學生的每節(jié)課的平時學習記錄作為一個區(qū)塊，數(shù)據(jù)來源于課題討論或者測試，這些全過程記錄可信度極高，可作為期末考試的評分依據(jù)。[13]

3.技術可行性分析

區(qū)塊鏈的去中心化，實現(xiàn)了個別壞節(jié)點無法影響鏈上數(shù)據(jù)的安全;區(qū)塊鏈的時間戳實現(xiàn)了鏈上數(shù)據(jù)的可追溯;區(qū)塊鏈的分布式存儲，提升了并發(fā)處理的效率;區(qū)塊鏈的共識機制，提升了信息透明度;區(qū)塊鏈的加密算法，保證了鏈上數(shù)據(jù)無法被篡改。[14][15]

四、學生評價體系設計

在學生處統(tǒng)籌引導下，經(jīng)眾多部門參與，對學生開展多維度數(shù)據(jù)分析，使學生評優(yōu)評先、助學金申請、勤工儉學、學生輿情風險評估更加智能化。筆者在學習眾多方案基礎上，重點對文獻[1]進行研究，借鑒其思想，設計出一種學生評價方案。

1.學生評價系統(tǒng)流程設計

搭建以聯(lián)盟鏈方式實現(xiàn)的半開放式系統(tǒng)，前端界面包括教師登錄界面、學生登錄界面、用人單位和家長登錄界面。主要功能如下：①教師登錄后進入后臺錄入信息，數(shù)據(jù)庫保存鏈下完整學生信息，包括教務處負責的教學事務（課堂點名、課堂討論、作業(yè)批改、成績錄入等）、學生處負責的綜合事務（公益活動、文體活動、校外拓展學習等）、財務處負責的財務事務（一卡通消費信息、銀行流水等）。區(qū)塊鏈保存鏈上摘要信息，使用哈希函數(shù)計算電子數(shù)據(jù)的“數(shù)字指紋”，既保證了數(shù)字校驗，又壓縮了數(shù)據(jù)長度。[16]②基于AI智能分析生成的學生評價報告，為學生的未來發(fā)展指明方向，學生可于前端查看自己的全部數(shù)據(jù)信息，也可將審核通過的信息錄入后臺系統(tǒng)（資格證書、校外實踐、獲獎證書等），通過激勵機制鼓勵學生積極錄入個人獎勵等信息，其中心思想是“良好表現(xiàn)即賺錢”。③用人單位和家長分別由展示頁面查看基于AI生成的學生評價表和學生綜合表現(xiàn)，查詢操作只需過濾權限，無需建塊記錄。[13]④監(jiān)管機構負責發(fā)布合約、審核訪問權限、處理訴訟請求等，為全網(wǎng)協(xié)同提供可操作性。[17]具體流程如圖1所示。

2.“區(qū)塊鏈+AI”技術架構

數(shù)據(jù)是高校人才培養(yǎng)質量評估的重要依據(jù)，依托區(qū)塊鏈技術設計全新的基礎設施，實現(xiàn)分布式存儲日常表現(xiàn)行為，打破傳統(tǒng)的學校壟斷的局面，重塑全面開放、協(xié)同創(chuàng)建的學生評價生態(tài)。

（1）關鍵技術

智能合約經(jīng)程序編碼轉為字節(jié)碼輸入以太坊專用虛擬機EVM（Ethereum specific Virtual Machine），處理區(qū)塊鏈和共識機制的事務，并基于RPC無需了解底層網(wǎng)絡協(xié)議，利用網(wǎng)絡與遠程計算機交互實現(xiàn)網(wǎng)絡層的交互。[9]利用共識機制使交易短時間內迅速驗證并確認，實現(xiàn)一致性和有效性，傳統(tǒng)的共識方法有PoW、PoS、DPoS、PBFT等，也可根據(jù)自身需要來定義新的共識機制，還可利用若干個共識機制結合起來產(chǎn)生區(qū)塊的共識，[18]系統(tǒng)中采用EB（Encrypt，Byzantine Fault Tolerance）共識機制，即對稱加密方法來加密隨機值，拜占庭容錯機制實現(xiàn)快速共識，避免分叉的發(fā)生，[19]通過EB共識使用結構體類型封裝于主鏈，鏈上驗證，鏈下授權，原則是需要分布式協(xié)作的數(shù)據(jù)上鏈、敏感數(shù)據(jù)脫敏或者加密后上鏈，通過編碼轉成字節(jié)碼，利用levelDB存儲信息。

（2）主要功能

系統(tǒng)以固定應用接口API（Application Proguamming Interface）的形式向外提供服務，利用OSS使基于AI的安全計算自動完成智能評價，實現(xiàn)考核的良性循環(huán)，進行不同維度信息關聯(lián)分析，建立學生綜合畫像，進行綜合預警，實現(xiàn)學校統(tǒng)籌規(guī)劃學生管理，利用模型化持續(xù)拓展整合數(shù)據(jù)資源，使業(yè)務處理與區(qū)塊鏈平臺相互獨立，構建學生的多維度檔案，充分發(fā)揮“數(shù)據(jù)取之于學生，用之于學生”的教育理念。[20]技術架構如圖2所示。

五、應用開發(fā)過程

1.運行環(huán)境

2.智能合約

智能合約是一種按照預先定義好的規(guī)則自動執(zhí)行的數(shù)字化合約，智能合約由函數(shù)和數(shù)據(jù)組成，使用Solidity將復雜的邏輯編程為函數(shù)，[21]工作原理與編程語句中的if-then類似，[22]由交易觸發(fā)執(zhí)行，運行環(huán)境為EVM，如圖3所示。

（1）智能合約升級

系統(tǒng)中為避免合約升級而出現(xiàn)數(shù)據(jù)遷移隱患，采用經(jīng)典的三層結構獨立的合約存儲層。

數(shù)據(jù)合約：在合約中保存數(shù)據(jù)，并提供對數(shù)據(jù)的操作接口，代碼如下。

contract StuEvaluation is FirstAuth {

address _latestVer;

mapping（bytes => uint） _ StuEvaluation;

modifier onlyLatestVer （） {

require（msg.sender == _latestVer）;

}

function upgradeVersion（address newVersion） public {

require（msg.sender == _owner）;

_latestVersion = newVersion;

}

function set StuEvaluation （bytes record， uint stock） onlyLatestVer external {

_ StuEvaluation [Stu] = stock;

}

}

管理合約：設置控制權限，保證只有控制合約才可修改數(shù)據(jù)合約，代碼如下。

contract Admin is BasicAuth {

function upgradeContract（StuEvaluation stuEvaluation， address newController） isAuthorized external {

stuEvaluation.upgradeVersion（newController）;

}

}

控制合約：真正需要對數(shù)據(jù)進行操作的合約，代碼如下。

contract StuEvaluationController is BasicAuth {

function upgradeStock（bytes record， uint stock） isAuthorized external {

stuEvaluation.set StuEvaluation （record， stock）;

}

}

（2）智能合約自毀

contract Mortal{

function destroy（） public{

selfdestruct（msg.sender）;

}

}

3.隱私數(shù)據(jù)處理

系統(tǒng)中的個人隱私數(shù)據(jù)轉化為不可識別的數(shù)據(jù)，鏈上代碼實現(xiàn)權限分配，使用SHA256加密算法，將用戶按照權限控制分為實權限、特殊權限、虛權限，[7]持有密鑰的訪問者才能解密和訪問數(shù)據(jù)，學生能夠查詢在校期間的完整評價并且可以錄入課外拓展培訓等部分信息，如圖4所示。

面向接口編程，而不依賴具體的實現(xiàn)細節(jié)，如利用接口功能定義一個判斷權限的抽象接口。

Contract Authority {

function canTransfer（

address sr， address ds， bytes4 si

） public view returns （bool）;

}

采用Ownership模式管控權限，保證某些函數(shù)只有合約的擁有者才可調用，定義Owned合約的代碼如下。

contract Owned{

address public _owner;

constructor（） {

_owner = msg.sender;

}

modifier onlyOwner（）{

require（_owner == msg.sender）;

}

}

4.系統(tǒng)性能比較

基于B/S系統(tǒng)架構，在Windows下安裝虛擬機Vmware，硬盤為30GB，內存為2GB，操作系統(tǒng)為Ubuntu，使用IE瀏覽器進行仿真實驗，部分效果如圖5、圖6所示。

在不使傳統(tǒng)教務系統(tǒng)復雜化的基礎上，引入?yún)^(qū)塊鏈和AI技術，實現(xiàn)了在保證數(shù)據(jù)安全的前提下有針對性地對學生數(shù)據(jù)進行有效共享、智能評價，借助AI解決了傳統(tǒng)區(qū)塊鏈運行中節(jié)點過多而工作重復，造成的電力消耗大、運行效率低的問題，鑒于很少高校有專門評價系統(tǒng)，筆者對教務系統(tǒng)性能進行了對比分析，如表1所示。

六、結語

“區(qū)塊鏈+AI+中臺+學生評價”實現(xiàn)了科技與教育問題的結合，通過探索構建基于大數(shù)據(jù)、人工智能和區(qū)塊鏈技術的去中心化應用，拓展管理模塊化、優(yōu)化學生數(shù)據(jù)管理、改善學生認定工作、提升學生管理透明度，實現(xiàn)學生、教師、家長、用人單位角色平行化，塑造學生管理生態(tài)，通過多渠道整合各職能部門的數(shù)據(jù)資源，把精準評價切實落實到學生工作中，解決學生管理中的“老大難”問題，為大數(shù)據(jù)時代的高校學生評價體系提供創(chuàng)新模式研究。文章設計了“區(qū)塊鏈+AI”的兩位一體的學生評價體系，構建“家庭+高校+單位”的學習閉環(huán)，精準評價學生的個人能力和綜合素養(yǎng)，準確追蹤正面和負面行為記錄，用規(guī)范的制度來約束青春期少年，使他們在人生的道路上少走彎路，完備學生評價體系，進一步打造高校學生評價服務生態(tài)圈。區(qū)塊鏈的特征具有可期的教育前景，“區(qū)塊鏈+教育”進行著各種嘗試，依托區(qū)塊鏈技術，教育領域正在發(fā)生改變，但區(qū)塊鏈的應用開發(fā)時間不長，行業(yè)競爭還不規(guī)范，技術流失普遍存在，要實現(xiàn)學生數(shù)據(jù)治理推動教育流程再造，打通學生數(shù)據(jù)大動脈，真正實現(xiàn)“以學生為中心”，還需一個逐步完善的過程。

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（編輯：王天鵬）