［摘 要］ 區(qū)塊鏈相關專業(yè)人才不足，成為我國驅動數字經濟發(fā)展的嚴重桎梏。當務之急是迅速開發(fā)能夠滿足新興專業(yè)人才培養(yǎng)需求的教材和課程。除了傳統(tǒng)的計算機類專業(yè)廣泛開設區(qū)塊鏈系列課程外，目前大量的工學、理學和經管類專業(yè)對區(qū)塊鏈課程都有迫切需求。針對這種需要和區(qū)塊鏈教材現狀，以“著眼新工科工程教育要求、面向數字經濟”為出發(fā)點，以面向電子電氣等相關專業(yè)的應用為目標，兼顧一般理工科、管理與金融等專業(yè)需求，介紹了通用性和側重性兼顧的寬口徑區(qū)塊鏈教材建設。首先，介紹了建設面向數字經濟特色教材的時代背景，然后，從教材現狀、教材建設思路和教材建設實踐幾個方面闡述了區(qū)塊鏈教材建設過程和一些心得體會，以期為區(qū)塊鏈教材建設提供一定借鑒和參考。

［關鍵詞］ 數字經濟；區(qū)塊鏈；教材建設；寬口徑

［基金項目］ 2020年度泰安市科技計劃“面向裝備制造業(yè)的區(qū)塊鏈支持平臺研究”（2020GX041）；2020年度山東科技大學教學研究項目2020群星計劃“面向電氣類專業(yè)的《區(qū)塊鏈技術》教材建設”（QM2020M77）；2021年度國家自然科學基金“基于多源異構感知的放頂煤煤矸特征規(guī)律及識別方法研究”（52174145）

［作者簡介］ 武 超（1975—），男，安徽來安人，博士，山東科技大學智能裝備學院講師，主要從事區(qū)塊鏈技術研究。

［中圖分類號］ G624 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）28-0024-04 ［收稿日期］ 2023-11-13

引言

《中華人民共和國國民經濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》將區(qū)塊鏈列為國家培育壯大的七大數字經濟重大產業(yè)之一［1］。在數字經濟產業(yè)五個大類中，區(qū)塊鏈出現在數字技術應用業(yè)、數字要素驅動業(yè)、數字化效率提升的三個大類中［2］，是互聯網數據服務、新技術基礎設施建設、智能制造的重要組成部分［3］。

區(qū)塊鏈相關專業(yè)人才不足，成為我國驅動數字經濟發(fā)展的嚴重桎梏。當務之急是迅速開發(fā)能夠滿足新興專業(yè)人才培養(yǎng)需求的教材和課程。除了傳統(tǒng)的計算機類專業(yè)廣泛開設區(qū)塊鏈系列課程外，目前大量的工學、理學和經管類專業(yè)對區(qū)塊鏈課程都有迫切需求。而針對數字經濟相關課程的教材建設是最基礎和重要的組成部分。

本文以面向數字經濟和理工類寬口徑需求的區(qū)塊鏈教材為目標，簡要介紹現階段區(qū)塊鏈教材存在的問題，分享區(qū)塊鏈教材建設的一些實踐經驗，以期對我國相關區(qū)塊鏈教材建設有借鑒意義。

一、區(qū)塊鏈教材建設的現狀分析

目前，高校區(qū)塊鏈本科教材多以區(qū)塊鏈的原理設計與應用、實踐為主，其內容大體包括：區(qū)塊鏈和數字貨幣的基本理論和商業(yè)應用、“區(qū)塊鏈+新應用”的設計實現原理及其應用。但因為讀者體量的缺乏，目前一些高校課時有限而無法開展這些內容的教學工作，使用效果不是很理想。

國內已經有不少優(yōu)秀的區(qū)塊鏈書籍，它們從科普和開發(fā)兩個不同的維度對區(qū)塊鏈做了相當翔實的介紹，大多圍繞加密貨幣進行說明，過于強調區(qū)塊鏈技術在金融方面的應用與開發(fā)，對激發(fā)學生的學習興趣方面做得還不到位，真正適合課堂教學的并不多［4］。較有影響的教材如鄒均的《區(qū)塊鏈技術指南》一書，更適合作為計算機類專業(yè)的基礎教材。真正與電子電氣專業(yè)相關內容結合、面向數字經濟的區(qū)塊鏈教材并不多見。

二、相關研究文獻

從已有的文獻來看，研究區(qū)塊鏈教材存在問題的學者屈指可數，陳亮等［5］認為非常缺乏系統(tǒng)性的且適合本科生的區(qū)塊鏈教材；李敏等［6］認為產品類、技術類、運營類人才都非常緊缺，甚至培訓、師資人才也有了非常大的需求；孫恒［7］認為應結合當下熱門場景應用，探索新的教學方法，將抽象的區(qū)塊鏈理論具體化，強調注重實踐；張凱［8］認為區(qū)塊鏈課程普遍開設在計算機類專業(yè)，存在受眾局限性的問題。

目前，區(qū)塊鏈的教材內容更新速度慢，無法滿足學生對前沿知識學習的需求，缺乏系統(tǒng)性的且適合本科生的區(qū)塊鏈教材。理工和管理類專業(yè)對區(qū)塊鏈學習有所需求，但因學時限制，一般只能開設一門綜合性的區(qū)塊鏈課程，對應教材應在深度、覆蓋面、經典和熱門課題之間有較好的平衡。但據我們所知，目前這樣的教材在國內尚不多見。

三、明確教材目標

在面向數字經濟發(fā)展，培養(yǎng)根植價值傳輸思維，熟悉區(qū)塊鏈技術并賦能于社會應用場景的區(qū)塊鏈人才前提下，我們認為大學本科階段的學習重在培養(yǎng)學生在專業(yè)領域的基本素質和能力，而不宜只針對明確的工作崗位進行職業(yè)訓練。因此，我們希望能提供一本兼顧廣度與深度、適合高等院校學生的區(qū)塊鏈入門教材，幫助學生掌握區(qū)塊鏈的基本理論，并了解相關的前沿技術。

教材目標分為三個層次。一是介紹區(qū)塊鏈的基本理論，闡明數字經濟中“信任”的價值，即“信任”如何提升數字經濟的效率，或者幫助數字經濟解決什么問題，由此逐步建立用技術去解決信任問題的思維。二是闡述需要實現數據的“可信”的方法，涉及大量數學知識、加密工具的使用。三是引出如何用“可信數據”去驅動業(yè)務。這要求分析特定場景的業(yè)務需求，并且用區(qū)塊鏈構建出“可信”的解決方案。只有通過以上三方面的學習，學生才能系統(tǒng)地理解并掌握面向數字經濟的區(qū)塊鏈的關鍵技能，才算具備了區(qū)塊鏈的基本素質。

四、教材建設的基本思路

建設面向數字經濟的特色教材，應以數字經濟的發(fā)展趨勢為指引，以促進實體經濟相關產業(yè)發(fā)展為方向，在內容和形式上有所突破與創(chuàng)新。

以數字經濟為指引是關鍵，強調基本原理、基本概念和各種特性的闡述，撇棄繁雜的數學公式推導，在基本概念和基本理論等方面的闡述上不吝嗇篇幅，重點內容講清講透。區(qū)塊鏈包含許多重要的計算機技術，理解底層技術是掌握去中心化分布式系統(tǒng)的核心。在有限的學時中很難讓學生寬泛地掌握區(qū)塊鏈的方方面面，因此，在教材內容建設上應該更注重區(qū)塊鏈概念的強化、共識機制的理解。

建設區(qū)塊鏈的綜合性基礎教材，在內容上既要反映區(qū)塊鏈的基礎理論和經典方法，又要重視近期非?；钴S的內容，落后的技術、陳舊的設計理念均大膽拋棄，而把先進的共識機制等內容納入課程中。

以促進實體經濟發(fā)展的方向進行教材建設是特色，從數字經濟與區(qū)塊鏈的起源、演變到發(fā)展及延伸，全面清楚地闡明來龍去脈，使學生較為專業(yè)地熟悉某一產業(yè)行情，培養(yǎng)學生的系統(tǒng)觀和大局觀。

五、教材建設具體實踐

（一）內容的選擇

教材內容借鑒和學習了國外優(yōu)秀原版教材著作，結合區(qū)塊鏈發(fā)展的實際，覆蓋區(qū)塊鏈基礎知識、區(qū)塊鏈核心算法，內容包括區(qū)塊鏈發(fā)展歷史，比特幣原理和運行機制等，P2P網絡、密碼學、共識機制、智能合約，區(qū)塊鏈應用場景與案例等。新增了PBFT、Hoststuff共識機制原理和關于區(qū)塊鏈不可能三角的理論分析，構成區(qū)塊鏈核心理論的整體。以太坊內容繁多，DAG尚未有嚴格的數學證明，故此兩類內容沒有包括在內。

區(qū)塊鏈的局限性非常明顯，單靠區(qū)塊鏈很多時候完不成一個完整的業(yè)務，必須和其他業(yè)務結合在一起才能解決問題。區(qū)塊鏈的應用已延伸到數字金融、物聯網、智能制造、供應鏈管理、數字資產交易等多個領域，展現出廣闊的應用前景，“區(qū)塊鏈+非金融行業(yè)”會是未來區(qū)塊鏈發(fā)展的重要方向［9］。中國工程院院士陳純［10］早在2019年就認為區(qū)塊鏈具有可信協(xié)作、隱私保護等技術優(yōu)勢，可與工業(yè)互聯網實現深度融合，尤其在工業(yè)互聯網數據的確權、確責和交易等領域有著廣闊應用前景。故此，我們增加了區(qū)塊鏈技術與物聯網結合的應用設計內容，以體現特色的教材內容。

（二）篇章設置

教材篇章設置分成三個層次：入門、基礎和提高篇。既包含理論和應用，也包含部分區(qū)塊鏈前沿研究成果的介紹，內容體系完備，有利于學生循序漸進地深入理解區(qū)塊鏈理論和技術。

入門部分主要讓學生了解區(qū)塊鏈技術及其未來產業(yè)的廣闊前景，了解通過計算機技術的理科思維解決社會問題的思路，激發(fā)學生對區(qū)塊鏈技術的興趣。該部分主要以時間軸安排教材內容，科普區(qū)塊鏈技術的發(fā)展與演進過程，體現教材建設面向數字經濟產業(yè)的特色。

基礎部分主要使學生掌握區(qū)塊鏈技術基礎原理和關鍵技術等，沒有具體的公式推導，主要包括：比特幣歷史，比特幣內部原理和參數、運行機制、共識機制（如PoW、PoS、PBFT和Hoststuff）實現原理、密碼技術（如非對稱加密RSA算法、公鑰與私鑰理解、密鑰的保存與管理等），還包括區(qū)塊鏈未來的發(fā)展方向等開放性討論的內容。面對專業(yè)界限淡化的趨勢，增加學科交叉內容，如對人工智能、溯源、供應鏈等方面的介紹。

提高部分介紹了區(qū)塊鏈系統(tǒng)與應用場景，介紹能夠反映學科行業(yè)發(fā)展的最新技術和富有特色的內容，如跨鏈、隱私保護、安全性、可擴展性、預言機等。教材還補充了物聯網的特點，介紹了區(qū)塊鏈與物聯網結合的方案。

（三）增加教材的啟發(fā)性建設，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和開拓精神

教學包含實際應用場景問題，以引導學生學以致用。例如，第一章《緒論》中關于津巴布韋幣的例子，如何保證對法幣的信用，既屬于社會調查，也屬于專題討論。這些都必須在學生參閱許多資料后方能完成，對于培養(yǎng)學生的獨立思考和探索能力大有益處。

章節(jié)之后的習題既有調查報告、理論分析，又有方案比較、專題討論等。對應用場景機進行討論評析，實現理論聯系實際，有助于解決學生學習過程中理論枯燥乏味、學習積極性不高的問題，幫助學生更好地把握要點、難點和注意事項，有助于培養(yǎng)學生分析問題的能力和探究的習慣。

在組建教學團隊的基礎上，我們建設了數字教材資源并加入我校的學習通平臺，實現了教材內容的網絡化，將傳統(tǒng)紙質教材無法展示的如共識機制、非對稱加密、隱私保護等內容以多媒體的形式呈現出來。其他線上學習資源包括肖臻教師的“區(qū)塊鏈和加密數字貨幣”課程資料、《區(qū)塊鏈100問》視頻和與課程思政理念相關的文檔，以增強學生學習的興趣；補充區(qū)塊鏈技術前沿進展和相關論文，以拓寬學生的學術視野。

六、對教材建設的幾點思考

（一）教材建設應與時俱進，主動適應教學改革

數字經濟涉及的區(qū)塊鏈技術發(fā)展日新月異，在這種情況下，教師要能及時更新和擴展新的前沿內容，不斷適應科學技術的進步和社會發(fā)展對人才的需求，與時俱進主動更新和優(yōu)化教材內容。

（二）重視教材內容質量

高質量內容是教材基礎。教材編寫要針對學生的實際基礎和接受能力，從學生學習的角度出發(fā)，逐層遞進，讓多數學生順利接受。教材的任務不僅是傳授給學生豐富知識，還要教給學生正確的思考方法和學習方法，教會他們怎樣去認識數字經濟，了解數字經濟的發(fā)展困境。

（三）數字化資源和教學平臺有助于教材優(yōu)化

當前社會信息技術空前發(fā)達，各種電子設備使用已經非常普及，學生的學習角色在變化、學習習慣在變化，正在從傳統(tǒng)的知識被動接受者轉變?yōu)橹R的消費者、參與者。大部分學生樂于接受自主學習等學習新模式，對于新形態(tài)教材的應用呈現積極態(tài)度。

在“互聯網+”背景下教學平臺的發(fā)展與運用，不僅為學生提供了互動平臺，創(chuàng)設了良好的新型學習氛圍，而且在學生使用數字教材資源時，會留下學習痕跡的各種信息，便于教師借助教學平臺隨時掌握學生對知識的學習情況，整理、分析數據，探尋存在的問題和亟須改進的地方，從而持續(xù)性建設、優(yōu)化數字教材和改進教學。

結語

我們對接新工科建設要求，把握教學改革趨勢，形成“重視基礎，結合工程，強調產業(yè)應用”的編寫指導思想，在學校教學改革項目支持下，編著了《區(qū)塊鏈技術》教材，其主要特色與創(chuàng)新點如下：面向數字經濟，建設了寬口徑區(qū)塊鏈教材，強調去中心化、多中心的基礎理論和應用；內容全面新穎，加強了共識機制原理的介紹，介紹了我國研究人員設計的具有自主知識產權的共識機制；面向工業(yè)互聯網與電子電氣工程類專業(yè)，將區(qū)塊鏈與工業(yè)物聯網應用相結合。

我們會繼續(xù)深入研究和完善區(qū)塊鏈原理與技術的相關內容，把數字教材資源的增減、修改等更新工作常態(tài)化，并在教學過程中不斷修改完善，以確保教材內容的先進性、前沿性，不斷有效拓寬學生的視野。

參考文獻

［1］中華人民共和國國民經濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要［N］.人民日報，2021-03-13（1）.

［2］國家統(tǒng)計局.《數字經濟及其核心產業(yè)統(tǒng)計分類（2021）》：國家統(tǒng)計局令第33號［A/OL］.（2021-05-027）［2023-10-08］.http：//www.stats.gov.cn/sj/tjbz/gjtjbz/202302/t20230213_1902784.html.

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［5］陳亮，黃華威，吳嘉婧，等.區(qū)塊鏈原理與技術課程建設探索與實踐［J］.計算機教育，2023（4）：74-78.

［6］李敏，郭蘊.多層次遞進式的區(qū)塊鏈通識課程教學設計［J］.計算機教育，2022（10）：79-83.

［7］孫恒.新工科背景下跨學科實踐類課程探索：以《區(qū)塊鏈技術及應用》課程為例［J］.高教學刊，2020（4）：75-77.

［8］張凱，溫蜜，陳思遠，等.融合課程思政理念的區(qū)塊鏈課程體系建設：以上海電力大學高水平通識課程為例［J］.科教導刊，2021（3）：134-135.

［9］郭滕達.美國推動區(qū)塊鏈發(fā)展的主要做法及啟示［J］.世界科技研究與發(fā)展，2020，42（5）：558-566.

［10］中國工程院院士陳純：區(qū)塊鏈與工業(yè)互聯網可深度融合［J］.當代縣域經濟，2019（12）：8.

Research on the Construction of Wide-Caliber Blockchain Teaching Materials for Digital Economy

WU Chao， GAO Rong-hua， SONG Qing-jun

（School of Intelligent Equipment， Shandong University of Science and Technology， Taian， Shandong 271019， China）

Abstract： Blockchain talents are inadequate which has become a shackle to the digital economy development. In addition to the traditional computer science majors that offer a wide range of blockchain courses， there is an urgent need for blockchain courses in a large number of engineering， science and management majors. In response to this need and the current situation of blockchain teaching materials， we have introduced a wide-calibre blockchain course with both generality and focus， starting from “focusing on the requirements of engineering education in new engineering disciplines and facing the digital economy”， and aiming at the application of the course to the related disciplines of electronics and electrical engineering， taking into account the needs of general science and technology， management and finance， and so on. Firstly， it introduces the background of the construction of teaching materials for digital economy， and then elaborates on the process of blockchain teaching materials construction and some experiences from the aspects of current situation of teaching materials， ideas of teaching materials construction and practice of teaching materials construction， which provides certain reference for the construction of blockchain teaching materials.

Key words： digital economy; blockchain; teaching material construction; wide caliber