王琪

摘要：儲存于區(qū)塊鏈中的數(shù)據(jù)具有“不可偽造”“全程留痕”“可以追溯”“公開透明”“集體維護(hù)”等特征，被廣泛應(yīng)用于高職院校的教育教學(xué)管理中。本文介紹了課程評價系統(tǒng)的功能需求，從背景技術(shù)、單元模塊設(shè)計和運(yùn)作流程設(shè)計這三方面構(gòu)建了基于區(qū)塊鏈的課程評價系統(tǒng)，并以某高職院校2022～2023年第二學(xué)期三年級《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程為例，闡述了基于區(qū)塊鏈技術(shù)的課程評價系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用，證明了該評價系統(tǒng)的客觀公正性和真實(shí)可靠性。

關(guān)鍵詞：區(qū)塊鏈技術(shù)；高職院校；課程評價系統(tǒng)

1. 課程評價系統(tǒng)的功能需求分析

使用課程評價系統(tǒng)的目的是對專任教師一年教授的課程作出相應(yīng)評價，從以下四個方面具體分析課程評價系統(tǒng)的功能需求。

1.1 課程評價系統(tǒng)前臺功能需求分析

課程評價系統(tǒng)的前臺功能需求較少，主要是評分功能，使用這個課程評價系統(tǒng)前臺的用戶主體是學(xué)生，學(xué)生在評分時應(yīng)遵循全面、客觀的原則。

1.2 課程評價系統(tǒng)后臺功能需求分析

課程評價系統(tǒng)的后臺功能需求較多，因?yàn)閷W(xué)生、教師、課程的關(guān)系都是后臺控制。課程評價系統(tǒng)后臺應(yīng)該具備的基本功能為授課設(shè)定功能、信息錄入功能和查看評價結(jié)果統(tǒng)計功能[1]。

（1）授課設(shè)定功能可以根據(jù)班級或?qū)W生查看授課的老師，同時加入虛擬授課的功能。

（2）信息錄入功能包括教師信息錄入、課程信息錄入、學(xué)生信息錄入和院系信息錄入。

（3）查看評價結(jié)果統(tǒng)計功能包括評價設(shè)定、評價結(jié)果和學(xué)員建議。

1.3 課程評價系統(tǒng)客觀公正性需求分析

客觀公正性是課程教學(xué)評價的基本要求。進(jìn)行課程評價的目的在于給學(xué)生的學(xué)和教師的教以客觀公正的價值判斷。如果缺乏客觀公正性，就會完全失去意義，還會提供虛假信息，導(dǎo)致錯誤地進(jìn)行課程教學(xué)決策。區(qū)塊鏈技術(shù)被廣泛應(yīng)用于高職院校的教育教學(xué)中，儲存于區(qū)塊鏈中的數(shù)據(jù)，可以很好地保證課程教學(xué)評價的客觀公正性。

1.4 課程評價系統(tǒng)安全可靠性需求分析

系統(tǒng)要充分考慮安全性，避免越權(quán)訪問和“臟數(shù)據(jù)”（源頭系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)不在給定的范圍內(nèi)或?qū)τ趯?shí)際業(yè)務(wù)毫無意義的數(shù)據(jù)）的出現(xiàn)。

2. 基于區(qū)塊鏈的課程評價系統(tǒng)的理論構(gòu)建

2.1 基于區(qū)塊鏈的課程評價系統(tǒng)背景技術(shù)

儲存于區(qū)塊鏈中的數(shù)據(jù)具有“不可偽造”“全程留痕”“可以追溯”“公開透明”“集體維護(hù)”等特征，能夠很好地保障課程教學(xué)評價的客觀公正性和安全可靠性。然而，在高職院校教學(xué)過程中，對于教師的具體工作量考核評估、課程教學(xué)成效評估難以進(jìn)行量化評估，無法實(shí)現(xiàn)精細(xì)化考核，也沒有可信可追溯的數(shù)據(jù)支撐，人為評估教學(xué)成效極易出現(xiàn)偏差，造成教學(xué)成效考核效果不佳?；趨^(qū)塊鏈的課程評價系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)只能對教師的教學(xué)成效進(jìn)行定性評價、不能對教師的教學(xué)成效進(jìn)行定量評價的技術(shù)問題[2]。

2.2 P2P網(wǎng)絡(luò)

P2P（點(diǎn)對點(diǎn)）網(wǎng)絡(luò)又稱點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，是一種沒有中央服務(wù)器的互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，信息完全由用戶群交換。P2P 網(wǎng)絡(luò)中的每個用戶都是客戶端，同時也充當(dāng)服務(wù)器。在使用點(diǎn)對點(diǎn)技術(shù)的計算機(jī)群中，每臺計算機(jī)都能提供整個網(wǎng)絡(luò)所需的所有服務(wù)，因此一個節(jié)點(diǎn)的崩潰不會威脅到整個網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。對于屬于同一點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)并安裝了點(diǎn)對點(diǎn)軟件（如 QQ、迅雷等）的計算機(jī)，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)之間可以直接通信和傳輸數(shù)據(jù)。

2.3 梅克爾樹

梅克爾樹又稱默克爾樹，由葉節(jié)點(diǎn)、中間節(jié)點(diǎn)和根節(jié)點(diǎn)三部分組成，本質(zhì)上是一個樹形數(shù)據(jù)結(jié)點(diǎn)，在結(jié)構(gòu)上既可以是分叉的，也可以是多叉的。交換的數(shù)據(jù)都存儲在最底層的葉節(jié)點(diǎn)中，而任何中間節(jié)點(diǎn)都有其所有子節(jié)點(diǎn)的哈希值。根節(jié)點(diǎn)是梅克爾樹根節(jié)點(diǎn)的唯一代表，也是其下所有子節(jié)點(diǎn)的哈希值。梅克爾樹的存在是為了讓區(qū)塊數(shù)據(jù)可以零散傳輸，這樣區(qū)塊鏈系統(tǒng)中的新節(jié)點(diǎn)就可以從一個節(jié)點(diǎn)下載區(qū)塊頭，而與之相關(guān)的樹的其他部分則可以從其他節(jié)點(diǎn)下載，盡管仍然可以確認(rèn)所有數(shù)據(jù)都是正確的。

2.4 共識算法

點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中，由于可能存在較大的網(wǎng)絡(luò)延遲，節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間的交易發(fā)生順序可能會有所不同。因此，有必要在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中創(chuàng)建一種算法，允許在很短的時間間隔內(nèi)就交易發(fā)生的順序達(dá)成一致，這種算法被稱為“共識機(jī)制”。當(dāng)前主流共識算法主要包括工作證明（PoW）機(jī)制、權(quán)益證明（PoS）機(jī)制和授權(quán)證明機(jī)制（PoA）機(jī)制。

3. 基于區(qū)塊鏈的課程評價系統(tǒng)單元模塊設(shè)計

基于區(qū)塊鏈的課程評價系統(tǒng)主要包括以下幾個單元模塊，如圖1所示。

圖1 ?基于區(qū)塊鏈的

課程評價系統(tǒng)單元模塊設(shè)計

（1）輸入單元，用于上傳教師信息、課程信息、學(xué)生信息和院系信息；（2）統(tǒng)計單元，用于學(xué)生在區(qū)塊鏈中查看錄入的信息，根據(jù)錄入的信息進(jìn)行評分得到評價表，并將評價表按班級和學(xué)生分類保存在區(qū)塊鏈中；（3）判斷單元，用于將錄入的信息與預(yù)設(shè)的最低分?jǐn)?shù)進(jìn)行對比，得到對比結(jié)果，并根據(jù)對比結(jié)果判斷評分表中的評分是否有效。如果錄入的信息的最終評分大于、等于預(yù)設(shè)的最低分?jǐn)?shù)，判定評分有效，如果錄入的信息的最終評分小于預(yù)設(shè)的最低分?jǐn)?shù)，判定評分無效；（4）修正單元，用于提取評分表中有效的評分以及對應(yīng)的錄入信息，分析錄入信息中的評分狀態(tài)滿足評價指標(biāo)的合理分?jǐn)?shù)，并根據(jù)合理分?jǐn)?shù)與有效分?jǐn)?shù)對有效的評分進(jìn)行修正，得到修正后的評分表。修正單元還用于獲取錄入信息中的評分狀態(tài)在滿足評價指標(biāo)時的標(biāo)準(zhǔn)評分，對標(biāo)準(zhǔn)評分進(jìn)行訓(xùn)練獲得有效評分狀態(tài)識別模型，并通過有效評分狀態(tài)識別模型對錄入信息中的評分行為進(jìn)行識別，剔除錄入信息中不能被有效評分狀態(tài)識別模型識別的評分行為；（5）存儲單元，用于存儲錄入信息中的評分狀態(tài)在滿足評價指標(biāo)時的標(biāo)準(zhǔn)評分；（6）輸出單元，用于可視化的方式輸出修正后的評分表。在本實(shí)施例中，輸入單元、統(tǒng)計單元、判斷單元、修正單元、儲存單元和輸出單元均集成在服務(wù)器上，通過軟件/程序/代碼實(shí)現(xiàn)其功能；服務(wù)器上搭建學(xué)校內(nèi)部私有區(qū)塊鏈，每位教師都成為區(qū)塊鏈中的節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)之間使用P2P通信傳輸。

4. 基于區(qū)塊鏈的課程評價系統(tǒng)運(yùn)作流程設(shè)計

基于區(qū)塊鏈的課程評價系統(tǒng)的運(yùn)作流程和整體的實(shí)現(xiàn)過程主要有以下幾個步驟。

首先，錄入教師信息、課程信息、學(xué)生信息和院系信息。以教師信息為例，包括每位教師的工作記錄如上班、下班、外出等打卡數(shù)據(jù)，以及在辦公室、教室等工作區(qū)域?qū)崟r拍攝的監(jiān)控視頻。其中，每位教師的工作記錄都被打包成一個區(qū)塊，保存到區(qū)塊鏈的鏈尾，再分布式存儲在私有區(qū)塊鏈中每一個節(jié)點(diǎn)處，所有教師的計算機(jī)節(jié)點(diǎn)都能查到每個教師的工作記錄[3]。

其次，學(xué)生在區(qū)塊鏈中查看錄入的信息，根據(jù)錄入的信息評分得到評分表，并將評分表保存到區(qū)塊鏈中，用自己的計算機(jī)節(jié)點(diǎn)來連接私有區(qū)塊鏈，查看私有區(qū)塊鏈里錄入的信息，對教師教授的課程進(jìn)行評分。學(xué)生從錄入的信息中獲取痕跡信息，根據(jù)痕跡信息計算有效評分，并將有效評分保存到區(qū)塊鏈中。同時，教師在工作的過程中都會留下痕跡信息，外出時會進(jìn)行打卡，外出結(jié)束時也會打卡，以及某天的工作地點(diǎn)與平時的工作地點(diǎn)不一致時會有外勤打卡。

再次，將有效評分與預(yù)設(shè)的最低分?jǐn)?shù)進(jìn)行對比，得到對比結(jié)果，并根據(jù)對比結(jié)果逐個判斷評分表中的評分是否有效。如果有效評分大于、等于預(yù)設(shè)最低分?jǐn)?shù)，判定評分有效；如果有效評分小于預(yù)設(shè)的最低分?jǐn)?shù)，判定評分無效。以教師信息為例，預(yù)設(shè)的最低分?jǐn)?shù)為60分，如果有效評分為70分、60分，大于、等于預(yù)設(shè)的最低分?jǐn)?shù)，表明工作量是過飽和、飽和的，判定該評分有效；反之，如果有效評分為55分，小于預(yù)設(shè)的額定工作時長，表明工作量是不飽和的，判定該評分無效。

最后，提取評分表中有效的評分以及對應(yīng)的錄入信息，分析錄入信息中評分狀態(tài)滿足評價指標(biāo)的合理分?jǐn)?shù)，并根據(jù)合理分?jǐn)?shù)與有效分?jǐn)?shù)對有效的評分進(jìn)行修正，得到修正后的評分表。具體而言，服務(wù)器上預(yù)先儲存有錄入信息中的評分狀態(tài)在滿足評價指標(biāo)時的標(biāo)準(zhǔn)評分。獲取這些標(biāo)準(zhǔn)評分，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對標(biāo)準(zhǔn)評分進(jìn)行反復(fù)訓(xùn)練，獲得有效評分狀態(tài)識別模型。得到有效評分狀態(tài)識別模型后，預(yù)先剔除掉錄入信息中不在識別范圍內(nèi)的分?jǐn)?shù)。同時，根據(jù)預(yù)先設(shè)置的精度閾值，通過有效評分狀態(tài)識別模型對錄入信息中的評分行為進(jìn)行識別，剔除錄入信息中的無效評分即為合理評分。如果合理評分為80分、有效評分為70分，標(biāo)準(zhǔn)評分為60分，修正后的有效評分的計算公式：修正后的有效評分=合理評分/有效評分×標(biāo)準(zhǔn)評分=80/70×60≈69分。以可視化的方式輸出修正后的評分，如Excel表格形式。

5. 基于區(qū)塊鏈的課程評價系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用

以某高職院校2022～2023年第二學(xué)期三年級《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程為例，通過對比實(shí)驗(yàn)的方式分析基于區(qū)塊鏈課程評價系統(tǒng)的使用多模態(tài)教學(xué)和沒有使用多模態(tài)教學(xué)的課程教學(xué)成效差異，旨在用實(shí)驗(yàn)的方式驗(yàn)證多模態(tài)教學(xué)的優(yōu)勢，證明使用基于區(qū)塊鏈課程評價系統(tǒng)進(jìn)行課程評分的客觀公正性和真實(shí)可靠性。

5.1 實(shí)際測試過程

學(xué)生入學(xué)時需要參加學(xué)校組織的分班考試，根據(jù)入學(xué)成績和入學(xué)考試成績分班，兩個班的平均入學(xué)成績基本相同。在教學(xué)過程中，實(shí)驗(yàn)班使用多模態(tài)教學(xué)，而對照班則使用傳統(tǒng)教學(xué)模式。首先根據(jù)學(xué)生的考勤記錄、課堂提問和PPT制作與展示等計算兩個班學(xué)生的平時成績，然后每兩個單元進(jìn)行一次測驗(yàn)，共進(jìn)行五次。為保證客觀公正性和真實(shí)可靠性，將實(shí)驗(yàn)班和對照班的平時成績信息分別錄入基于區(qū)塊鏈的課程評價系統(tǒng)以獲取修正后的有效評分。學(xué)期末，將學(xué)生平時成績和期末考試成績合并加權(quán)后作為期末總成績。其中，平時成績占30%，考試成績占70%。最后，分析平時成績與總成績的相關(guān)性，計算乘積差相關(guān)系數(shù)。

5.2 實(shí)際測試結(jié)果

為了研究成果更客觀，本研究分兩個章節(jié)，分別為第二章節(jié)和第四章節(jié)。第二章節(jié)實(shí)驗(yàn)班學(xué)生的平均成績?yōu)?2.2分，對照班的平均成績?yōu)?3.5分。兩個班級的平均成績有明顯差異。第四章節(jié)，實(shí)驗(yàn)班學(xué)生的平均成績?yōu)?6分，對照班的平均成績?yōu)?5分。兩個班級的平均分有明顯差異，說明兩個班的學(xué)生在入學(xué)成績基本相同的情況下，運(yùn)用區(qū)塊鏈技術(shù)教學(xué)的實(shí)驗(yàn)班，教學(xué)效果明顯高于普通對照班。根據(jù)出勤率、課堂提問和 PPT 制作與演示（書面作業(yè)）的綜合情況，本研究兩個階段學(xué)生的平時成績?nèi)绫?所示。

本研究共進(jìn)行了五次測試，兩個階段的學(xué)生測試成績?nèi)绫?所示。

兩個班級的期末考試成績按照平時成績占30%、期末考試成績占70%的比例加權(quán)計算，如表3所示。

結(jié)語

從上述三個表格來看，無論是從兩個班學(xué)生的平時成績、測試成績還是最終成績來看，在兩個階段兩個班學(xué)生入學(xué)成績均無明顯差異的背景下，使用多模態(tài)教學(xué)的實(shí)驗(yàn)班成績明顯優(yōu)于沒有使用多模態(tài)教學(xué)的對照班的成績，足以驗(yàn)證多模態(tài)教學(xué)的優(yōu)勢。由于使用的是基于區(qū)塊鏈的課程評價系統(tǒng)，足以保證評分的客觀公正性和真實(shí)可靠性。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：王琪，碩士，講師，研究方向：計算機(jī)應(yīng)用。

基金項(xiàng)目：江蘇省現(xiàn)代教育技術(shù)研究2022年度立項(xiàng)課題——高職院校數(shù)字媒體專業(yè)圖像處理課程的混合教學(xué)模式研究（編號：2022-R-100016）。