教案 单元5 5.5 了解区块链技术

2/12课题名称5.5了解区块链技术授课类型理实一体授课对象授课课时所授课程授课地点所授教材一、学情分析本课程授课对象为高职各专业大一学生，课程开设在大一第一学期，学生情况在知识储备、学习特点和信息素养的情况如下。1.知识储备学生在高职或高中已经学习了信息技术课程，具备了基础的信息技术知识和技能。2.学习特点授课对象都是零零后的学生，在学习方面表现出如下特点。（1）喜欢实践动手操作，厌烦枯燥乏味的理论讲解；（2）喜欢任务式引导，情境设定，参与其中，厌烦平淡无极的说教；（3）乐于接受可视化教学资源，反感静态纸质学习材料；（4）偏爱颗粒化、模块化的学习过程，排斥时间冗长的教学过程；（5）对挑战性的题目感兴趣，对基础性题目求知欲偏低；（6）喜好电脑与互联网的应用，线上操作所见即所得可以引发学习兴趣。3.信息素养学生通过高职或高中信息技术课程的学习，具备了基础的信息技术学科素养，但是在数字化学习与创新方面仍需加强二、教学内容1.知识目标2.能力目标主要技术特点3.素养目标通过小组学习，培养与人沟通、协同工作、口才表达等能力1.教学重点的基本概念、分类及主要特点八、教学环节教学环节教学内容教学活动策略与意图环节一课程导入与学习任务(10分钟)2018年5月，习近平总书记在两院院士大会上的讲话中指出，“以人工智能、量子信息、移动通信、物联网、区块链为代表的新一代信息技术加速突破应用”。区块链凭借其独有的信任建立机制，成为金融和科技深度融合的重要方向。在政策、技术、市场的多重推动下，区块链技术正在加速与实体经济融合，助力高质量发展，对我国探索共享经济新模式、建设数字经济产业生态、提升政府治理和公共服务水平具有重要意义。本单元介绍区块链技术的基本概念、主要特征、典型应用等内容。【学习任务】通过本节内容的学习，完成下列学习任务：

1.在学习过程中认真复习，梳理记录好学习笔记；2.了解区块链的定义，知道区块和链的概念，了解区块链的分类；3.了解区块链发展的主要历程；4.理解去中心化、共识机制、可追溯性以及高度信任四个区块链的主要特征；5.了解区块链在金融、物联网、存证防伪、知识产权等典型应用场景；6.感受区块链的魅力，激发对区块链的兴趣，拓展视野和思维；7.通过小组学习，培养与人沟通、协同工作、口才表达等能力；8.完成单元考核评价中的相关任务。教师活动1.介绍区块链技术及发展态势。3.介绍了解区块链技术小节的学习任学生活动2.积极思考，回答问题。3.明确本小节的学习任务4.思考记录1.讲授教学法，介绍区块链技术概述、本节知识图谱及学习任务，使学生了解本节教学内容的全貌教学环节教学内容教学活动策略与意图环节二理解区块链的基本概念(20分钟)1.什么是区块链狭义来讲:区块链是一种按照时间顺序，将数据区块以顺序相连的方式组合成的一种链式数据结构,并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本。广义来讲:区块链是利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全、利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构与计算范式。简单来说，就是一套“加密的、分布式的、多方参与的记账技术”，是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。首先是第一个关键词：记账技术（记账本）。这个账本其实就像我们的银行账户一样，你在某一个银行里面有多少钱，今天花了多少等等，这些都是有记账的。这个账本可不是普通的账本，它前面有一个定语，叫多方参与。多方参与意味着什么？这个账本不是一个人去记的，也不是一个中心化机构去记的，而是借助于互联网，由分散在全球各个角落的人一起记。第二个关键词是加密。加密的意思就是通过一个密码学的手段，保证你的账户不会被别人篡改。这就和我们银行账户密码类似。第三个关键词叫做分布式。分布式的意思是说，区块链这个多方参与的节点，实际上是分布在全球的任何一个网络节点里面，他不归属于一个特定的机构。总之，区块链就是记录信息和数据的分布式数字账本，该账本存储于对等网络的多个参与者之间，参与者可以使用加密签名将新的交易添加到现有交易链中，形成安全、连续、不变的链式数据结构，区块链并不是一项单一的技术创新，而是P2P网络技术、智能合约、共识机制、链上脚本、密码学等多种技术深度整合后实现的分布式账本技术。2.区块链的区块和链区块链本质上是一个去中心化的分布式账本，如果说区块链就是账本，那么构成区块链的每一个区块就是账本的每一页，这个帐本存在网络中各自节点的手里，而不是统一在一个中心里，并且是任何人都可以看得到的公开账本。区块链简单来说就是:区块链=区块+链，如图5-67所示。5-67区块和链的示意图3.区块链的分类区块链按照准入机制，根据节点加入或退出是否需要批准，我们把区块链分为公有链、私有链和联盟链，这些“链”都有着各自的特点和不同场景应用，如图5-68所示。5-68区块链的分类（1）公有链（Publicblockchain）公开的区块链，所有人都可以作为网络中的一个节点自由加入或退出，节点之间基于共识机制开展工作，是完全意义的去中心化区块链。公有链通常适用于虚拟货币、面向大众的电子商务、互联网金融等B2C、C2C或C2B等应用场景，比特币和以太坊等就是典型的公有链。（2）私有链(Publicblockchain)私有链是指其写入权限由某个组织和机构控制的区块链，参与节点的资格会被严格限制。一般用在企业内部，系统的运作规则根据企业要求进行设定，修改甚至是读取权限仅限于少数节点，同时仍保留着区块钱的真实性和部分去中心化的特性。私有链的应用场景一般是企业内部的应用，如数据库管理、审计等；在政府行业也会有一些应用，比如政府的预算和执行，或者政府的行业统计数据，这个一般来说由政府登记，但公众有权力监督。（3）联盟链(Consortiumblockchain)是一种多中心化或者部分去中心化的区块链，共识机制受某些指定节点控制，一般是由若干机构联合发起，比如行业内部，它是介于公有链和私有链之间，兼具部分去中心化的特性。联盟链和公有链相比，可以看成是“部分去中心化“，同时，因为节点数量得到了精简，它可以有更快的交易速度，更低的成本。一般来说，联盟链适合于机构间的交易、结算或清算等B2B场景。教师活动1.讲授区块链的定义与特征、区块和链的概念和区块链的分类。2.通过设问你知道如何记账本吗？，通过讨论分析，进一步加深对区块链的理解。学生活动2.积极思考，回答问题。3.参与互动讨论，理解区块链的概念。1.讲授教学法，介绍区块链的定义、基本特征分类等概念，使学生掌握区块链的概念。2.问题教学法，互动讨论区块链和普通记账技术的类比，促进学生对区块链概念的理解。教学环节教学内容教学活动策略与意图环节三了解区块链的发展历程(10分钟)5.5.2了解区块链的发展历程区块链起源于比特币，2008年11月1日，一位自称中本聪(SatoshiNakamoto)的人发表了《比特币:一种点对点的电子现金系统》一文，阐述了基于P2P网络技术、加密技术、时间戳技术、区块链技术等的电子现金系统的构架理念，这标志着比特币的诞生。两个月后理论步入实践，2009年1月3日第一个序号为0的创世区块诞生。几天后2009年1月9日出现序号为1的区块，并与序号为0的创世区块相连接形成了链，标志着区块链的诞生

。区块链诞生至今已有十余年，概括起来讲可以分为区块链1.0时代、区块链2.0时代、区块链3.0时代三个阶段，如图5-69所示。图5-69区块链发展的三个阶段1.区块链1.0时代2009年比特币的诞生标志着区块链1.0时代的到来，被称为区块链货币时代，作为所有交易的公共账簿。通过利用点对点网络和分布式时间戳服务器，区块链数据库能够进行自主管理。该时期的区块链技术主要应用在数字货币的兑换、转移和支付方面，以比特币为代表，主要是为了解决货币和支付手段的去中心化管理。2.区块链2.0时代2013年以太坊的出现标志着区块链2.0时代的到来。被称为区块链合约时代。以智能合约为代表，更宏观地为整个互联网应用市场去中心化，而不仅仅是货币的流通。可以利用区块链技术实现更多数字资产的转换，从而创造数字资产的价值。所有的金融交易、数字资产都可以被改造后在区块链上使用，包括股票、私募股权、众筹、债券、对冲基金、期货、期权等金融产品，或者数字版权、证明、身份记录、专利等数字记录。以太坊（英文Ethereum）是一个开源的有智能合约功能的公共区块链平台，通过其专用加密货币以太币提供去中心化的以太虚拟机来处理点对点合约。得益于以太坊开源、智能合约的特点，区块链技术在2.0时代得到快速发展，2015年经济学人发布《重塑世界的区块链技术》后，区块链技术在全球掀起一股金融科技狂潮。，3.区块链3.0时代2015年联盟链的出现标志着区块链3.0时代的到来，被称为区块链治理时代。以IBM主导诞生的全球第一个联盟链为代表，成立了开源组织Hyperleger（超级账本），底层技术为Fabric（超级账本框架）；国内也研发了自主联盟链Hyperchain，提供面向商业级的支撑能力。该时代是一个信息互联网向价值互联网转变的时代，是区块链技术和实体经济、实体产业相结合的时代，将链式记账、智能合约和实体领域结合起来，实现去中心化的自治，发挥区块链的价值，区块链技术在这一时代的应用将超越金融领域，可以广泛应用于政务、物流、医疗等各个领域。教师活动讲授区块链的发展历程。学生活动2.积极思考，回答问题。3.了解区块链的发展历程。讲授教学法，通过介绍区块链发展的主要历程，使学生了解区块链发展的标志性成果，知道区块链的发展脉络教学环节教学内容教学活动策略与意图环节四理解区块链的技术特征(15分钟)区块链中，交易信息以一个个信息块的形式记录，这些块以链条方式，按时间顺序连接起来。新生成的交易信息记录块，不断地被加到区块链中。区块链是一个账本，是一个不断增长的文件，每笔交易按时间顺序记录，它是分布式、去中心化的账本。区块链中的记录是永久性的，一旦交易记入区块链，它将永久存在，不会被删除。区块链中的记录是不可修改的，一旦交易记入区块链，就不能修改。区块链使用密码学技术将信息被锁定在区块链中以确保记录是安全的。区块链技术具有四个主要特征：去中心化、共识机制、可追溯性以及高度信任。第一，去中心化。区块链是由众多节点共同组成的点对点网状结构，不依赖第三方中介平台或硬件设施，没有中心管制，通过分布式记录和存储的形式，各个节点之间实现数据信息的自我验证、传递和管理。数据在每个节点互为备份，各节点地位平等共同维护系统功能，因此系统不会因为任意节点的损坏或异常而影响正常运行，使得基于区块链的数据存储具有较高的安全可靠性。第二，共识机制。共识机制主要指网络中的所有节点间如何达成共识的认证原则，去认定一份交易信息的有效性，保证信息的真实可靠。有了该机制，区块链应用中便无需依赖中心机构来鉴定和验证某一数值或交易。共识机制可以减少伪冒交易的发生，只有超过51%的节点成员达成共识，数据交易才能发生，有利于保证每份副本信息的一致性，建立适用于不同应用场景的交易验证规则，从而在效率与安全之间取得平衡。第三，可追溯性。区块链中的数据信息全部存储在带有时间戳的链式区块结构里，具有极强的可追溯性和可验证性。区块链中任意两个区块间都通过密码学方法相关联，可以追溯到任何一个区块的数据信息。第四，高度信任。区块链是建立信任关系的新技术，这种信任依赖于算法的自我约束，任何恶意欺骗系统的行为都会遭到其他节点的排斥和抑制。区块链技术具有开源、透明的特性，系统参与者能够知晓系统的运作规则和数据内容，任意节点间的数据交换通过数字签名技术进行验证，按照系统既定的规则运行，保证数据信任。教师活动1.讲授区块链的技术特征，主要介绍去中心化、共识机制、可追溯性以及高度信任四个主要特征。学生活动2.积极思考，回答问题。3.理解区块链的中心化、共识机制、可追溯性以及高度信任四个主要特征。4.思考记录1.讲授教学法，通过介绍区块链的技术特征，使学生理解其特点环节五了解区块链的典型应用(20分钟)5.5.4了解区块链的典型应用区块链自诞生以来，其应用领域日趋广泛，目前，区块链的应用已延伸到物联网、智能制造、供应链管理、数字资产交易、企业金融等多个领域，将为云计算、大数据、移动互联网等新一代信息技术的发展带来新的机遇，有能力引发新一轮的技术创新和产业变革。在对区块链技术有初步了解的情况下，本节介绍区块链在金融、物联网、存证防伪和知识产权等领域的应用，体会区块链技术的价值，如图5-70所示。图5-70区块链应用生态圈1.区块链在金融领域的应用在金融领域，区块链技术已在数字货币、支付清算、票据与供应链、信贷融资、金融交易、证券、保险、租赁等细分领域从理论探索走向实践应用。在企业级市场，区块链技术当前主要应用于企业间的关联交易、对账等活动。2017年，腾讯发布《腾讯区块链方案白皮书》，其中介绍了腾讯区块链的应用场景，腾讯金融“全牌照”布局逐步完成，在完成金融生态闭环建设后，腾讯金融未来的关键将应用区块链技术挖掘自身数据资源以及搭建应用场景，如图5-71所示。图5-71腾讯区块链的应用场景目前，我国金融领域主要利用区块链的去中心化、交易公开透明、不可篡改和共识机制的特点，在区块链数字票据交易平台、区块链ABS、贷款清算、跨境支付等领域取得了典型的应用成果，如图5-72所示。5-72区块链在金融领域的应用ABS融资模式是以项目所属的资产为支撑的证券化融资方式，即以项目所拥有的资产为基础，以项目资产可以带来的预期收益为保证，通过在资本市场发行债券来募集资金的一种项目融资方式。2.区块链在物联网领域的应用区块链在物联网领域的应用探索始于2015年左右，主要集中在物联网平台、设备管理和安全等应用领域，比较典型的应用领域包括，工业物联网、智能制造、车联网、农业、供应链管理、能源管理等，如图5-73所示。5-73区块链在物联网领域的应用通过区块链可以降低物流成本，追溯物品的生产和运送过程，并且提高管理的效率，目前国内外在智能制造、供应链管理等领域有一些比较成熟的应用。2017年6月8日，京东成立“京东品质溯源防伪联盟”，运用区块链技术搭建“京东区块链防伪追溯开放平台”，如图5-74所示。图5-74“京东品质溯源防伪联盟”方案3.区块链在存证防伪领域的应用在存证防伪领域，区块链可以通过哈希时间戳证明某个文件或者数字内容在特定时间的存在，加之其公开、不可篡改、可溯源等特性，为司法鉴证、身份证明、产权保护、防伪溯源