区块链技术原理与实践（微课版）-课程标准

《区块链技术原理》课程标准课程代码R02871233课程名称区块链技术原理课程性质专业必修课课程类型B理实一体化课程（理论教学+实践教学）学分3学时48适用专业区块链技术应用合作企业北京智谷星图科技有限公司教学方式B线上线下混合式考核类型考试课制订时间2023年06月制订人陶亚辉审核人张静一、课程定位1.课程在专业培养中的定位及作用《区块链技术原理》作为软件与大数据学院区块链技术应用专业的专业核心课，是对《区块链导论》课程的延伸，课程内容包括区块链组成原理及其各个模块的详细介绍。课程要求学生在知识要求方面对区块链核心组件有进一步的认知，并能通过典型程序设计语言进行功能实现，在素质方便要求学生初步具备程序员开发的任务工作以及问题解决能力，培养学生具备将区块链理念落地为代码的能力，本课程作为学生了解区块链组件的核心课程对后续区块链运维以及系统开发有知识准备以及铺垫的作用。2.本课程与其它课程的关系本课程的前导课程为《区块链导论》，通过前导课程的学习，学生已经具备使用开源平台区块链核心组件功能实现的能力。该课程后续课程有《区块链部署与运维》《智能合约设计与应用》，本课程对后续课程的支撑能力是区块链核心组件的理解能力。表1前导、后续课程一览表前导课程本课程后续课程《区块链导论》《区块链技术原理》《区块链部署与运维》《智能合约设计与应用》二、课程目标通过本课程的学习，培养学生使用典型程序开发语言进行区块链去中心化账本与存储模块、点对点网络模块、账户体系模块、分布式共识机制模块的所需的职业能力，形成基于模块化的区块链系统架构的基本思想，养成良好的实事求是、一丝不苟的工作作风习惯，培养动手能力、问题分析能力和沟通交流能力等，为今后从事区块链技术开发和设计奠定良好的基础。通过区块链的去中心思维融入，激发学生对新型技术的热情和兴趣，培养学生诚实、守信、坚忍不拔的性格和具备IT职业道德、职业素养的综合素质。课程具体目标为：1.知识目标（1）掌握区块链组成原理及模块组成架构（2）掌握区块链核心组件开发的基本工具使用方法（3）掌握区块链去中心化账本与存储模块开发与设计（4）掌握区块链点对点网络模块开发与设计（5）掌握区块链账户体系模块开发与设计（6）掌握区块链分布式共识机制模块开发与设计（7）掌握区块链智能合约基本概念以及部署方法（8）掌握区块链系统整体开发与设计方案2.能力目标（1）能够理解基于模块化的区块链系统架构（2）能够使用典型程序开发语言实现区块链去中心化账本与存储模块（3）能够使用典型程序开发语言实现区块链点对点网络模块（4）能够使用典型程序开发语言实现区块链账户体系模块（5）能够使用典型程序开发语言实现区块链分布式共识机制模块（6）能够使用典型程序开发语言实现区块链系统整体开发与设计3.素质目标（1）培养学生动手能力；（2）培养学生运用去中心思维开展工作的能力（3）提高学生沟通交流能力,良好的团队合作精神;（4）培养学生问题分析能力;（5）具有良好的IT职业道德、职业素养和职业规范；（6）诚实、守信、坚忍不拔的性格；（7）具有热爱科学、实事求是、严肃认真、一丝不苟、按时守信的工作作风。三、课程内容与要求本课程根据区块链应用操作员岗位能力要求，重构课程结构，形成了区块链技术原理的课程结构，主要内容包括：区块链基础、区块链账本组件、区块链通信组件、区块链账户组件、区块链通信组件、区块链共识机制、区块链系统整体设计，每个模块又由若干教学单元组成：区块链基础概念、区块链技术开发基础、区块链账本与区块功能实现、区块链账户体系实现、区块链交易实现、区块链账户和交易项目开发、区块链P2P通信基础与实现、Socket通信实现、Gossip网络实现、共识算法与PoW实现、智能合约部署、典型区块链系统整体设计，具体见表2所示：表2教学内容及要求序号模块/项目名称教学单元/子任务主要学习内容（知识点）对接典型工作任务要求或职业能力要求思政育人目标建议学时1模块一：区块链基础区块链基础概念1.区块链基础知识2.区块链核心技术区块链典型技术架构掌握区块链组成原理及模块组成架构能够理解基于模块化的区块链系统架构发挥主观能动性，自主查阅手册及资料42模块一：区块链基础区块链技术开发基础1.区块链开发环境准备2.Linux命令基础3.Python基础4.加密算法基础掌握区块链核心组件开发的基本工具使用方法遵守规范、利己利人。43模块二：区块链账本组件区块链账本与区块功能实现1.区块概念回顾2.区块存储的代码实现3.基于持久化进程的区块查询与存储功能实现掌握区块链去中心化账本与存储模块开发与设计能够使用典型程序开发语言实现区块链去中心化账本与存储模块掌握系统设计方法，培养严谨工作态度。44模块三：区块链账户与交易区块链账户体系实现1.账户概念与代码实现2.账户地址的代码实现掌握区块链账户体系模块开发与设计探索数据价值，倡导工匠精神45模块三：区块链账户与交易区块链交易实现1.账户间交易的代码实现2.账户交易验证的代码实现能够使用典型程序开发语言实现区块链账户体系模块保护个人隐私，维护国家安全46模块三：区块链账户与交易区块链账户和交易项目开发1.持久化区块与账户功能的代码实现能够使用典型程序开发语言实现区块链账户体系模块具有良好的IT职业道德、职业素养和职业规范分工协作，合作共赢。47模块四：区块链通信组件区块链P2P通信基础与实现1.区块链网络的基本概念2.基于Python的区块链网络开发掌握区块链点对点网络模块开发与设计探索技术创新，提倡创新精神48模块四：区块链通信组件Socket通信实现1.Socket基本概念2.基于Python的Socket功能开发能够使用典型程序开发语言实现区块链点对点网络模块精炼系统设计，培养严谨工作习惯49模块四：区块链通信组件Gossip网络实现1.Gossip网络的基本概念2.基于Python的Gossip网络实现掌握区块链点对点网络模块开发与设计发挥主观能动性，教导创新精神410模块五：区块链共识机制共识算法与PoW实现1.共识算法基本概念2.PoW共识的代码实现掌握区块链分布式共识机制模块开发与设计能够使用典型程序开发语言实现区块链分布式共识机制模块技术精炼，工匠精神理念深化411模块六：区块链智能合约组件智能合约部署1.智能合约的基本概念2.基于智能合约平台的合约操作掌握区块链智能合约基本概念以及部署方法个人品德，提倡明理守法412模块七：区块链系统整体设计典型区块链系统整体设计典型区块链系统整体设计能够使用典型程序开发语言实现区块链系统整体开发与设计学思结合、知行统一，勇于探索的创新精神。4四、教学方法建议全面落实立德树人根本任务，有机融入思想政治教育元素；采用理实一体化、线上线下混合式等教学模式，项目教学、任务驱动、案例教学等授课方式，合作式、讨论式、探究式等学习方法。鼓励和引导学生开展合作探究学习、自主学习、亲身实践学习等。五、课程实施条件1.师资团队要求主讲教师需具备扎实的区块链相关专业知识，熟悉教学和课程知识，需具备技术应用能力、教学设计能力、资源开发能力、教学实施能力。教学团队由一名团队带头人以及若干名专业骨干教师、专业课教师组成，要求主讲教师能够对所教学科进行思考，发掘和分析问题，掌握新的学习思维；能够根据学习情况，和学生进行有效的沟通交流，激发学生积极性，引导学生正确的学习态度；能够不断创新，根据学生的学习特点和目标来改进教学内容，提高教学效果。2.实践教学条件要求（1）计算机硬件要求:CPU主频>1.5GHz，内存容量>=2GB。（2）软件要求:Windows7或以上，VSCode、Pycharm、Postman等相关集成开发工具。（3）其他要求:本课程要求在多媒体实训室完成，以实现“做、学、教”一体化，同时要求安装多媒体教学软件。3.教学资源基本要求（1）教材选用与编写校企合作开发了新形态教材和校本讲义。《区块链技术原理》，陶亚辉主编，校本讲义，2022年8月。（2）课程资源的开发与利用校企共同开发了线上课程。超星课程平台；六、考核方式建议本课程注重学生平时学习过程，考核由素质性评价、知识性评价、技能性评价、创新性评价4部分组成，其中创新性评价为附加奖励项，具体如表3所示。表2各项考核内容与比例序号考核环节考核内容比例1素质性评价编码规范、文档规范、职业素养、岗位认知、学习态度等20%2知识性评价作业+单元测验（含期中考试）+期末考试40%3技能性评价各模块任务实训40%1．素质性评价对学生课堂中编码和流程的规范程度进行评价打分，通过问卷等方式对学生的职业素养认知和专业岗位认知进行考核。同时对学生出现迟到、早退，仪容不整，不带书本、从事与课堂教学无关事项、打瞌睡、不参与团组活动以及其他学习主动性明显不足现象的，每次扣1分；无故旷课、严重影响课堂秩序的，每次扣2分，直至该项素质性评价成绩扣完。如一课程缺课累计达总课时的三分之一及以上者，依照学院《学生学分制学籍管理规定》第十一条，该课程成绩按零分计，直接重修。2．知识性评价每完成一个单元教学任务后应进行一次课堂小测验；单元测验、期末成绩按30:70（百分制）计入知识性评价成绩。3．技能性评价表4课程技能考核各模块占比一览表编号模块名称考核比例模块1区块链基础10%模块2区块链账本组件10%模块3区块链账户与交易10%模块4区块链通信组件10%模块5区块链共识机制10%模块6区块链智能合约组件20%模块