Εφαρμογή blockchain στην ανώτερη εκπαίδευση

Abstract

In recent years, blockchain technology has emerged as a promising solution for enhancing security, transparency, and efficiency across various sectors, including higher education and the labour market. Traditional methods of storing and verifying academic credentials face significant challenges, such as inefficiency, lack of trust, and vulnerability to fraud. This dissertation presents a comprehensive methodological framework for the application of blockchain in higher education, ensuring both functional effectiveness and compliance with legal, ethical, and user-driven requirements. The contributions of this dissertation are structured around three main pillars: (1) the development of a methodology for deriving non-functional and functional requirements, (2) the development of a methodology to ensure compliance with privacy and data protection regulations, and (3) the experimental implementation of the QualiChain educational platform in a university environment.The QualiChain platform, developed as part of the corresponding research project, was piloted at the School of Electrical and Computer Engineering (ECE) at the National Technical University of Athens (NTUA), involving over 100 students and faculty members. The pilot study provided direct insights into the usability, feasibility, and effectiveness of blockchain in managing academic credentials and student achievements. Within the context of this dissertation, the platform successfully demonstrated its ability to prevent certificate forgery, streamline verification processes, and integrate smart badges in a university setting to reward students for their academic progress. An in-depth analysis of Key Performance Indicators (KPIs) confirmed highly positive user feedback, while the lessons learned from the pilot highlight practical challenges and offer recommendations for improving blockchain-based educational systems.Beyond the experimental implementation, this dissertation examines the legal and ethical dimensions of adopting blockchain in higher education, with a particular focus on compliance with the General Data Protection Regulation (GDPR). Critical issues such as the right to data erasure, privacy concerns, and obtaining user consent are thoroughly analysed. Additionally, specific technical recommendations are formulated to guide universities in selecting appropriate blockchain parameters for future implementations. These recommendations ensure that the integration of blockchain into higher education remains both legally compliant and technically feasible.Finally, this dissertation proposes a set of policy recommendations aimed at supporting the sustainable adoption of blockchain in education. By bridging the gap between theoretical blockchain applications and their practical implementation, this work contributes to both academic discourse and real-world innovation, providing a clear strategic framework for universities seeking to leverage blockchain for academic credential management. Furthermore, the lack of real-world user evaluations in many existing blockchain-based educational systems underscores the originality and practical significance of this dissertation.

Τα τελευταία χρόνια, η τεχνολογία blockchain έχει αναδειχθεί ως μια πολλά υποσχόμενη λύση για τη βελτίωση της ασφάλειας, της διαφάνειας και της αποτελεσματικότητας σε διάφορους τομείς, συμπεριλαμβανομένης της ανώτατης εκπαίδευσης και της αγοράς εργασίας. Οι παραδοσιακές μέθοδοι αποθήκευσης και επαλήθευσης εκπαιδευτικών πιστοποιήσεων παρουσιάζουν σημαντικά προβλήματα, όπως αναποτελεσματικότητα, έλλειψη εμπιστοσύνης και ευπάθεια στην απάτη. Η παρούσα διατριβή παρουσιάζει ένα ολοκληρωμένο μεθοδολογικό πλαίσιο για την εφαρμογή του blockchain στην ανώτατη εκπαίδευση, διασφαλίζοντας τόσο τη λειτουργική αποτελεσματικότητα όσο και τη συμμόρφωση με νομικές και ηθικές απαιτήσεις, αλλά και τις απαιτήσεις των ιδίων των χρηστών. Η συνεισφορά της διπλωματικής έγκειται σε τρεις κύριους πυλώνες: (1) την ανάπτυξη μεθοδολογίας για την εξαγωγή μη λειτουργικών και λειτουργικών απαιτήσεων, (2) την ανάπτυξη μεθοδολογίας για τη διασφάλιση της συμμόρφωσης με κανονισμούς περί απορρήτου και προστασίας δεδομένων και (3) την πειραματική εφαρμογή της εκπαιδευτικής πλατφόρμας QualiChain σε ένα πανεπιστημιακό περιβάλλον.Η πλατφόρμα QualiChain, η οποία υλοποιήθηκε στο πλαίσιο του ομώνυμου ερευνητικού έργου, δοκιμάστηκε στη Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών (ΗΜΜΥ) του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου (ΕΜΠ), με τη συμμετοχή άνω των 100 φοιτητών και καθηγητών. Η πιλοτική δοκιμή παρείχε άμεσες πληροφορίες σχετικά με τη χρηστικότητα, τη βιωσιμότητα και την αποτελεσματικότητα του blockchain στη διαχείριση εκπαιδευτικών πιστοποιήσεων και επιτευγμάτων φοιτητών. Στο πλαίσιο της διατριβής, αποδείχτηκε με επιτυχία η δυνατότητά της πλατφόρμας να αποτρέπει την πλαστογράφηση πιστοποιητικών, να απλοποιεί τις διαδικασίες επαλήθευσης και να ενσωματώνει έξυπνα σήματα σε ένα πανεπιστημιακό περιβάλλον για την επιβράβευση της εκπαιδευτικής προόδου των φοιτητών. Η εις βάθος ανάλυση των Βασικών Δεικτών Απόδοσης επιβεβαίωσε την ιδιαίτερα θετική ανταπόκριση των χρηστών, ενώ παράλληλα, τα διδάγματα που προέκυψαν από την πιλοτική εφαρμογή επισημαίνουν πρακτικές προκλήσεις και παρέχουν προτάσεις για τη βελτίωση των εκπαιδευτικών συστημάτων που βασίζονται στο blockchain.Πέρα από την πειραματική εφαρμογή, η διατριβή εξετάζει τις νομικές και ηθικές διαστάσεις της υιοθέτησης του blockchain στην ανώτατη εκπαίδευση, εστιάζοντας ιδιαίτερα στη συμμόρφωση με τον Γενικό Κανονισμό για την Προστασία των Δεδομένων (ΓΚΠΔ). Αναλύονται σε βάθος κρίσιμα ζητήματα, όπως το δικαίωμα διαγραφής δεδομένων, οι ανησυχίες περί απορρήτου και η απόκτηση συγκατάθεσης από τους πιλοτικούς χρήστες. Παράλληλα, διατυπώνονται συγκεκριμένες τεχνικές συστάσεις που μπορούν μελλοντικά να καθοδηγήσουν τα πανεπιστήμια στην επιλογή των κατάλληλων τεχνικών παραμέτρων για ένα blockchain. Αυτές οι συστάσεις διασφαλίζουν ότι η εφαρμογή του blockchain στην ανώτατη εκπαίδευση παραμένει τόσο νομικά συμμορφωμένη όσο και τεχνικά εφικτή.Τέλος, η διατριβή προτείνει ένα σύνολο πολιτικών συστάσεων που αποσκοπούν στην υποστήριξη της βιώσιμης υιοθέτησης του blockchain στην εκπαίδευση. Μέσα από τη γεφύρωση του χάσματος μεταξύ θεωρητικών εφαρμογών του blockchain και της πρακτικής εφαρμογής του, η διατριβή συμβάλλει τόσο στον ακαδημαϊκό διάλογο όσο και στην καινοτομία της πραγματικής αγοράς, προσφέροντας ένα σαφές στρατηγικό πλαίσιο για τα πανεπιστήμια που επιθυμούν μελλοντικά να αξιοποιήσουν το blockchain για τη διαχείριση των ακαδημαϊκών πιστοποιήσεων. Μάλιστα, η έλλειψη πραγματικών αξιολογήσεων χρηστών σε πολλά υπάρχοντα εκπαιδευτικά συστήματα που βασίζονται στο blockchain υπογραμμίζει την πρωτοτυπία και την πρακτική σημασία της παρούσας διατριβής.