Dạy học xác suất và thống kê cho học viên chuyên ngành trinh sát kỹ thuật tại học viện khoa học quân sự theo hướng tích hợp với lý thuyết thông tin tt

Tiêu chí và kết quả đánh giá mức độ đạt được trong việc rèn luyện KNNN của HV trong dạy học XSTK theo hướng TH với LTTT thông qua dự án “Quy luật hành văn của một số văn bản đặc thù”.. T

- -

NGUYỄN VĂN ĐẠI

DẠY HỌC XÁC SUẤT VÀ THỐNG KÊ CHO

HỌC VIÊN CHUYÊN NGÀNH TRINH SÁT KỸ THUẬT TẠI HỌC VIỆN KHOA HỌC QUÂN SỰ THEO HƯỚNG

TÍCH HỢP VỚI LÝ THUYẾT THÔNG TIN

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

HÀ NỘI - 2020

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN KHOA HỌC GIÁO DỤC VIỆT NAM

- -

NGUYỄN VĂN ĐẠI

DẠY HỌC XÁC SUẤT VÀ THỐNG KÊ CHO

HỌC VIÊN CHUYÊN NGÀNH TRINH SÁT KỸ THUẬT TẠI HỌC VIỆN KHOA HỌC QUÂN SỰ THEO HƯỚNG

TÍCH HỢP VỚI LÝ THUYẾT THÔNG TIN

Chuyên ngành: Lý luận và Phương pháp dạy học bộ môn Toán

LỜI CAM ĐOAN

Tác giả xin cam đoan luận án “Dạy học Xác suất và thống kê cho học viên

chuyên ngành Trinh sát Kỹ thuật tại Học viện Khoa học Quân sự theo hướng tích hợp với Lý thuyết thông tin” là công trình nghiên cứu của riêng tác giả Các số liệu, kết quả

nghiên cứu trong luận án là mới, trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác trước đó

Hà Nội, ngày tháng năm 2020

Tác giả luận án

Nguyễn Văn Đại

LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin chân thành cảm ơn đến lãnh đạo Viện Khoa học Giáo dục Việt Nam, Trung tâm đào tạo và bồi dưỡng cùng các phòng ban chức năng của Viện Khoa học Giáo dục Việt Nam đã hỗ trợ, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi trong thời gian tác giả làm nghiên cứu sinh

Tác giả xin gửi lời cảm ơn các thầy cô thuộc chuyên ngành Lý luận và Phương pháp dạy học bộ môn toán, các thầy cô ở hội đồng các cấp đã tận tình dạy dỗ, giúp đỡ tác giả hoàn thành luận án

Nhân dịp này, tác giả cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Đỗ Tiến Đạt, TS Phan Thị Luyến, TS Đặng Chiểu, những thầy, cô đã tận tình hướng dẫn, dìu dắt tác giả trong suốt thời gian qua

Tác giả xin chân thành cảm ơn đến Ban Giám đốc, Ban Chủ nhiệm khoa Khoa học Cơ Bản của Học viện Khoa học Quân sự đã hết sức tạo mọi điều kiện thuận lợi để tác giả chuyên tâm vào làm luận án

Cuối cùng, tác giả xin chân thành cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp và gia đình luôn động viên, giúp đỡ để tác giả hoàn thành luận án này

Hà Nội, ngày tháng năm 2020

Tác giả

Nguyễn Văn Đại

MỤC LỤC

Trang MỞ ĐẦU 1

1 Lí do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu của luận án 4

3 Nhiệm vụ nghiên cứu 4

4 Phạm vi nghiên cứu 4

5 Khách thể và đối tượng nghiên cứu 4

6 Giả thuyết khoa học 5

7 Các phương pháp nghiên cứu 5

8 Dự kiến những đóng góp mới của luận án 5

9 Các vấn đề đưa ra bảo vệ 6

10 Cấu trúc luận án 6

Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 7

1.1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu 7

1.1.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 7

1.1.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam 10

1.2 Những nét chính về học viên chuyên ngành Trinh sát Kỹ thuật 13 1.2.1 Nhiệm vụ, mục tiêu đào tạo, định hướng đổi mới về nội dung và phương pháp dạy học tại Học viện Khoa học Quân sự

13 1.2.2 Đặc điểm tâm sinh lý của học viên chuyên ngành Trinh sát Kỹ thuật…… 14

1.2.3 Đặc điểm về học tập của học viên chuyên ngành Trinh sát Kỹ thuật…… 14

1.2.4 Đặc điểm nghề nghiệp của người lính Trinh sát Kỹ thuật……… 15

1.2.5 Kỹ năng nghề nghiệp của người lính Trinh sát Kỹ thuật………… 15

1.3 Một số vấn đề cơ bản về Lý thuyết thông tin và vai trò của Lý thuyết thông tin trong Trinh sát Kỹ thuật 21 1.3.1 Một số khái niệm 21

1.3.2 Mô hình thông tin liên lạc 27

1.3.3 Vai trò của Lý thuyết thông tin trong Trinh sát Kỹ thuật ………… 30

1.4 Nội dung, chương trình giảng dạy Xác suất và thống kê cho học viên chuyên ngành Trinh sát Kỹ thuật tại Học viện Khoa học Quân sự và vai trò của Xác suất và thống kê với lý thuyết thông tin

31

1.4.1 Nghiên cứu nội dung, chương trình giảng dạy Xác suất và Thống kê ở một số Học viện đào tạo nghề nghiệp có Lý thuyết thông tin

31

1.4.2 Nội dung, chương trình giảng dạy Xác suất và thống kê cho học viên

chuyên ngành Trinh sát Kỹ thuật tại Học viện Khoa học Quân sự

32

1.4.3 Vai trò của Xác suất và thống kê trong Lý thuyết thông tin và trong

việc rèn luyện kỹ năng nghề nghiệp cho người lính Trinh sát Kỹ thuật

53

1.6 Thực trạng dạy học Xác suất và Thống kê cho học viên chuyên ngành Trinh sát Kỹ thuật tại Học viện Khoa học Quân sự theo hướng tích hợp với Lý thuyết thông tin

58

1.6.1 Mục đích, nội dung, đối tượng và phương pháp khảo sát………… 58

1.6.2.1 Thực trạng về việc dạy học Xác suất và Thống kê theo hướng tích hợp với Lý thuyết thông tin của giảng viên

1.6.2.3 Đánh giá của giảng viên chuyên ngành về mức độ và hiệu quả sử dụng Xác suất và Thống kê trong học tập các môn học về Lý thuyết thông tin của học viên

Chương 2 BIỆN PHÁP DẠY HỌC XÁC SUẤT VÀ THỐNG KÊ CHO HỌC

VIÊN CHUYÊN NGÀNH TRINH SÁT KỸ THUẬT TẠI HỌC VIỆN KHOA HỌC QUÂN SỰ THEO HƯỚNG TÍCH HỢP VỚI

LÝ THUYẾT THÔNG TIN

67

2.1 Định hướng xây dựng các biện pháp 67

2.2 Một số biện pháp dạy học Xác suất và Thống kê cho học viên chuyên ngành Trinh sát Kỹ thuật tại Học viện Khoa học Quân sự theo hướng tích hợp với Lý thuyết thông tin

3.3.3 Phương pháp thống kê Toán học 124

3.3.4 Phương pháp nghiên cứu trường hợp 125

3.3.5 Xây dựng phương thức và tiêu chí đánh giá 125

3.4 Nội dung thực nghiệm 135

3.4.1 Tài liệu thực nghiệm sư phạm 135

3.4.2 Tập huấn cho giảng viên Toán tại Học viện Khoa học Quân sự về dạy học Xác suất và Thống kê theo hướng tích hợp với Lý thuyết thông tin (thực nghiệm biện pháp 5) 135 3.4.3 Cách thức tiến hành thực nghiệm sư phạm 135

3.5 Kết quả thực nghiệm sư phạm 136

3.5.1 Kết quả thực nghiệm sư phạm vòng 1 136

3.5.2 Kết quả thực nghiệm sư phạm vòng 2 140

3.5.3 Đánh giá sự tiến bộ về nhận thức, khả năng vận dụng kiến thức Xác suất và Thống kê vào trong chuyên ngành học và mức độ thành thạo các kỹ năng nghề nghiệp của học viên thông qua một số trường hợp điển hình 146 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 152

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 153

MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ 155 TÀI LIỆU THAM KHẢO 156

PHỤ LỤC 160

DANH MỤC CÁC BẢNG Trang

Bảng 1.4 Kết quả khảo sát về số lượng ví dụ và bài tập XSTK có liên

quan với LTTT tại HVKTMM, HVKTQS, HVBCVT

Bảng 1.10 Mối quan hệ kiến thức liên môn XSTK – LTTT và những vấn đề

TH trong giảng dạy XSTK TH với LTTT

47

Bảng 1.11 Các KNNN cần rèn luyện cho HV CN TSKT thông qua dạy học

XSTK theo hướng TH với LTTT

54

Bảng 1.12 Kết quả điều tra nhận thức của GV dạy XSTK về vai trò của

XSTK trong LTTT và thực trạng về việc dạy học môn XSTK theo hướng TH với LTTT

59

Bảng 1.13 Điều tra mức độ lĩnh hội kiến thức và kỹ năng vận dụng của HV

CN TSKT sau khi kết thúc học phần XSTK

60

Bảng 1.14 Vấn đề nhận thức của HV về vai trò của XSTK đối với các môn

học về LTTT và thực tiễn công việc

61

Bảng 1.15 Đánh giá của GV CN về mức độ và hiệu quả sử dụng XSTK

trong học tập các môn học về LTTT của HV

62

Bảng 1.16 Kết quả khảo sát thực trạng việc rèn luyện các KNNN cho HV

CN TSKT thông qua dạy học XSTK

63

Bảng 1.17 Kết quả khảo sát thực trạng việc rèn luyện các KNNN của HV CN

TSKT thông qua dạy học XSTK

63

Bảng 2.1 Bảng phân phối tần suất xuất hiện các ký chữ cái trong bản mã 75

Bảng 3.1 Tiêu chí đánh giá kết quả rèn luyện KNNN của HV thông qua

dự án “Quy luật hành văn của một số văn bản đặc thù”

126

Bảng 3.2 Tiêu chí đánh giá kết quả rèn luyện KNNN của HV thông qua

dự án “khám phá mật mã Uni liên quân Mỹ - Hàn Quốc bằng

130

thống kê toán”

Bảng 3.3 Tiêu chí và kết quả đánh giá mức độ đạt được trong việc rèn

luyện KNNN của HV trong dạy học XSTK theo hướng TH với LTTT (thông qua dự án “Quy luật hành văn của một số văn bản đặc thù”)

139

Bảng 3.4 Tiêu chí và kết quả đánh giá mức độ đạt được trong việc rèn

luyện KNNN của HV trong dạy học XSTK theo hướng TH với LTTT (thông qua dự án “khám phá mật mã Uni liên quân Mỹ - Hàn Quốc bằng thống kê toán”.)

145

Bảng 3.6 Kết quả rèn luyện và mức độ đạt được của các KNNN đối với HV

Hà Quang T

148

Bảng 3.7 Kết quả rèn luyện và mức độ đạt được của các KNNN đối với HV

Trương Văn Th

149

Bảng 3.8 Kết quả rèn luyện và mức độ đạt được của các KNNN đối với HV

Nguyễn Văn B

149

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Trang

Hình 1.1 Mô hình LTTT theo quan điểm Shannon……… 27

Hình 1.2 Mô hình LTTT đơn giản ……… 27

Hình 1.3 Mô hình tích hợp đa môn 45

Hình 1.4 Mô hình tích hợp liên môn 45

Hình 1.5 Mô hình tích hợp xuyên môn 46

Hình 1.6 Mô hình TH liên môn giữa XSTK với LTTT 46

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

1.1 Giáo dục đào tạo có vai trò quan trọng bậc nhất đối với quá trình phát

triển xã hội, là nhân tố quyết định sự thành bại của một quốc gia, nhất là trong giai đoạn khoa học công nghệ đang phát triển hết sức mạnh mẽ như hiện nay Từ nhận

thức đó, Đảng và Nhà nước ta đã coi “Phát triển giáo dục là quốc sách hàng đầu Đổi

mới căn bản, toàn diện nền giáo dục Việt Nam theo hướng chuẩn hoá, hiện đại hoá, xã hội hoá, dân chủ hóa và hội nhập quốc tế, trong đó, đổi mới cơ chế quản lý giáo dục, phát triển đội ngũ giảng viên và cán bộ quản lý là khâu then chốt Tập trung nâng cao chất lượng giáo dục, đào tạo, coi trọng giáo dục đạo đức, lối sống, NL sáng tạo, KN thực hành, khả năng lập nghiệp” Điều 7 của Luật Giáo dục năm 2019 có nêu:

“Phương pháp giáo dục phải khoa học, phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, tư duy sáng tạo của người học Đào tạo người học phát triển toàn diện về đức, trí, thể, mỹ; có tri thức, kỹ năng, trách nhiệm NN; có khả năng nắm bắt tiến bộ khoa học và công nghệ tương xứng với trình độ đào tạo, khả năng tự học, sáng tạo, thích nghi với môi trường làm việc; có tinh thần lập nghiệp, có ý thức phục vụ Nhân dân” Quan

điểm đó khẳng định rằng: Đào tạo phải được gắn với nhu cầu và sự phát triển của xã hội Điều này đặt ra yêu cầu cho hệ thống giáo dục nói chung và hệ thống giáo dục cao đẳng, đại học nói riêng phải có sự thay đổi để đáp ứng yêu cầu và nhiệm vụ đào tạo nguồn nhân lực có chất lượng phục vụ cho phát triển đất nước

1.2 Trong giai đoạn hiện nay, tình hình thế giới và khu vực có nhiều biến

động tiêu cực, nhất là tình hình trên biển Đông Để giữ vững chủ quyền đất nước và chủ quyền biển đảo thì một trong những điều cần làm là phải hiện đại hóa Quân đội, tức là hiện đại hóa con người và hiện đại hóa trang thiết bị khí tài quân sự, mà trong

đó lực lượng TSKT đóng góp một vai trò quan trọng Nhiệm vụ chính của lực lượng TSKT là khám phá mã truyền tin, thám mã và giải mã để thu thập thông tin đối phương, từ đó xử lý số liệu, ra tin, kịp thời báo cáo, tư vấn cho cấp trên để cấp trên

có đối sách hợp lý Nhận thức rõ vai trò của lực lượng TSKT, Quân ủy Trung ương

đã đề ra các Nghị quyết về công tác giáo dục và đào tạo, đặc biệt có nghị quyết về

“Xây dựng lực lượng TSKT trong tình hình mới, trong đó nhấn mạnh tiếp tục đổi

mới chương trình, nội dung đào tạo và nâng cao chất lượng đội ngũ cán bộ ngành TSKT” Việc phát triển đội ngũ cán bộ, sỹ quan TSKT có NL đáp ứng yêu cầu và

nhiệm vụ trong tình hình mới là một trong những nhiệm vụ quan trọng của HVKHQS

Trên cơ sở nhiệm vụ Quân đội giao cho, HVKHQS đã xây dựng và tích cực

thực hiện đề án "Đổi mới quy trình, chương trình, nội dung đào tạo cán bộ các cấp tại

Học viện, trong đó nòng cốt là đào tạo cán bộ CN TSKT" Học viện yêu cầu các GV,

cán bộ tham gia giảng dạy phải cải tiến nội dung chương trình và phương pháp giảng

dạy cho phù hợp với đối tượng đào tạo, cần chú ý đến các hoạt động NN của HV, tăng cường gắn lý thuyết và thực hành với thực tiễn liên quan đến NN để HV hiểu rõ hơn các thuật ngữ, các sự việc và hiện tượng trong công việc sau khi ra trường

1.3 HVKHQS có nhiệm vụ đào tạo HV các ngành về Khoa học quân sự, TSKT và

ngoại ngữ phục vụ cho Quân đội Một trong những nhiệm vụ hàng đầu của trường HVKHQS trong giai đọan hiện nay là đào tạo và phát triển ngành TSKT Mục tiêu đào tạo đội ngũ HV, cán bộ chiến sỹ CN TSKT có phẩm chất bản lĩnh chính trị vững vàng, tuyệt đối trung thành sự lãnh đạo của Đảng và Quân đội, giỏi về chuyên môn nghiệp vụ, có NL giải quyết các vấn đề thực tiễn, nhất là thực tiễn chiến đấu và làm chủ được trang thiết bị, khí tài quân sự, sẵn sàng nhận và hoàn thành mọi nhiệm

vụ được giao để đáp ứng ngày càng cao công cuộc xây dựng và bảo vệ Tổ quốc Công việc chính của người lính TSKT là thu thập thông tin đối phương, thám mã, giải mã tin tức thu thập được, phân tích số liệu, ra tin, báo cáo kết quả cho chỉ huy cấp trên Để làm tốt công việc đó, HV CN TSKT cần được trang bị đầy đủ, hệ thống các kiến thức cần thiết và có sự kết hợp đồng bộ, có khoa học của nhiều môn học, từ các môn học đại cương đến các môn học CN để nâng cao hiệu quả đào tạo Điển hình như kiến thức về Lý thuyết thông tin (Lý thuyết truyền tin, mật mã, thám mã, giải mã), kiến thức về trang thiết bị, kiến thức về toán học, ngôn ngữ học, công nghệ thông tin, mà trong đó XSTK là một trong những học phần đóng vai trò quan trọng để thực hiện yêu cầu nói trên XSTK là công cụ chủ yếu nhất để khám phá mật mã, nhưng đặc thù của những hệ mã khác nhau lại có cách khám phá khác nhau,

do đó đòi hỏi người dạy XSTK phải có phương pháp giảng dạy phù hợp cho từng đối tượng và dạy cho người học biết cách làm thống kê Tuy nhiên hiện nay, việc dạy

và học XSTK tại HVKHQS vẫn còn một số hạn chế, chưa đáp ứng được những mục tiêu trên, quá trình giảng dạy chưa phát huy được tính chủ động sáng tạo của HV, nội dung kiến thức XSTK chưa có sự gắn kết với kiến thức LTTT và thực tế NN, làm cho người học không nhận thấy được ý nghĩa thực tiễn của môn học

1.4 Lý thuyết thông tin (theo mục tiêu đào tạo tại HVKHQS) bao gồm các lĩnh

vực: Lý thuyết truyền tin, thu tin, mật mã, thám mã, giải mã LTTT là một trong những học phần học quan trọng và có vai trò hỗ trợ đắc lực cho công việc của người lính TSKT Trong LTTT nói chung và lý thuyết mã hóa nói riêng, thì lý thuyết về XSTK có vai trò hết sức quan trọng, đóng vai trò là nền móng Để minh chứng cho điều này, ta xét một số tình huống sau: Giả sử có một bản tin cần gửi đến nơi nhận, để đảm bảo tối ưu trong truyền tin, người ta thường sử dụng mã nén, tuy nhiên trước khi nén, nếu kết quả khảo sát xác suất các tin của nguồn là khá giống nhau thì có nghĩa việc nén sẽ không có tác dụng Hoặc xét một bản mã thuộc một hệ mã mật nào đó, khảo sát xác suất xuất hiện của các ký tự thuộc bản mã là khá sàn đều thì có thể tạm kết luận hệ mã có độ mật rất cao Nhờ những ứng dụng của lý thuyết XSTK mà ta có thể

đánh giá được chất lượng của một hệ thống mã hóa, hoặc khảo sát, đánh giá nguồn tin trước khi có những bước xử lý tiếp theo Một số ứng dụng trực tiếp của lý thuyết XSTK trong LTTT đó là: Sử dụng XSTK để tính tần suất xuất hiện các chữ cái trong mỗi ngôn ngữ phục vụ cho công việc thám mã, tính chỉ số trùng hợp của xâu văn bản

để tìm ra quy luật hành văn và nhận dạng thể loại văn bản, sử dụng XSTK để tính độ bất định của thông tin (Entropy), ứng dụng XSTK vào lập mã nguồn (mã nén dữ liệu) như mã nguồn thống kê tối ưu của Shannon và Huffman, ứng dụng XSTK để tham mã

và giải mã mật, …

Trong vài thập kỷ trở lại đây, nhờ những ứng dụng mạnh mẽ của khoa học và công nghệ trong lĩnh vực truyền thông mà nhiều chuẩn truyền tin mới ra đời Việc ứng dụng những chuẩn truyền tin mới của các đối tượng trinh sát (địch) đã gây không ít khó khăn cho ngành TSKT Để thu thập, xử lý số liệu và ra tin với các nguồn sử dụng những chuẩn truyền tin thì phải khám phá được các lớp mã truyền tin trên đó Khám phá mã truyền tin nằm trong khâu xử lý của lực lượng TSKT, công tác khám phá mã truyền tin là quá trình tập hợp, phân tích, giải điều chế các tín hiệu để xác định các đồng bộ, khởi điểm bản mã và khám phá các lớp mã truyền tin được thực hiện trên đó Kết quả khám phá mã truyền tin là bản rõ hoặc bản mã mật nào đó Công tác khám phá mã truyền tin có vai trò quan trọng đối với lực lượng TSKT, vì nếu không khám phá được mã truyền tin thì không có số liệu cho công tác xử lý, ra tin và không có dữ liệu cho công tác thám mã Nghiên cứu khám phá mã truyền tin là nhiệm vụ quan trọng, không thể thiếu trong TSKT Tuy nhiên, đây là công việc vô cùng khó khăn đối với lực lượng TSKT trên cả phương diện lý thuyết và thực hành, công việc khám phá mã truyền tin liên quan đến nhiều lĩnh vực như tin học, ngôn ngữ học, ngoại ngữ và toán học, trong đó có lý thuyết về XSTK

Đã có nhiều đề tài nghiên cứu về dạy học XSTK cho cả đối tượng THPT, cao

đẳng và đại học Một số đề tài nghiên cứu tiêu biểu như: “Dạy học Xác suất – Thống

kê ở Đại học Y”; “Dạy học Thống kê ở Trường Đại học Cảnh sát nhân dân theo hướng gắn với thực tiễn NN”; “Dạy học Xác suất – Thống kê theo hướng tăng cường vận dụng toán học vào thực tiễn cho sinh viên khối Kinh tế, Kỹ thuật”; “Dạy học Xác suất

và thống kê cho sinh viên ngành Kế toán của các trường Cao đẳng Công nghiệp theo hướng phát triển NL NN”, Tuy nhiên, hiện nay vẫn chưa có công trình nào nghiên

cứu về dạy học XSTK gắn với thực tiễn NN cho HV CN TSKT tại HVKHQS Mặt khác từ thực tiễn đào tạo NN cho HV CN TSKT tại HVKHQS và đặc điểm NN của

HV đã xuất hiện một số đòi hỏi cần giải quyết, đó là dạy cái gì cho HV, dạy như thế nào, HV cần trang bị kiến thức gì, những hiểu biết gì để họ làm tốt hơn công việc thực

tế được giao tại đơn vị Những yêu cầu đó liên quan trực tiếp đến XSTK và LTTT; kiến thức về XSTK là nền tảng, là công cụ phục vụ cho các môn học về LTTT và có nhiều ứng dụng trong công việc thực tiễn Với yêu cầu NN của HV, việc lựa chọn dạy học

XSTK theo hướng TH với LTTT là vấn đề cần được quan tâm nghiên cứu đưa vào giảng dạy nhằm rèn luyện các KNNN cho HV

Từ những lí do đó, với mong muốn góp phần nâng cao hiệu quả giảng dạy và học tập

XSTK tại HVKHQS, chúng tôi lựa chọn đề tài nghiên cứu: “Dạy học Xác suất và thống kê

cho học viên chuyên ngành Trinh sát Kỹ thuật tại Học viện Khoa học Quân sự theo hướng tích hợp với Lý thuyết thông tin”

2 Mục đích nghiên cứu của luận án

Đề xuất một số biện pháp dạy học XSTK cho HV CN TSKT tại HVKHQS theo hướng TH với LTTT nhằm rèn luyện các KNNN cho HV

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài được thể hiện qua việc trả lời các câu hỏi nghiên cứu sau:

- Đặc điểm NN của HV và các chuyên gia CN TSKT như thế nào?

- XSTK và LTTT có vai trò gì trong TSKT? Những kiến thức XSTK và LTTT nào cần thiết cho CN TSKT?

- Căn cứ nào để lựa chọn dạy học XSTK theo hướng TH với LTTT cho HV CN TSKT?

- Với đặc điểm NN của HV CN TSKT thì TH giữa XSTK với LTTT như thế nào? Cách thức TH? Vấn đề TH?

- Thực trạng dạy học XSTK ở HVKHQS theo hướng TH với LTTT như thế nào?

- Có thể đề xuất được những BPSP nào trong việc dạy học XSTK theo hướng

TH với LTTT nhằm rèn luyện KNNN cho HV CN TSKT ở HVKHQS?

- Những biện pháp đề xuất có khả thi và hiệu quả không? Có đáp ứng mục tiêu giáo dục và đào tạo ở HVKHQS hay không?

Quá trình dạy học XSTK tại HVKHQS

5.2 Đối tượng nghiên cứu

Quá trình dạy học XSTK tại HVKHQS theo hướng TH với LTTT để rèn luyện KNNN cho HV CN TSKT

6 Giả thuyết khoa học

Trên cơ sở mục tiêu, nhiệm vụ của học phần XSTK đối với CN TSKT tại HVKHQS, nếu xây dựng được các biện pháp dạy học XSTK theo hướng TH với LTTT

và sử dụng hợp lí các biện pháp đó trong quá trình dạy học sẽ góp phần rèn luyện các KNNN cho HV CN TSKT được tốt hơn

7 Các phương pháp nghiên cứu

Đề tài sử dụng một số phương pháp nghiên cứu sau:

7.1 Phương pháp nghiên cứu lý luận

Thu thập, tổng hợp, phân tích, so sánh, nghiên cứu, hệ thống hóa các nguồn tài liệu về giáo dục đại học, giáo dục NN và các kết quả nghiên cứu liên quan tới đề tài Các văn kiện của Đảng, Nhà nước và Quân đội liên quan tới đề tài

7.2 Phương pháp điều tra, quan sát

- Thu thập, khai thác và xử lí dữ liệu nhằm tìm hiểu thêm về CN TSKT được

đào tạo tại HVKHQS

- Khảo sát, dự giờ, phân tích thực trạng việc dạy học XSTK theo hướng TH với LTTT tại HVKHQS trước, trong và sau khi thực hiện các BPSP

- Phỏng vấn các chuyên gia, các GV và HV của HVKHQS có liên quan đến CN đào tạo về tình hình dạy học XSTK theo hướng TH với LTTT và tính hiệu quả của PPDH đó

7.3 Phương pháp tổng kết kinh nghiệm

Tổng kết kinh nghiệm của các đồng nghiệp và bản thân trong quá trình dạy học XSTK theo hướng TH với LTTT cho HV CN TSKT

7.4 Phương pháp chuyên gia

Xin ý kiến các chuyên gia nhằm làm sáng tỏ một số nhận định về hệ thống các

KNNN của người lính TSKT, chất lượng dạy học XSTK theo hướng TH với LTTT cho HV

CN TSKT và tính đúng đắn của những biện pháp dạy học đã được đề xuất trong luận án

7.5 Phương pháp nghiên cứu trường hợp

Chọn một số HV hoặc nhóm HV CN TSKT để theo dõi sự phát triển KNNN trong dạy học XSTK theo hướng TH với LTTT thông qua việc sử dụng các biê pháp

sư phạm đã đề xuất

7.6 Thực nghiệm sư phạm

Thực nghiệm sư phạm nhằm khẳng định tính khả thi và hiệu quả của các BPSP

đã đề xuất trong luận án

8 Những đóng góp mới của luận án

Dạy học XSTK gắn với LTTT phục vụ yêu cầu đào tạo NN cho HV CN TSKT tại HVKHQS

8.1 Về mặt lý luận

- Luận án phân tích, làm rõ hệ thống các KNNN cần thiết của người lính TSKT

và đề xuất hệ thống 9 KNNN cần được rèn luyện thông qua dạy học XSTK theo hướng

TH với LTTT

- Luận án làm rõ về mối liên hệ và vai trò của XSTK với LTTT, vai trò của LTTT với

CN TSKT

- Đề ra cách thức TH, vấn đề TH XSTK với LTTT

- Làm rõ thêm vai trò quan trọng của việc dạy học XSTK theo hướng TH với LTTT cho HV CN TSKT trong giai đoạn hiện nay

- Luận án đề xuất một số biện pháp dạy học XSTK ở HVKHQS theo hướng TH với LTTT, những biện pháp này được kiểm nghiệm qua thực nghiệm sư phạm

- Nâng cao chất lượng dạy học XSTK tại HVKHQS, đáp ứng chuẩn đầu ra của HV

Chương 1 Cơ sở lí luận và thực tiễn

Chương 2 Biện pháp dạy học Xác suất và Thống kê cho học viên chuyên ngành Trinh sát Kỹ thuật tại Học viện Khoa học Quân sự theo hướng tích hợp với Lý thuyết thông tin

Chương 3 Thực nghiệm sư phạm

Chương 1

CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN

1.1 Tổng quan về vấn đề nghiên cứu

1.1.1 Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài

a) Một số công trình nghiên cứu về DHTH trong đào tạo NN ở nước ngoài

Các nghiên cứu tổng hợp, đôi khi được gọi là nghiên cứu TH hay nghiên cứu liên ngành, kết hợp nhiều hoạt động khác nhau một cách toàn diện, cho phép sinh viên phát triển sự hiểu biết sâu rộng về một chủ đề nào đó

Các nhà giáo dục trên thế giới, đặc biệt là ở các nước tiên tiến như: Mỹ, Anh, Đức, Thụy Điển, Bỉ, Australia, Trung Quốc, Ấn Độ, Hàn Quốc, Singapore đã nghiên cứu về giảng dạy TH cho cả đối tượng học sinh phổ thông và sinh viên đào tạo nghề Chẳng hạn như:

Tại Ấn Độ, năm 2010, trong bài báo “introducing integrated teaching in

undergraduate medical curriculum” [55], các tác giả: Dr Madhuri S Kate, Ujjwala J

Kulkarni, Dr Avinash Supe, Dr Y.A.Deshmukh đã công bố kết quả nghiên cứu, thiết

kế và thử nghiệm phương pháp DHTH kiến thức theo chiều dọc khóa học cho sinh viên đại học y khoa Chương trình giảng dạy TH được thử nghiệm cho 23 sinh viên từ năm thứ 2 trong CN đái tháo đường của trường đại học Y MGM, Navi Mumbai, Ấn Độ Các sinh viên được dạy về khoa học cơ bản, sinh lý học, chẩn đoán, thực hành trong phòng thí nghiệm và các khía cạnh lâm sàng khác của bệnh đái tháo đường Kết quả là phương pháp giảng dạy TH có hiệu quả hơn so với phương pháp truyền thống, được các GV cũng như sinh viên chấp nhận, sinh viên nắm bệnh lý lâm sàng tốt hơn và nâng

cao kỹ năng chẩn đoán của sinh viên

Ở Trung Quốc, tại hội nghị Quốc tế lần 3 về quản lý, giáo dục, thông tin và kiểm soát năm 2015, tác giả Dayong Huo đã trình bày nghiên cứu của mình về phương pháp giảng dạy TH dựa trên mô phỏng ứng dụng trong đào tạo nghề cho sinh viên CN

kỹ thuật thông qua bài báo “Integrated Teaching Methods based on Simulation

Applied in Technical Colleges” [42] Theo tác giả, để phát triển NL chuyên môn của

sinh viên, các trường dạy nghề sử dụng phương pháp giảng dạy dựa trên mô phỏng kết hợp lý thuyết với thực hành thực tiễn, địa điểm giảng dạy có thể trong phòng thí

nghiệm hoặc xuống các cơ sở sản xuất của các công ty

Trong bài báo “Learning by doing in the integrated teaching and learning

program” [59], tác giả Lawrence E Carlson của trường Đại học Colorado Hoa Kỳ đã

trình bày nghiên cứu về một chương trình DHTH được bắt đầu vào năm 1992 với sự tham gia của đội ngũ GV và sinh viên tại trường với tham vọng cải cách giáo dục đại học theo hướng tạo môi trường học tập đa ngành đa lĩnh vực, kết hợp lý thuyết với kỹ thuật thực hành thực tiễn, thúc đẩy những kỹ năng GQVĐ sáng tạo và làm việc theo nhóm Dự án có sự tham gia của 2400 sinh viên theo học 10 CN của 6 ngành: Khoa học

kỹ thuật hàng không vũ trụ; Kỹ thuật hóa học; Dân dụng, môi trường và kiến trúc; Khoa học máy tính; Kỹ thuật Điện và Máy tính; Kỹ thuật cơ khí

b) Một số nghiên cứu về Lý thuyết thông tin trên thế giới

LTTT là một nhánh của toán học ứng dụng và kỹ thuật điện nghiên cứu về đo đạc lượng thông tin Ngay từ những ngày đầu, nó đã mở rộng phạm vi ứng dụng ra nhiều lĩnh vực khác, bao gồm suy luận thống kê, xử lý ngôn ngữ tự nhiên, mật mã học,

Người đặt viên gạch đầu tiên để xây dựng LTTT là Hartley Ralph V.L Năm

1928, trong bài báo “Transmission of information” [58], ông đã đưa ra số đo lượng

thông tin là một khái niệm trung tâm của LTTT Dựa vào khái niệm này, ta có thể so sánh định lượng các hệ truyền tin với nhau

Năm 1933, V.A Kachenhicov chứng minh một loạt những luận điểm quan trọng của LTTT trong bài báo “Về khả năng thông qua của không trung và dây dẫn trong hệ thống liên lạc điện”

Năm 1935, D.V Ageev đưa ra công trình “Lý thuyết tách tuyến tính”, trong đó ông phát biểu những nguyên tắc cơ bản về lý thuyết tách các tín hiệu

Năm 1940, Alan Turing, nhà toán học người Anh đã sử dụng những ý tưởng về phân tích thống kê và kết quả nghiên cứu trước đó của nhà toán học người Ba lan Marian Rejewski để phá bộ mã Enigma của Đức trong chiến tranh thế giới thứ hai, Alan Turing đã giải mã được các thông tin tình báo của Không quân, Hải quân Đức và

từ đó thúc đẩy kết thúc sớm chiến tranh Ngày ấy người Đức coi máy mã Enigma là tuyệt đối an toàn

Năm 1946, V.A Kachenhicov thông báo công trình “Lý thuyết thế chống nhiễu‟ đánh dấu một bước phát triển rất quan trọng của LTTT

Tuy nhiên, LTTT thường được xem là xuất phát từ bài báo quan trọng của Claude

Elwood Shannon (1948) mang tên "A Mathematical Theory of Communication" [50] Mô hình

trung tâm của LTTT cổ điển là vấn đề kỹ thuật của việc truyền dẫn thông tin trên một kênh nhiễu Kết quả cơ bản trong lý thuyết này là định lý mã hóa nguồn của Shannon, khẳng định rằng tính trung bình số bit cần dùng để mô tả kết quả của một sự kiện ngẫu nhiên chính là entropy của nó; định lý mã hóa trên kênh nhiễu cũng của Shannon, khẳng định rằng việc liên lạc không lỗi trên một kênh nhiễu là có thể miễn là tốc độ truyền dữ liệu là nhỏ hơn một giới hạn nhất định, gọi là dung lượng kênh Có thể đạt đến gần dung lượng kênh trong thực tế bằng cách sử dụng các hệ thống mã hóa và giải

mã thích hợp

Trước Shannon chưa tác giả nào đưa ra được định nghĩa tổng quát về hệ mật, nhưng Shannon đã đưa ra được định nghĩa tổng quát về một hệ mật và khóa mã, từ đó ông đã đưa ra khái niệm về độ mật hoàn thiện, là hệ mật mà con người không thể khám phá ra được cho dù biết không gian bản rõ và không gian khóa mã

Lý thuyết Entropy của Shannon đưa ra nói lên rằng dãy ngôn ngữ không phải là

dãy ngẫu nhiên mà là nó xuất hiện có quy luật, ví dụ trong tiếng Việt thì sau chữ Q chắc chắn phải là chữ U, hoặc sau chữ A thì không thể là chữ K mà là những chữ nào

đó xuất hiện với một xác suất không hẳn là ngẫu nhiên,…, cái đó gọi là entropy hay độ

bất định, cho nên là đã là ngôn ngữ, ngoài độ bất định thì nó còn có một độ xác định

của nó

Trong hai năm 1948 – 1949, C.E Shanon công bố một loạt các công trình vĩ đại, đưa sự phát triển của LTTT lên một bước tiến mới chưa từng có Trong các công trình này, nhờ việc đưa vào khái niệm lượng thông tin và tính đến cấu trúc thống kê của tin, ông đã chứng minh một loạt định lý về khả năng thông qua của kênh truyền tin khi có nhiễu và các định lý mã hoá Định lý mã hóa của Shannon dựa trên nguyên tắc dùng các từ mã có độ dài nhỏ để mã hóa cho tin có xác suất xuất hiện cao hơn, từ đó sẽ làm cho số các ký hiệu cần thiết để mã hóa cho một chuỗi các tin nhỏ hơn và tính kinh tế cũng cao hơn Những công trình này là nền tảng vững chắc của LTTT

Năm 1949, Robert M Fano công bố bài báo “Transmission of information” trên Mit Press, Cambridge, Mass nói về sự truyền tải thông tin và phương pháp mã hóa Fano Thuật toán mã hóa của Fano về cơ bản tương tự như thuật toán mã hóa của Shannon

Cho đến năm 1950, thuật toán mật mã chỉ được sử dụng cho quân sự và giao tiếp ngoại giao Việc giải mã tin nhắn dựa hoàn toàn vào phương pháp thống kê và các

kỹ thuật mật mã cụ thể Về cơ bản, các bí mật của mật mã mà người gửi dự định giữ bí mật được áp dụng các phương pháp thống kê sang ngôn ngữ học Chìa khóa để giải mã các hệ thống là sử dụng hệ thống chữ cái thay thế đơn giản và chuyển vị

Năm 1952, David A Huffman đã phát minh ra mã Huffman, đó là một thuật toán mã hóa dựa trên xác suất xuất hiện của các ký hiệu Thuật toán tối ưu theo nghĩa

số ký hiệu nhị phân trung bình để mã hóa cho một ký hiệu của nguồn là cực tiểu Phương pháp mã hóa này cho một bộ mã có tính prefix và tất nhiên quá trình giải mã là duy nhất

Năm 1955, Peter Elias giới thiệu mã xoắn, là một loại mã sửa lỗi, trong đó mỗi symbol m bit (chuỗi m bit) được mã hóa thành một symbol n bit, với m/n là tỉ lệ mã hóa Mã xoắn thường được dùng để nâng cao chất lượng của hệ thống vô tuyến số, điện thoại di động, thông tin vệ tinh và Bluetooth

Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin, đặt biệt là sự phát triển của mạng Internet, cùng với sự xuất hiện của công nghệ xử lý dữ liệu, mã hóa các tin nhắn được thực hiện bằng máy mã hóa, cấu trúc hay dùng là đại số Galois của trường số nguyên tố Đồng hành với sự phát triển của xã hội, ngày càng có nhiều thông tin được lưu giữ trên máy vi tính và gửi đi trên mạng Internet, do đó xuất hiện nhu cầu

về an toàn và bảo mật thông tin trên máy tính cũng như các thiết bị truyền dẫn thông tin

LTTT hiện nay phát triển theo hai hướng chủ yếu sau:

LTTT tốn học: Xây dựng những luận điểm thuần tuý tốn học và những cơ sở

tốn học chặt chẽ của LTTT Cống hiến chủ yếu trong lĩnh vực này thuộc về các nhà bác học lỗi lạc như: N.Wiener, A Feinstain, C.E Shannon, A.N Kanmơgorov, A.JA Khintrin

LTTT ứng dụng: (lý thuyết truyền tin) Chuyên nghiên cứu các bài tốn thực tế

quan trọng do kỹ thuật liên lạc đặt ra cĩ liên quan đến vấn đề chống nhiễu và nâng cao độ tin cậy của việc truyền tin Các bác học C.E Shannon, S.O RiCe, D Midleton, W Peterson, A.A Khakevich, V Kachenhicov đã cĩ những cơng trình quý báu trong lĩnh vực

này

c) Một số nghiên cứu về XSTK gắn với LTTT

Trong LTTT, thì lý thuyết về XSTK cĩ vai trị hết sức quan trọng Nhờ những ứng dụng của lý thuyết XSTK mà ta cĩ thể đánh giá được chất lượng của một hệ thống mã hĩa, hoặc khảo sát, đánh giá nguồn tin trước khi cĩ những bước xử lý tiếp theo

Trong nghiên cứu của Shannon, Fano và Huffman, các tác giả đã sử dụng xác suất để nén dữ liệu với mục đích làm giảm dung lượng cho kênh truyền Nguyên tắc sử dụng để nén dữ liệu

là dựa trên cơ sở độ dài từ mã ni tỷ lệ nghịch với xác suất xuất hiện pi Nghĩa là các từ mã dài

sẽ dùng để mã hĩa cho các tin cĩ xác suất xuất hiện nhỏ và ngược lại [3],[51]

Trong cuốn sách “Probability theory for cryptography” [56], tác giả Firas Krạem đã

cung cấp một cách nhìn tổng quan về các kiến thức cơ bản của lý thuyết xác suất phục

vụ cho mật mã

Trong bài báo “Statistical Methods for Cryptography”, theo tác giả Alfredo Rizzi

[49], cĩ bốn lĩnh vực cĩ vai trị quan trọng trong mật mã học, đĩ là:

- Ngơn ngữ học, đặc biệt là ngơn ngữ học thống kê

- Thống kê, cụ thể là lý thuyết phân tích kiểm tra tính ngẫu nhiên khai thác dữ liệu nguyên thủy

- Tốn học, đặc biệt tốn rời rạc (Lý thuyết số, Số học mơ đun, vành đa thức, lý thuyết trường và đại số Galois)

- Lý thuyết thơng tin

1.1.2 Tình hình nghiên cứu và các vấn đề liên quan ở trong nước

a) Một số cơng trình nghiên cứu về DHTH trong đào tạo NN ở trong nước

DHTH đang được xem như một xu thế trong xây dựng chương trình giáo dục ở tất cả các cấp học Trong giáo dục NN ở các trường đại học thì việc DHTH giữa kiến thức đại cương với kiến thức cơ sở ngành và CN càng trở nên cần thiết, giúp cho sinh viên thấy được ý nghĩa thực tiễn của các mơn học, giúp cho người học dễ tiếp cận với thực tiễn để từ đĩ phát triển tốt NL NN

Ở Việt Nam, đã cĩ nhiều nghiên cứu về DHTH đặc biệt là trong lĩnh vực giáo dục phổ thơng, tuy nhiên đến nay DHTH trong lĩnh vực giáo dục NN ít được nghiên cứu

DHTH trong đào tạo nghề cũng có những dấu hiệu bản chất như DHTH ở các bậc đào tạo khác vì đối tượng nhận thức của người học cũng là nội dung các khoa học, sự hình thành

NL và phát triển toàn diện của người học cũng tuân theo quy luật TH

Trong bài viết “Một số vấn đề về DHTH trong đào tạo nghề” [45], tác giả Hồ

Ngọc Vinh đã nghiên cứu bản chất, mục tiêu về đào tạo nghề Theo tác giả, DHTH trong đào tạo nghề là sự kết hợp một cách hữu cơ, có hệ thống các kiến thức lý thuyết cần thiết liên quan (môn chung, cơ sở ngành, lý thuyết chuyên môn) và kỹ năng thực hành nghề tương ứng thành một nội dung kỹ năng nhất định, nhằm đem đến cho người học các NL thực hiện công việc, nhiệm vụ cụ thể DHTH trong đào tạo nghề là dạy lí thuyết kết hợp với dạy thực hành, lí thuyết chuyên môn cần đến đâu cung cấp đến đó, thực hành được tiến hành ngay; dạy lý thuyết và thực hành trong cùng một không gian,

cùng thời gian

Trong dự án VN 101, tổng cục dạy nghề phối hợp với Hiệp hội thúc đẩy giáo

dục và đào tạo ở nước ngoài (APEFE) tổ chức Hội thảo “Tổ chức dạy nghề TH - kinh

nghiệm của Bỉ và Việt Nam” Hội thảo có sự tham gia, chia sẻ kinh nghiệm của các

chuyên gia Bỉ và Việt Nam, kết quả hội nghị khẳng định: Để người học có thể nhanh chóng hoà nhập thực tế sản xuất, có NL đáp ứng với các tiêu chuẩn của doanh nghiệp, rút ngắn thời gian đào tạo thì hệ thống dạy nghề phải chuyển sang giảng dạy theo hướng tiếp cận NL thực hiện hay còn gọi là phương pháp DHTH [45]

b) Một số nghiên cứu về LTTT ở trong nước

Trong kháng chiến chống Pháp, mật mã Việt Nam chủ yếu dùng phiên bản yếu của phương thức mã hóa Vigenere (mã cổ điển) với độ dài chìa khóa là 5 (Trong thời

kỳ này, quân đội Pháp ở Đông Dương cũng dùng mật mã Vigenere)

Đội mật mã học thuộc Quân đội Nhân dân Việt Nam được thành lập vào ngày 12/9/1945

Năm 1948, Việt Minh xuất bản sách hướng dẫn mật mã học mang tên “Mật mã đại cương” bao gồm những kiến thức căn bản về mật mã

Năm 1990, chính phủ Việt Nam xuất bản một quyển sách lịch sử mã hóa ở Việt

Mỹ gặp phải rất nhiều khó khăn Đặc biệt nữa là Việt Nam thường xuyên thay đổi kỹ thuật mã hóa, khiến việc giải mã của Mỹ càng thêm rắc rối

Một số tài liệu viết về LTTT đã được xuất bản gần đây như:

Cơ sở mật mã học, Giáo trình mật mã học, Lý thuyết thông tin, của tác giả

Nguyễn Bình [3],[4],[5]

Lý thuyết mã, của tác giả Nguyễn Thúy Vân [44]

Lý thuyết thông tin, của tác giả Đặng Văn Chuyết [8]

Lý thuyết truyền tin, của tác giả Trần Trung Dũng [11]

c) Một số nghiên cứu về dạy học XSTK cho các đối tượng đào tạo NN ở trong nước

Xác suất và thống kê toán là một ngành khoa học đang giữ vai trò quan trọng và

có nhiều ứng dụng rộng rãi trong đời sống con người Nhiều khái niệm có bản chất liên quan đến xác suất và thống kê như: Đánh giá độ tin cậy, dự báo, điều tra dư luận, … ngày càng trở nên quen thuộc Cùng với sự phát triển của khoa học và công nghệ, nhu cầu hiểu biết và sử dụng các công cụ thống kê để xử lý thông tin ngày càng trở nên cần thiết

Trong những năm qua, đã có nhiều nghiên cứu về dạy học XSTK cho cả đối tượng học sinh phổ thông và cho các đối tượng đào tạo NN khác, điển hình có các nghiên cứu của các tác giả, như:

Tác giả Nguyễn Thế Sơn (2017), đã nghiên cứu đề xuất hình thức tích hợp, quy trình thiết kế chủ đề tích hợp trong môn Toán, chủ yếu theo tiếp cận phát triển năng lực

người học trong Luận án tiến sĩ Giáo dục học “Xây dựng chủ đề tích hợp trong dạy học

môn toán ở trường trung học phổ thông”[34]

Tác giả Tạ Hữu Hiếu (2010) đã đề xuất được các biện pháp dạy học Thống kê nhằm nâng cao khả năng vận dụng phương pháp Thống kê toán cho sinh viên các trường đại học

thể dục thể thao trong Luận án tiến sĩ Giáo dục học “ Dạy học môn thống kê toán học theo

hướng vận dụng trong nghiên cứu cho sinh viên các trường đại học thể dục thể thao”[15]

Tác giả Trần Thị Hoàng Yến (2011) đã tập trung nghiên cứu lý luận và đưa ra tiêu chí lựa chọn nội dung, đưa ra quy trình dạy học theo dự án môn xác suất thống kê

ở trường đại học (CN Kinh tế - Kỹ thuật) trong Luận án tiến sĩ Giáo dục học “Dạy học

theo dự án môn Xác suất và Thống kê ở trường đại học (CN Kinh tế - Kỹ thuật)”[47]

Hoàng Nam Hải (2013) với đề tài “Phát triển NL suy luận Thống kê cho sinh

viên cao đẳng chuyên nghiệp” đã góp phần làm rõ nội hàm của khái niệm suy luận

Thống kê; đề xuất 10 loại hình suy luận thống kê mà sinh viên cao đẳng chuyên nghiệp thường sử dụng khi tham gia vào một quá trình hoạt động thống kê

Tác giả Nguyễn Thị Thu Hà (2014) đã đưa ra những biện pháp giảng dạy môn xác suất thống kê trong các trường Đại học khối kinh tế, kỹ thuật với việc tăng cường

vận dụng toán học vào thực tiễn trong Luận án tiến sĩ Giáo dục học “Dạy học xác suất

- thống kê theo hướng tăng cường vận dụng toán học vào thực tiễn cho sinh viên khối kinh tế, kỹ thuật”[13]

Tác giả Đào Hồng Nam (2014) với Luận án tiến sĩ Giáo dục học "Dạy học xác

suất - thống kê ở trường Đại học Y" bàn về vai trò, ứng dụng của kiểm định giả thuyết

thống kê, phân phối chuẩn trong Y học và nghiên cứu dạy các mảng kiến thức đó theo hướng didactic

Tác giả Nguyễn Thanh Tùng (2015) với luận án tiến sĩ giáo dục ” Dạy học xác

suất thống kê theo hướng vận dụng vào nghiệp vụ y tế cho sinh viên ngành Y- Dược”

Luận án đề xuất một phương án dạy học XSTK cho SV ngành Y tế ở trường Đại học Y – Dược theo hướng tăng cường vận dụng vào nghiệp vụ Y tế, nhằm góp phần nâng cao

NL vận dụng Toán học vào thực tiễn NN tương lai cho sinh viên

Tác giả Phạm Thị Hồng Hạnh (2016) với luận án tiến sĩ giáo dục ”Dạy học Xác

suất và Thống kê cho sinh viên ngành Kế toán của các trường Cao đẳng Công nghiệp theo hướng phát triển NL NN”[14] Luận án đã xây dựng khái niệm NL nghề kế toán và

biểu hiện của 11 thành tố NL nghề kế toán mà sinh viên trường Cao đẳng Công nghiệp được hình thành và phát triển thông qua quá trình học môn Xác suất và Thống kê

Tác giả Võ Thị Huyền (2016) với luận án tiến sĩ giáo dục “Dạy học Thống kê ở

Trường Đại học Cảnh sát nhân dân theo hướng gắn với thực tiễn NN” [22] Luận án

đã đưa ra những giải pháp nâng cao hiệu quả dạy học Thống kê ở Trường Đại học Cảnh sát nhân dân theo hướng gắn với thực tiễn NN, góp phần trang bị cho sinh viên Trường Đại học Cảnh sát nhân dân một số NL NN đáp ứng tốt yêu cầu của thực tiễn sau này

Tóm lại, qua tìm hiểu các công trình đã nghiên cứu trong nước thì hầu hết các nghiên cứu về dạy học XSTK cho đối tượng đào tạo NN đều hướng đến phát triển NL

NN và khai thác mối liên hệ giữa kiến thức XSTK với kiến thức CN đào tạo của sinh viên Tuy nhiên hiện nay vẫn chưa có công trình nghiên cứu cụ thể nào về vấn đề dạy học XSTK theo hướng TH với LTTT Việc khai thác các yếu tố trong dạy học XSTK

và dạy TH với LTTT cho HV Quân sự trong trường HVKHQS thì chưa có một công trình nào đề cập đến

1.2 Những nét chính về học viên chuyên ngành Trinh sát Kỹ thuật

1.2.1 Nhiệm vụ, mục tiêu đào tạo, định hướng đổi mới về nội dung và phương pháp dạy học tại HVKHQS

- HVKHQS có nhiệm vụ đào tạo HV các ngành về Khoa học Quân sự, TSKT, Quan hệ Quốc tế về Quốc phòng và ngoại ngữ phục vụ cho Quân đội Một trong những nhiệm

vụ hàng đầu của trường HVKHQS trong giai đoạn hiện nay là đào tạo và phát triển ngành TSKT Trên tinh thần đó, HVKHQS đã xây dựng và tích cực thực hiện đề án

"Đổi mới quy trình, chương trình, nội dung đào tạo cán bộ các cấp tại Học viện,

trong đó nòng cốt là đào tạo cán bộ CN TSKT"

- Mục tiêu đào tạo những thanh niên, quân nhân có đủ tiêu chuẩn theo quy định của

Bộ quốc phòng, trở thành cán bộ sỹ quan có trình độ đại học các ngành về KHQS, TSKT, Quan hệ Quốc tế về Quốc phòng và Ngoại ngữ phục vụ cho Quân đội; có bản lĩnh chính trị vững vàng, phẩm chất đạo đức tốt, có thể lực tốt, giỏi về chuyên môn nghiệp vụ, biết

vận dụng linh hoạt kiến thức đã được đào tạo vào công việc cụ thể tại đơn vị, đáp ứng yêu cầu nhiệm vụ được giao HV tốt nghiệp ngành TSKT phải đảm bảo tốt chức năng nhiệm

vụ ban đầu như: Thu thập, nghiên cứu, xử lý tin, ra tin, báo cáo cho cấp trên

- Theo nghị quyết của Đảng ủy Học viện về công tác giáo dục và đào tạo giai đoạn 2015 – 2020, so với trước, quan điểm giáo dục tại học viện có sự thay đổi, phương châm đào tạo từ cơ bản, hệ thống, thống nhất đến chuyên sâu và gắn với thực tế, giảm thời gian học lý thuyết, tăng thời lượng thực hành Phát huy dân chủ, tính tự giác, tích cực, sáng tạo của người học Kết hợp chặt chẽ giữa lý thuyết và thực hành, chú trọng thực hành phù hợp với mục tiêu và đối tượng đào tạo Trong giáo dục đào tạo luôn gắn với truyền thụ kinh nghiệm chiến đấu, truyền thống tốt đẹp của dân tộc và Quân đội nhân dân Việt Nam cho người học Nội dung chương trình môn học phải được xây dựng theo định hướng phát triển NL và KNNN của người học Vị trí môn học XSTK thuộc khối kiến thức cơ sở ngành, yêu cầu nội dung giảng dạy tinh gọn, đảm bảo tính logic, hệ thống, nâng khả năng tư duy và có liên hệ mật thiết với CN đào tạo của HV [43]

1.2.2 Đặc điểm tâm sinh lý của học viên chuyên ngành Trinh sát Kỹ thuật

Trước khi thi vào HVKHQS, đa số HV đều đã tự tìm hiểu hoặc có sự tư vấn của gia đình, nhà trường về ngành TSKT, về môi trường đào tạo trong Quân đội Sau khi nhập trường, HV CN TSKT đã được trải qua khóa huấn luyện bộ đội 5 tháng tại Học viện Lục Quân, đây là giai đoạn HV được làm quen với môi trường Quân đội để nâng cao bản lĩnh chính trị và tư tưởng, họ phát triển tương đối hoàn chỉnh về thể chất, tinh thần cũng như trí tuệ và kinh nghiệm sống Vì vậy, HV có hiểu biết và có khả năng đánh giá bản thân để chủ động điều chỉnh sự phát triển của chính mình cho phù hợp với môi trường đào tạo trong Quân đội và xu thế chung của xã hội Như vậy, ở mỗi HV đã hình thành động cơ đối với NN, đó là động lực giúp họ học tập một cách chăm chỉ, sáng tạo Đây là điều kiện thuận lợi để HV học XSTK và kiến thức các môn học của CN TSKT

1.2.3 Đặc điểm về học tập của học viên chuyên ngành Trinh sát Kỹ thuật

HV CN TSKT được xét tuyển thông qua sơ tuyển về sức khỏe và qua kì thi trung học phổ thông Quốc gia, với điểm xét tuyển đầu vào khối A và A1 khá cao (dao động từ 22 đến 25 điểm) Có thể nói HV CN TSKT có trình độ nhận thức và kiến thức phổ thông tương đối vững chắc Đây là điều kiện thuận lợi cho việc tiếp thu kiến thức trong chương trình đào tạo của HVKHQS

HV CN TSKT có đặc thù về NN sau đào tạo là làm việc trong môi trường Quân đội, có tính kỷ luật cao, công việc liên quan đến thám mã, giải mã, thu tin, nhận tin và nhiều máy móc thiết bị kỹ thuật hỗ trợ khác Vì vậy cần trang bị cho HV những kiến thức về XSTK sát với thực tiễn NN để giúp HV có cơ hội hình thành và phát triển các

NL NN cần thiết, đáp ứng mục tiêu đào tạo

1.2.4 Đặc điểm nghề nghiệp của người lính Trinh sát Kỹ thuật

Học viên tốt nghiệp tại HVKHQS được phân công làm việc tại các đơn vị TSKT trong Quân đội CN TSKT nghiên cứu về vấn đề đảm bảo an toàn thông tin liên lạc, là ngành sử dụng máy tính, phần mềm máy tính và các thiết bị kỹ thuật để truyền, thu thập, lưu trữ, chuyển đổi, bảo vệ, xử lý, thám mã, giải mã thông tin Công việc chính của người lính TSKT là thu thập thông tin đối phương, thám mã, giải mã tin tức thu thập được, phân tích số liệu, ra tin, truyền tin, nhận tin và báo cáo kết quả cho chỉ huy cấp trên Để làm tốt công việc đó, HV CN TSKT cần được trang bị đầy đủ, hệ thống các tri thức cần thiết liên quan đến ngành nghề đào tạo, đặc biệt quan trọng và phục vụ trực tiếp công việc sau đào tạo là kiến thức về LTTT (như kiến thức về kỹ thuật thu phát tin, mật mã học, phân tích xử lý tin), toán học, ngôn ngữ học, công nghệ thông tin Trong đó, lý thuyết XSTK là một trong những phần học có nhiều ứng dụng cho việc thực hiện yêu cầu nói trên

Nguồn gốc của thống kê, cốt lõi của thống kê đối với ngành TSKT là phân tích và nghiên cứu về tần số, nghiên cứu về ngôn ngữ phục vụ cho công việc giải

mã, thám mã Bởi vậy, XSTK của TSKT chủ yếu dùng để phân tích và nghiên cứu

về ngôn ngữ, đối tượng của nó là ngôn ngữ (bản rõ và bản mã hóa) Do đó khi xây dựng chương trình môn học và phương pháp giảng dạy cần đặc biệt chú trọng đến yếu tố NN của HV, giảng dạy các kiến thức mà người học cần cho rèn luyện KNNN, khi lấy ví dụ, hệ thống bài tập hay các tình huống giả định bám sát hoặc trực tiếp với NN của người được đào tạo để tăng tính thực tiễn trong dạy học

1.2.5 Kỹ năng nghề nghiệp của người lính Trinh sát Kỹ thuật

1.2.5.1 Kỹ năng

Có nhiều cách quan niệm khác nhau về kỹ năng Những quan niệm này thường bắt nguồn từ góc nhìn chuyên môn và quan niệm cá nhân của người viết Tuy nhiên hầu hết chúng ta đều thừa nhận rằng kỹ năng được hình thành khi chúng ta áp dụng kiến thức vào thực tiễn

Theo UNESCO [71], “KN là khả năng vận dụng kiến thức liên quan và kinh

nghiệm cần thiết để thực hiện một nhiệm vụ hoặc công việc cụ thể”

Theo Ủy ban Châu Âu (EU commission)[71], “KN khả năng áp dụng kiến thức, sử

dụng bí quyết để hoàn thành nhiệm vụ và giải quyết vấn đề; thực hiện các nhiệm vụ bao gồm một công việc cụ thể”

Theo Đặng Duy Thái [37], “KN là khả năng của con người trong việc vận dụng kiến thức

để thực hiện một nhiệm vụ NN mang tính kỹ thuật, giải quyết vấn đề tổ chức, quản lý, giao tiếp,…”

Theo Lê Minh Cường [9], “KN là khả năng thực hiện có kết quả một hành động

hay một hoạt động nào đó, bằng cách lựa chọn và vận dụng những tri thức, những kinh

nghiệm đã có để hành động phù hợp với những mục tiêu và những điều kiện thực tế nhất định”

Thực tiễn hoạt động quân sự luôn biến động và phức tạp, vì vậy, đòi hỏi người lính TSKT phải có những kỹ năng hành động tương ứng Đó là khả vận dụng một cách sáng tạo, phù hợp những kiến thức đã có vào những điều kiện hoàn cảnh cụ thể Kỹ năng của người lính TSKT chỉ được hình thành thông qua quá trình tổ chức cho người lính TSKT luyện tập, thực hành với nhiều tình huống sát với thực tiễn hoạt động quân sự Vì vậy, để hình thành kỹ năng hoạt động quân sự cho người lính TSKT, bên cạnh trang bị kiến thức giúp người lính TSKT nắm vững những cách thức, phương pháp tiến hành hoạt động thì phải tổ chức luyện tập trong thực tiễn, đưa người lính TSKT vào các tình huống với mức

độ khó khăn, phức tạp tăng dần để rèn luyện, hình thành, phát triển kỹ năng [23]

Từ những phân tích trên, chúng tôi quan niệm rằng: “KN là khả năng vận dụng

kiến thức, sự hiểu biết hoặc kinh nghiệm đã có một cách sáng tạo để thực hiện nhuần nhuyễn một hay nhiều hành động nhằm tạo ra kết quả mong đợi”

1.2.5.2 Kỹ năng NN của người lính TSKT

Kỹ năng trong một nghề cụ thể được hiểu là KN nghề, hàm chỉ đến thao tác, hành động của con người trong nghề đó

Theo [22], “KNNN được hiểu là khả năng của con người thực hiện công việc

nghề nghiệp một cách có hiệu quả trong một thời gian thích hợp, với các điều kiện nhất định, dựa vào sự tích hợp nhuần nhuyễn các kiến thức, KN, thái độ”

Trong hoạt động quân sự, có rất nhiều lĩnh vực chuyên môn, ngành nghề khác nhau, thuộc các quân binh chủng khác nhau và mỗi quân nhân đều được biên chế để thực hiện nhiệm vụ trong lĩnh vực chuyên môn cụ thể Chính vì vậy, nói đến KNNN của quân nhân là nói đến khả năng thuần thục cao của tổng hợp các yếu tố như: kiến thức, KN hoạt động gắn liền với lĩnh vực chuyên môn cụ thể mà quân nhân đảm

nhiệm

Căn cứ vào đặc điểm NN và nhiệm vụ của người lính TSKT, chúng tôi quan

niệm rằng: “KNNN của người lính TSKT là khả năng vận dụng kiến thức, sự hiểu biết

hoặc kinh nghiệm về chuyên môn, nghiệp vụ ngành TSKT để thực hiện thuần thục, hiệu quả công việc (thu tin, thám mã, giải mã, truyền tin, nhận tin, tổ chức và điều hành các

hoạt động của đội, trạm TSKT,…) tại đơn vị TSKT

1.2.5.3 Các yêu cầu về kỹ năng NN của người lính Trinh sát Kỹ thuật

- Tại Anh [68], [69], Dịch vụ tuyển dụng quốc gia đã đưa ra các yêu cầu về KNNN cần có của người sĩ quan chỉ huy và người lính, bao gồm:

+ Với sĩ quan chỉ huy:

1) Kỹ năng lãnh đạo để quản lý và động viên binh lính

2) Kỹ năng giao tiếp bằng lời nói

3) Kỹ năng tư duy và kỹ năng lập luận để đưa ra quyết định nhanh chóng

4) Kỹ năng kiên trì và quyết tâm

5) Khả năng kiên nhẫn và giữ bình tĩnh trong những tình huống căng thẳng

6) Kỹ năng tập trung và phản ứng nhanh

7) Kỹ năng chấp nhận những lời chỉ trích và làm việc tốt dưới áp lực

8) Kỹ năng làm việc tốt với những người khác trong một nhóm

9) Kỹ năng sử dụng một máy tính và các gói phần mềm chính thành thạo

+ Với người lính:

1) Kỹ năng chịu đựng

2) Kỹ năng tập trung và phản ứng nhanh

3) Kỹ năng nghe tích cực và khả năng làm theo hướng dẫn một cách nhanh chóng 4) Kỹ năng làm việc tốt với những người khác trong một nhóm

5) Khả năng kiên nhẫn và giữ bình tĩnh trong những tình huống căng thẳng

6) Khả năng chấp nhận những lời chỉ trích và làm việc tốt dưới áp lực

7) Kỹ năng lý luận và sự tự tin để hành động nhanh chóng

8) Kỹ năng hiểu mệnh lệnh triệt để và chú ý đến chi tiết

9) Kỹ năng thực hiện các nhiệm vụ cơ bản trên máy tính hoặc thiết bị cầm tay

- Theo [70], Quân đội Úc đặt ra những kỹ năng hàng đầu cần có cho một tình báo: 1) Kỹ năng phân tích dữ liệu

2) Kỹ năng giải quyết vấn đề

3) Có kiến thức ngành cụ thể

4) Kỹ năng giao tiếp

5) Có tầm nhìn cao, đồng thời có sự chú ý đến từng chi tiết

6) Nhạy bén trong công việc

- Tại Việt nam, yêu cầu về KNNN của HV tốt nghiệp Học viện Kỹ thuật Quân

- Chuyên ngành Khoa học máy tính (Computer Science)

Có khả năng phân tích, thiết kế thuật toán, xây dựng giải pháp làm cơ sở để giải quyết các bài toán ứng dụng trong thực tế Có thể chủ động thực hiện các chuyên đề nghiên cứu, phát triển và ứng dụng công nghệ thông tin trong các lĩnh vực khoa học và

xã hội

- Chuyên ngành Hệ thống thông tin (Information Systems)

Biết cách xây dựng, quản trị các dự án công nghệ thông tin

Phân tích, thiết kế, xây dựng và quản trị hệ thống thông tin

- Chuyên ngành Công nghệ phần mềm (Software Engineering)

Sử dụng được các công cụ hiện đại trong qui trình phát triển phần mềm Có khả năng xây dựng các phần mềm theo kiến trúc hiện đại và tiếp cận các chuẩn công nghệ mới trong phát triển phần mềm Có khả năng quản lý các dự án phát triển phần mềm theo một số chuẩn hiện đại

- Chuyên ngành Mạng máy tính và truyền thông: Có khả năng thiết kế vận hành

và bảo trì hệ thống mạng máy tính cho các cơ quan, doanh nghiệp Có khả năng tiếp cận được các công nghệ mạng mới và thành thạo trong việc bảo mật và đánh giá hiệu năng hệ thống mạng

Từ các nghiên cứu nêu trên, từ đặc điểm NN và công việc thực tiễn của người lính TSKT, từ chuẩn đầu ra ngành TSKT tại HVKHQS (phụ lục 11), từ phân tích và ý kiến của các chuyên gia, các GVCN (phụ lục 1), chúng tôi tổng kết hệ thống các KNNN cần thiết (cốt lõi) của người lính TSKT như sau:

Bảng 1.1: Hệ thống các KNNN (cốt lõi) của người lính TSKT

Biểu hiện của kỹ năng

và báo cáo, lượng giá kết quả một cách độc lập và hiệu quả

học

Thể hiện ở khả năng thực hiện các hoạt động cá nhân về nhiệm vụ học tập, tự cập nhật những tri thức, tự lĩnh hội các tri thức liên quan đến NN, qua đó tự rèn luyện các KNNN liên quan đến công việc sau đào tạo

3

Kỹ năng sử dụng ngôn ngữ, ngoại ngữ

Thành thạo cấu trúc ngôn ngữ phục vụ công việc thám

mã, giải mã Giỏi ngoại ngữ để nghe, đọc, hiểu được các văn bản, các bức điện liên quan đến chuyên ngành

4

Kỹ năng phân tích dữ liệu, đánh giá và ra quyết định

Có khả năng phân tích dữ liệu, phân tích thông tin thu thập được Nhận định và đánh giá tình huống bất ngờ xảy ra trong thực tiễn công việc, từ đó đề ra hướng giải quyết phù hợp nhất Tự đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ, so sánh với mục tiêu đề ra và ra quyết định

có nên tiến hành tiếp hay không

lí bộ đội

Trên cương vị người chỉ huy, quản lí và phân công nhiệm vụ cho từng chiến sỹ một cách khoa học để khai thác tối đa tiềm lực trong mỗi chiến sỹ

7

Kỹ năng tổ chức, chỉ huy, điều hành các hoạt động của đội, trạm TSKT

Người chỉ huy biết cách phân công nhiệm vụ cho từng người lính một cách hợp lý nhất Biết cách bố trí hệ thống trang thiết bị một cách hợp lý nhằm phát huy tối

đa công năng của các trang thiết bị đó Biết cách lập kế hoạch, sắp sếp thời gian cho các hoạt động của đơn vị một cách linh hoạt

từ nhiều nguồn khác Hình thành và triển khai ý tưởng mới, đề xuất giải pháp cải tiến hay thay thế các giải pháp không còn phù hợp; so sánh và bình luận được về các giải pháp đề xuất Có khả năng tư duy độc lập, đánh giá

Sử dụng thành thạo, hiểu rõ các tính năng của các trang thiết bị ngành TSKT để phục vụ tốt cho công việc

10

Kỹ năng về công nghệ thông tin

Sử dụng thành thạo tin học văn phòng, thiết bị công nghệ hỗ trợ việc tìm kiếm thông tin Thành thạo lập trình tạo phần mềm ứng dụng trong CN Biết tìm kiếm thông tin từ nhiều nguồn với các chức năng tìm kiếm đơn giản Biết đánh giá sự phù hợp của dữ liệu và thông tin đã tìm thấy với nhiệm vụ đặt ra Biết cách khai thác

và sử dụng các phần mềm ứng dụng liên quan đến CN

để hỗ trợ công việc hiệu quả hơn

kiếm, thu tin

Người chiến sỹ biết cách khai thác tối đa các tính năng của thiết bị để tìm kiếm và thu tin nhanh, chính xác nhất

12

Kỹ năng nghiên cứu,

xử lý thông tin và báo cáo tin

Có kỹ năng thu thập tin tốt dựa trên các kiến thức XSTK, LTTT và kinh nghiệm vốn có của bản thân, có định hướng nghiên cứu thông tin thu thập được một cách hợp

lý Biết cách phân loại, xử lý thông tin thu thập được một cách nhanh gọn, chính xác kịp thời báo cáo cấp trên

13 Kỹ năng về mã

hóa thông tin

Thành thạo các thuật toán mã hóa để che dấu thông tin truyền đi, đảm bảo an toàn

14

Kỹ năng khám phá, giải mã các bức điện mã hóa

Biết cách phân loại, định dạng loại mã Có kỹ thuật tốt trong công tác khám phá mật mã, nhanh chóng tìm ra khóa mã và bản rõ

15

Kỹ năng tham mưu, đề xuất các giải pháp mới

Trên cơ sở quy trình hoạt động cũ, người lính TSKT chủ động nghiên cứu tìm ra giải pháp cải tiến quy trình kỹ thuật tốt hơn, đồng thời tham mưu, đề xuất giải pháp mới với chỉ huy để nâng cao hiệu quả hoạt động

1.2.5.4 Rèn luyện kỹ năng NN cho HV CN TSKT

Rèn luyện KNNN cho HV CN TSKT là quá trình tổ chức, triển khai hướng dẫn

và luyện tập các hoạt động học tập liên quan đến đặc thù NN của người lính TSKT theo một quy trình luyện tập hợp lý, chặt chẽ và được thực hiện nhiều lần nhằm hình thành và phát triển những KNNN đó từ thấp đến cao, từ chưa thành thục đến thành thục

để góp phần nâng cao hiệu quả học tập và đáp ứng tốt nhiệm vụ sau đào tạo

1.3 Một số vấn đề cơ bản về LTTT và vai trò của LTTT trong TSKT

có trong các trạng thái vận động của xã hội, không có trong thế giới vô cơ

Quan điểm thứ hai, thông tin và các quá trình thông tin là thuộc tính của tất cả các hình thức vận động của vật chất

Từ hai quan điểm khái quát nêu trên, người ta đưa ra các khái niệm khác nhau

về thông tin, như:

Theo từ điển tiếng Việt, “Thông tin là sự biểu lộ, chuyển tải hoặc trao đổi các ý

kiến,…bằng cách nói, viết hoặc thông qua một số các ký hiệu chung đặc biệt theo một phương cách rõ ràng dễ hiểu”

Từ điển Oxford English Dictionary thì cho rằng, “Thông tin là điều mà người ta

đánh giá hoặc nói đến; là tri thức, tin tức"

Theo tác giả Nguyễn Bình [3], “Thông tin là những tính chất xác định của vật

chất mà con người (hoặc hệ thống kỹ thuật) nhận được từ thế giới vật chất bên ngoài hoặc từ những quá trình xảy ra trong bản thân nó”

Theo tác giả Đặng Văn Chuyết [8], “Thông tin là sự cảm nhận của con người về

thế giới xung quanh”

Trong luận án này, chúng tôi quan niệm rằng “Thông tin là hệ thống các thông

báo và lệnh làm giảm trạng thái bất định của chủ thể tiếp nhận thông tin”

Để hiểu rõ hơn về khái niệm thông tin (theo quan điểm thống kê), ta xét ví dụ sau:

Ta (người chỉ huy trong đất liền) nhận được một bức điện từ ngoài biển gửi về Khi chưa mở bức điện ra đọc thì ta chỉ có thể dự đoán hoặc thế này hoặc thế khác về bức điện,

mà không dám chắc nội dung của nó là gì, chưa biết thông tin gì mang lại Nhưng khi đã xem xong bức điện thì nội dung của nó đối với ta đã hoàn toàn rõ ràng, xác định Lúc đó, nội dung của bức điện không còn bấp bênh nữa Như vậy, ta nói rằng: ta đã nhận được một tin về tình hình ngoài biển Nội dung của bức điện có thể có các đặc điểm sau:

 Nội dung đó ta đã biết

 Loại nội dung ta có thể đoán thế này hoặc thế khác (nội dung chứa một độ bất

định nào đó)

 Loại nội dung mà ta hoàn toàn không ngờ tới, chưa hề nghĩ tới (cho ta một

thông tin rất lớn) Từ ví dụ trên, ta rút ra những kết luận sau về khái niệm thông tin:

Điều gì đã xác định (khẳng định được, đoán chắc được, không bấp bênh,…) thì không có thông tin và người ta nói rằng lượng thông tin chứa trong điều ấy bằng không

Điều gì không xác định (bất định) thì điều đó có thông tin và lượng thông tin chứa trong nó khác không Nếu ta càng không thể ngờ tới điều đó thì thông tin mà điều

đó mang lại cho ta rất lớn Tóm lại, ta thấy khái niệm thông tin gắn liền với sự bất định của đối tượng ta cần xét Có sự bất định về một đối tượng nào đó thì những thông báo

về đối tượng đó sẽ cho ta thông tin Như vậy, rõ ràng “Thông tin là độ bất định đã bị thủ tiêu” hay nói một cách khác “Làm giảm độ bất định kết quả cho ta thông tin”, đây

là nguyên tắc trong khám phá mật mã

1.3.1.2 Quan hệ giữa độ bất định với xác suất

Nếu ta phải chọn một phần tử X trong một tập nào đó Phép chọn như thế (hoặc

“chọn” hiểu theo nghĩa rộng: thử, tìm hiểu, điều tra, trinh sát, tình báo,…) bao giờ cũng

 Các bước tiếp theo sẽ cho bởi bảng sau (bảng này đưa ra với điều kiện các phần tử được chọn là đồng khả năng):

Bảng 1.2 Quan hệ giữa độ bất định và xác suất

Số phần tử của tập Độ bất định của phép

chọn tăng

Xác suất chọn một phần tử trong tập giảm

1

2

3

n

0 0 0

0

1 1/2 1/3

1/n

Bảng này cho thấy: Độ bất định gắn liền với bản chất ngẫu nhiên của phép chọn, của biến cố Độ bất định có liên quan với xác suất chọn phần tử của tập

1.3.1.3 Entropy [63]

Entropy thông tin mô tả mức độ hỗn loạn trong một tín hiệu lấy từ một sự kiện ngẫu nhiên Nói cách khác, entropy cũng chỉ ra có bao nhiêu thông tin trong tín hiệu, với thông tin là các phần không hỗn loạn ngẫu nhiên của tín hiệu

Ví dụ 1.1 Nhìn vào một dòng chữ tiếng Việt, hay tiếng Anh được mã hóa bởi các chữ

cái, khoảng cách, và dấu câu, tổng quát là các ký tự Dòng chữ có ý nghĩa sẽ không hiện ra một cách hoàn toàn hỗn loạn ngẫu nhiên; ví dụ như tần số xuất hiện của chữ cái

X sẽ không giống với tần số xuất hiện của chữ cái phổ biến hơn là N Đồng thời, nếu dòng chữ vẫn đang được viết hay đang được truyền tải, khó có thể đoán trước được ký

tự tiếp theo sẽ là gì, do đó nó có mức độ ngẫu nhiên nhất định Đây là đặc điểm quan trọng trong khám phá mật mã

Entropy là một đại lượng toán học dùng để đo lượng tin không chắc chắn (đo độ

bất định, lượng ngẫu nhiên) của một sự kiện hay của phân phối ngẫu nhiên cho trước

Ta cần phải xây dựng một đại lượng toán học cụ thể để có thể đo được lượng tin không chắc (độ bất định) từ một biến ngẫu nhiên Một cách trực quan, lượng tin đó phải thể hiện được các vấn đề sau:

Một sự kiện có xác suất càng nhỏ thì sự kiện đó ít xảy ra, cũng có nghĩa là tính không chắc chắn càng lớn Nếu đo lượng tin của nó thì nó cho một lượng tin không biết càng lớn

Một tập hợp các sự kiện ngẫu nhiên (hay biến ngẫu nhiên) càng nhiều sự kiện có phân phối càng đều thì tính không chắc chắn càng lớn Nếu đo lượng tin của nó thì sẽ được lượng tin không biết càng lớn Hay lượng tin chắc chắn càng nhỏ

Một phân phối xác suất càng lệch nhiều (có xác xuất rất nhỏ và rất lớn) thì tính không chắc chắn càng ít và do đó sẽ có một lượng tin chưa biết càng nhỏ so với phân phối xác suất đều hay lượng tin chắc chắn của nó càng cao

Entropy của một phân phối:

Xét biến ngẫu nhiên X có phân phối xác suất

Nhận thấy rằng, log2pi không xác định nếu pi =0 Bởi vậy đôi khi entropy được định nghĩa là tổng tương ứng trên tất cả các xác suất khác 0 Vì 2

x 0

lim x log x 0

trên thực tế cũng không có trở ngại gì nếu cho pi = 0 với giá trị i nào đó Tuy nhiên ta

sẽ tuân theo giả định là khi tính entropy của một phân bố xác suất pi , tổng trên sẽ được lấy trên các chỉ số i sao cho pi ≠ 0

Đại lượng entropy có ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực Trong lĩnh vực mật mã học, việc ứng dụng entropy vào khảo sát bản mã trong một số tình huống cụ thể như: Có một ĐLNN X nhận các giá trị trên tập [a, z] theo một phân bố xác suất p(X) thì lượng tin của nguồn X có phân bố xác suất là gì? Muốn vậy ta phải khảo sát entropy H(X) Nguồn tin X qua phép mã hóa thành nguồn tin Y nhận giá trị trên tập [a, z] có lượng tin là gì? Muốn vậy ta cũng phải khảo sát entropy H(Y) Trên cơ sở khảo sát H(X), H(Y) để đánh giá các yếu tố liên quan của hệ mã, như: mã pháp, độ mật, nhằm phục vụ cho quá trình khám phá mật mã

Lý thuyết Entropy của Shannon đưa ra nói lên rằng dãy ngôn ngữ không phải là dãy ngẫu nhiên mà là nó xuất hiện có quy luật Ví dụ trong tiếng việt thì sau chữ Q chắc chắn phải là chữ U, hoặc sau chữ A thì không thể là chữ K mà là những chữ nào

đó xuất hiện với một xác suất không hẳn là ngẫu nhiên,…, Tương tự trong Anh ngữ,

chữ Q luôn kéo theo sau là chữ U

Ví dụ 1.2 Ví dụ về Entropy:

1) Giả sử qua nhiều năm quan sát thời tiết tại một thời điểm người ta thu được

kết quả sau:

Thời tiết trong ngày 15 tháng 6 (phép thử A)

Thời tiết trong ngày 15 tháng 11 (phép thử B)

Entropy tương ứng của hai phép thử này là:

H(A) = - 0,4 log20,4 - 0,6 log20,6 = 0,97

H(B) = - 0,66 log20,65 - 0,15 log20,15 - 0,2 log20,2 = 1,28

Vậy H(B) > H(A), do đó tại khu vực đang xét thời tiết ngày 15 tháng 11 khó dự báo hơn thời tiết ngày 15 tháng 6

2) Vì Entropy là đại lượng dùng để chỉ nội dung thông tin trung bình của một thông báo nên nó được ứng dụng để mã hoá các tín hiệu truyền đi Do đó, nếu thông báo được truyền đi bao gồm các tổ hợp ngẫu nhiên của 26 chữ cái, một khoảng trống

và 5 dấu chấm câu, tổng cộng là 32 ký hiệu, và giả sử rằng xác suất của mỗi ký hiệu là

như nhau, thì entropy H = log232 = 5 Điều đó có nghĩa là cần 5 bít để mã hoá mỗi ký hiệu: 00000, 00001, 00010, , 11111

3) Cho đoạn mã [53]

YEURP YEUSU ABPMX JILEX XAVVS SIOSS PCMES SRPMX TPVVS SJPTJ HVVXA BCIGG AVVEU SUABW NXSWC MXJQC MXTBJ XVJGG AHCXX ZPRSY OIXBS YVQCS ZKGGE RXXEW RXRQV VSUAN JPRME XXAIO JPVVS AQCJG GZQNX WYXXZ PDGGQ MSXRM PMJGG ZPVVS SABWH OXSQN GGCIE ABCXX TMJGG ZPVVS SABWM XJILE XXAQC SZFFF

Gọi  là nguồn tin của bản mã trên, tính entropy của bản mã ta được H() = 0,96 Từ bảng thống kê tần số ta thấy phân bố các chữ cái không đều, có sự chênh lệch tương đối lớn và kết quả khảo sát entropy của bản mã tương đối nhỏ, điều đó cho thấy

độ bất định của bản mã không lớn, chứng tỏ bản mã có thể khám phá được

1.3.1.4 Bản rõ, bản mã, khóa

- Bản rõ: Là văn bản cần mã hóa

- Bản mã: Là văn bản sau khi mã hóa

- Khóa: Là công cụ để dịch từ bản rõ sang bản mã và ngược lại

1.3.1.5 Hệ mật

Mật mã được sử dụng để bảo vệ bí mật của thông tin khi thông tin được truyền trên các kênh truyền thông công cộng như các kênh bưu chính, điện thoại, mạng truyền thông máy tính, mạng Internet, v.v Giả thử một người gửi A muốn gửi đến một người nhận B một văn bản (chẳng hạn, một bức thư) p, để bảo mật A lập cho p một bản mật

mã c, và thay cho việc gửi p, A gửi cho B bản mật mã c, B nhận được c và "gíải mã" c

để lại được văn bản p như A định gửi Để A biến p thành c và B biến ngược lại c thành

p , A và B phải thỏa thuận trước với nhau các thuật toán lập mã và giải mã, và đặc biệt một khóa mật mã chung K để thực hiện các thuật toán đó

Theo Shannon[5],[50], một hệ mật là một bộ 5 (P,C,K,E,D) thỏa mãn các điều kiện sau:

Nội dung của điều kiện 4 nói lên rằng nếu mã hóa bằng hàm khóa mã e k và bản mã

nhận được sau đó được giải mã bằng hàm d k thì kết quả nhận được là bản rõ ban đầu x; ek

và dk là hai hàm ngược của nhau, khóa K đã được thống nhất trước giữa người gửi và người nhận, K được chọn ngẫu nhiên

Trong định nghĩa này, phép lập mật mã (giải mã) được định nghĩa cho từng ký

tự bản rõ (bản mã) Trong thực tế, bản rõ của một thông báo thường là một dãy ký tự bản rõ, tức là phần tử của tập P*, và bản mật mã cũng là một dãy các ký tự bản mã, tức

là phần tử của tập C* Các tập ký tự bản rõ và bản mã thường dùng là các tập ký tự của ngôn ngữ thông thường như tiếng Việt, tiếng Anh (ta ký hiệu tập ký tự tiếng Anh là A tức A ={a,b,c, ,x,y,z } gồm 26 ký tự; tập ký tự nhị phân B chỉ gồm hai ký tự 0 và 1; tập các số nguyên không âm bé hơn một số n nào đó (ta ký hiệu tập này là Zn tức Zn = {0,1,2, , n- 1}) Chú ý rằng có thể xem B = Z

Để thuận tiện, ta cũng thường đồng nhất tập ký tự tiếng Anh A với tập gồm 26

số nguyên không âm đầu tiên Z26 = {0,1,2, , 24,25} với sự tương ứng sau đây:

a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

Ví dụ 1.3 Ví dụ minh họa cho hệ mật:

Mã chuyển dịch (shift cipher): Các hệ mật mã dùng phép chuyển dịch nói trong

mục này cũng như nhiều hệ mật mã tiếp sau đều có bảng ký tự bản rõ và bảng ký tự bản mã là bảng ký tự của ngôn ngữ viết thông thường Vì bảng ký tự tiếng Việt có dùng nhiều dấu phụ làm cho cách xác định ký tự khó thống nhất, nên trong tài liệu này

ta sẽ lấy bảng ký tự tiếng Anh để minh hoạ, bảng ký tự này gồm có 26 ký tự, được

đánh số từ 0 đến 25 như trình bày ở trên, ta có thể đồng nhất nó với tập Z26 Như vậy,

sơ đồ các hệ mật mã chuyển dịch được định nghĩa như sau:

S = (P, C, K, E, D ) , trong đó P = C = K = Z26 , các ánh xạ E và D được cho bởi: với mọi K, x , y ∈ Z26 : E (K, x) = x +K mod26

D (K, y) = y - K mod26

Các hệ mật mã được xác định như vậy là đúng đắn, vì với mọi K, x , y ∈ Z26 ta đều có:

1.3.2 Mô hình thông tin liên lạc

Mô hình thông tin liên lạc đơn giản theo quan điểm Shannon Đối tượng nghiên cứu là một hệ thống liên lạc truyền tin như sơ đồ dưới đây:

Hình 1.1 Mô hình thông tin liên lạc theo quan điểm Shannon

Tuy nhiên, căn cứ vào đặc điểm NN sau đào tạo của HV CN TSKT và mục tiêu đào tạo tại HVKHQS, tôi đưa ra mô hình thông tin liên lạc trong TSKT gồm Mã hóa, Truyền tin, Nhận tin và Chặn thu tin, Thám mã, Ra tin được mô phỏng theo sơ đồ sau đây (so với

mô hình thông tin liên lạc theo quan điểm Shannon thì mô hình này thể hiện rõ quy trình đào tạo và công việc chính của HV):

Hình 1.2 Mô hình thông tin liên lạc trong TSKT

Kênh tin

Kênh tin Chặn thu tin

Nguồn

tin

Điều chế tín hiệu

Máy phát

Truyền tin

Giải

mã

Nhận tin

Thám mã

Thu tin

Phát tin

Ra tin, báo cáo tin

Nhiễu

Máy thu

Mã hóa

Giải

điều

Thám

mã

Trong đó:

1.3.2.1 Phát tin

a) Nguồn tin: Nguồn tin là ý tưởng, hay còn gọi là thông tin cần được truyền ở

đầu vào

b) Mã Hóa: Mã hóa là phương pháp để biến thông tin từ định dạng bình thường

sang dạng thông tin không thể hiểu được nếu không có phương tiện giải mã Mã hóa là

bộ sinh mã Ứng với một thông báo, bộ sinh mã sẽ gán cho một đối tượng phù hợp với

kỹ thuật truyền tin Mã hoá bao gồm mã nguồn, mã bảo mật, mã kênh Đối tượng chủ yếu của mã hóa là dạng dãy số nhị phân dạng 01010101

- Mã nguồn: Mã nguồn còn được gọi là mã truyền Trong hệ thống truyền tin số,

thông tin thường là các văn bản, các giá trị số, hình ảnh , âm thanh, cần phải truyền

từ nơi này đến nơi khác Các thông tin thì có nhiều dạng, tuy nhiên máy tính hay các thiết bị đầu cuối chỉ biết các bit 1 hay 0 Do đó cần phải chuyển các thông tin về dạng nhị phân để phù hợp dữ liệu cho máy tính hay các thiết bị đầu cuối, đồng thời cũng phải có dấu hiệu nào đó cho con người hiểu được hay chuyển về dạng thông tin hiểu được khi nhận những thông tin nhị phân đó

Mã nguồn là lớp mã có hai chức năng chính đó là: Chức năng biến đổi các tin của nguồn tin nguyên thuỷ ban đầu ở dạng rời rạc hoặc liên tục thành một dạng khác đảm bảo khả năng cho qua của kênh truyền, đảm bảo tôi tru trong truyền tin , VV ; chức năng thứ hai là biến đổi ngược, tái tạo lại những dữ liệu đã được truyền trên kênh

về dạng nguồn tin ban đầu

Mã nguồn gồm có hai loại chính, đó là: mã nguồn có độ dài không đổi, như mã EBCDIC , ASCII, và mã nguồn có độ dài thay đổi, như mã Huffman, mã Fano, mã Shannon

- Mã bảo mật (mã mật): Là tập hợp mọi phương pháp (hoặc quy tắc) biến đổi nào

đó nhằm chuyển các thông báo (messages) dưới dạng nhận thức được nội dung (như chữ viết, tiếng nói, hình vẽ, hình ảnh…) thành dạng bí mật mà những người ngoài cuộc không hiểu được nội dung nếu họ không biết được phương pháp (hoặc quy tắc) biến đổi đó Mã bảo mật có mật mã cổ điển (như mã hoán vị, mã thay thế mã, xử lý bit, các phương pháp hỗn hợp) và mật mã hiện đại (mật mã khóa công khai, như mã RSA, DES, )

c) Máy phát: Là thiết bị biến đổi tập tin thành tập tín hiệu tương ứng để bức xạ

vào không gian dưới dạng sóng điện từ cao tần

1.3.2.2 Truyền tin [8],[11]

a) Kênh tin: Kênh truyền tin là phương tiện truyền mã của thông tin Là tập hợp

các thiết bị kỹ thuật, là môi trường vật lý phục vụ cho việc truyền tin từ nguồn đến nơi nhận tin

b) Nhiễu: Là mọi yếu tố ngẫu nhiên có ảnh hưởng xấu đến việc thu tin Những

yếu tố này tác động xấu đến tin truyền đi từ bên phát đến bên thu

Như vậy: Tín hiệu trên kênh = tín hiệu + nhiễu

1.3.2.3 Thu tin

a) Máy thu: Là thiết bị lập lại thông tin từ tín hiệu nhận được

b) Giải mã: Giải mã là phép biến đổi ngược của phép mã hóa, tức là biến đổi các tập

rời rạc các ký hiệu, các dấu mã thành các tập tin ban đầu Giải mã ở đầu ra đưa dãy mã trở về dạng thông báo ban đầu với xác suất cao nhất Sau đó thông báo sẽ được chuyển cho nơi nhận

- Giải mã mật: Sử dụng khóa mã để khôi phục lại bản rõ sau khi được mã hóa

con người của từng nước

- Để nghiên cứu thám mở được các bản mã truyền thống, người mã thám phải nghiên cứu các đặc trưng cơ bản của bản rõ Nói cách khác, trong mọi ngôn ngữ tự nhiên đều có những đặc trưng bất biến mà mã thám viên cần nắm vững để phục vụ việc phân tích các bản mã Đó là quy luật tần số, quy luật trùng lặp, quy luật văn phong, quy luật tình huống, [48], [49]

Tần số (Frequency): Người ta định nghĩa tần số xuất hiện một ký tự, một nhóm

ký tự, một từ hay một vần v.v trong một văn bản là số lần xuất hiện của ký tự, nhóm

ký tự, từ, vần đó trong văn bản đã cho Người ta có thể tính tần số từ một hoặc nhiều văn bản (thông báo) của một loại ngôn ngữ nào đó để rút ra những quy luật riêng của ngôn ngữ đó Có nhiều loại tần số như: Tần số từng ký tự (tần số đơn), tần số từng cặp

2 ký tự (tần số bộ đôi), tần số các ký tự đứng đầu từ, tần số ký tự đứng cuối từ Một điểm cần lưu ý là mỗi loại ngôn ngữ tự nhiên khác nhau có các tần số không giống nhau Ngay trong một ngôn ngữ, các loại văn bản có tính chất văn học sẽ có các tần số không hoàn toàn giống nhau Những tính chất đó người ta gọi là các đặc trưng ngôn ngữ

Sự trùng lặp: là một quy luật của bất cứ ngôn ngữ tự nhiên nào Đó là đặc trưng

thứ 2 của ngôn ngữ được thể hiện trên các văn bản thông báo Ngoài quy luật tần số thì