神经网络的基础知识

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神经网络的基础知识范文第1篇

关键词：食品安全与卫生管理 研究性学习 创新性实验 人工神经网络

在大学生研究性和创新性科研项目中，要改变由指导老师一步一步发指令由学生被动完成任务，还是科研小组同学主动学习、主动定方案（方向）、定任务后，再由指导老师和全组同学商讨，小组同学分别完成相应工作任务，再学习，再研讨，再实验…，直到项目完成。这是研究性和创新性项目培养和提高同学自主管理能力和科技创新能力非常关键的环节。在这个环节上，老师不再是“司令员”，而是科研小组中的普通一员。下面以“水培虾、南美白对虾、斑节对虾氨基酸紫外可见光谱人工神经网络定量测定及营养学分析”大学生科技创新项目为例，说明一些具体作法。

1.组织小组同学展开调研， 明确科研与生产实际相结合， 培养社会调查能力

“水培虾、南美白对虾、斑节对虾氨基酸紫外可见光谱人工神经网络定量测定及营养学分析”项目小组成员来自学校中三个专业不同年级的同学，自愿组合而成。首先在老师的主持下由小组同学选出2名学习好、责任心强、实践操作能力强的同学组成项目小组管理核心。然后小组负责同学则将同学分成二个调查组，分别到海产品养殖场和海产品销售市场展开调研。二个小组调查完毕，通过汇总与讨论，大家明确了目前舟山人工养殖虾体主要有三大代表品种：水培虾、斑节对虾和南美白对虾。这三种虾适应范围广，产量高，是目前我国东海养殖的主要特色品种。其营养丰富，口感鲜美，市场需求量大，经济价值较高，具有良好的市场前景。因此，必须依靠通过对这三种虾的优良品种的选育、饲料配料的组合和筛选及其营养价值的分析等工作进一步提高其质和量。而这些工作的开展必须进行氨基酸的测定。可见，虾体肌肉中氨基酸含量的测定具有十分重要的意义。于是同学们经充分讨论后认为：开展“虾体氨基酸检测”的创新性实验，不但具有重要的实际意义，而且可行性强。不但可加深同学们的专业基础知识，还可拓展同学们知识视野，培养科技创新能力。

2.组织同学学习相关背景知识， 提高自主学习能力， 加深对基础课程知识的理解

项目小组管理核心下一步则是组织科研小组成员复习《生物化学》、《营养学》、《食品分析与检验》等基础及专业课程，首先是进一步加深同学对虾体中氨基酸的认识。氨基酸是人体必不可少的营养成分之一，而有些氨基酸是不能在人体内自行合成必需要从食物中获取，如异亮氨酸、亮氨酸、甲硫氨酸（蛋氨酸）、赖氨酸、苏氨酸、苯丙氨酸和缬氨酸，它们称为必需氨基酸[1]。因此虾体中氨基酸的检测分析主要就是针对这些必需氨基酸。必需氨基酸的含量高，虾的营养价值就大，商业价值就高。而养殖对虾虾体中氨基酸含量的传统检测方法存在费用高、样品用量大、检测方法费时繁琐等问题，不适于养殖生产控制特别是虾体氨基酸含量的快速分析。结合《现代仪器分析》课程中的知识，同学们提出用最简单的紫外-可见光谱法结合人工神经网络用于三种对虾主要氨基酸（必需氨基酸和鲜味氨基酸）的不经分离定量测定。光谱数据在BP人工神经网络实现对虾肌肉中氨基酸定量分析的基础上[2], 进一步试验采用较新的具有较强自适应能力和较好预测效果的极限学习机（Extreme Learning Machine,ELM）神经网络模型完成定量分析和预测，尝试为对虾虾肉中氨基酸多组分分析提供一种不需贵重仪器的简易新方法。

3.组织同学自主检索查阅文献，学习人工神经网络方法，拓展知识视野

方向任务明确以后，项目小组管理核心则组织小组同学自主检索相关文献，自主学习相关知识，开拓知识视野，重点组织小组同学学习人工神经网络方法。经过项目小组全体成员的多次学习与探讨，大家都清楚的知道了人工神经网络现在已经是解决化学问题的一种重要的化学计量学方法。是模拟人脑神经元的工作原理来建立模型进行分类与预测的一种化学计量学手段[3]。目前，人工湖神经网络应用于氨基酸混合液测定中主要是误差反向传播 ( Back propagation,BP)人工神通网络（BP是由输入层, 输出层以及若干隐含层节点间互连而成的一种多层网络）。但它存在一些无法克服的缺点，如：训练速度慢；训练过程可能不稳定；容易陷入局部极小点，无法达到全局最小；而且可见-紫外光谱所含的波长数据点多，具有多重共线性，会造成建模时间长等问题。经过小组学习探讨和老师的指导，大家提出针对海产品对虾氨基酸溶液光谱测定中波长数据点多的问题，我们可以试用极限学习机完成对虾体肉中必需（主要）氨基酸含量测定并与BP神经网络等方法进行分析对比。进一步的学习与探讨，小组同学明确了极限学习机（Extreme Learning Machine,ELM）神经网络是南洋理工大学G. B. Huang 等人在2006年提出的一种人工神经网络模型训练新算法,与传统的误差反向传播 ( Back propagation,BP)人工神通网络方法相比，极限学习机有泛化性能好、训练学习速度快等优点[4]。

4.组织同学主动联系药品试剂市场， 锻炼社会人际交往能力

在购买所实验所需的试剂与材料方面，项目小组管理核心同学认识到，本项目所需主要仪器为紫外可见分光光度计和氨基酸分析仪，但实验试剂则不同于以往的实验课，老师配好实验用试剂后供同学直接使用。现在是需要通过小组同学自己去市场联系，同学自己购买，买来后还需同学自己配制，因此这是一个培养同学社会人际交往能力的好机会。项目小组管理核心则首先组织同学上网查找相关试剂的供应商的信息，然后让同学比较这几家商家的报价及其产品的可靠性，从中挑选出合乎条件的2-3家商家，最后由项目小组管理核心负责联系着2-3家商家，并与小组成员讨论比较后进行购买。

5.组织与分配小组同学各自完成相应的具体实验项目，培养实验实际操作能力

在仪器使用等方面老师则重点指导这几个同学，即他（她）们同时也就成为这个项目小组的“指导老师”。如由他（她）们负责实验试剂的配制或指导同学配制，负责指导同学进行仪器操作，负责分配或指导同学完成相应的具体实验项目，辅助或指导实验小组同学完成实验设备的具体配置等等。如以下取同龄期、同体长、同体重的南美白对虾、竹节虾（日本对虾）和水培虾称重，匀浆机匀浆10min，真空干燥箱在50℃下真空干燥，制成粉。分别称取水培虾粉、南美白对虾粉，竹节虾粉加盐酸水解24h这些实验过程，均在项目小组管理核心同学的安排下有条不紊地完成。

在指导老师的辅导下，项目小组管理核心组织小组同学分别取三种虾的水解液稀释成9个浓度，用L-8800型氨基酸分析仪分别测定三种虾体9个浓度水解液的氨基酸含量。用紫外-可见分光光度计分别对三种虾体9个浓度的水解液进行光谱扫描[5]，获取一系列光谱数据。再取未知氨基酸浓度的三种虾体3个不同浓度的水解液同样进行光谱扫描获取光谱数据。然后用已知氨基酸浓度的光谱数据训练神经网络并对未知浓度虾水解液进行氨基酸含量预测。结果见图1和图2。通过对测定结果的分析进一步加深了小组同学对《现代仪器分析》课程中光谱扫描和吸收光谱曲线概念和几种人工神经网络模型的理解和认识。

6.老师和小组同学一起学习讨论人工神经网络方法，分析测定结果，培养科学分析能力

在对测定结果的分析中，项目小组全体同学分成3个学习小组，每个小组对照参考资料，根据所得测定数据结果与数据可视化图形（如图1、图2等），先进行分析讨论，有了初步的认识后，指导老师和全体小组成员在一起再进行充分的分析与探讨。最后大家得出结论：紫外-可见光谱数据结合三种人工神经网络（①误差反向传输神经网络，BP。②径向基函数神经网络，RBF。③极限学习机神经网络，EML）对氨基酸溶液中氨基酸浓度的测定，径向基函数神经网络（RBF）的预测结果比误差反向传输神经网络（BP）好，但极限学习机神经网络（EML）的预测效果要好于误差反向传输神经网络（BP）和径向基函数神经网络（RBF）。同时大家进一步认识到，氨基酸溶液（如虾肉水解液）中氨基酸的定量分析, 一般都是用比较昂贵的分析仪器如高效液相色谱仪等仪器来完成，而且操作复杂、费时、费劲。所以，如果是使用普通的紫外-可见光谱仪结合计算机数值方法来完成虾肉中的氨基酸测定，所用仪器简单普遍，且分析样品不经分离。推广开去，不但可用于对虾肌肉中氨基酸含量测定及品质评判，也可用于其他水产品和肉类食品中氨基酸含量的分析，即在食品质量分析方面有一定的意义[6]。

7.结论

从以上讨论分析可见，紫外-可见光谱结合人工神经网络方法测定氨基酸溶液中氨基酸浓度具有一定的科学研究价值和经济价值。

再说在本次研究性和创新性实验中，指导老师的指导工作着力于以下几个方面，首先是：辅导学生建一个工作能力较强的项目小组管理核心。有了这个项目小组管理核心，所以以下工作都是在项目小组管理核心的配合下顺利完成的。第一，指导学生完成实验相关背景知识和基础课程学习；第二，引导学生思考如何查阅检索所须文献，提高学生获取有效信息的能力。第三，引导学生独立购买所需实验试剂，提高学生社会交往能力。第四，指导学生自行完成实验试剂的配制，培养同学的动手操作能力。第五，参与小组讨论学习，帮助学生提高分析问题和解决问题的能力。

通过此次研究性学习，本科学生作为科研创新实验的主体，不仅加深了对基础课程知识的理解，还拓展了知识面（如人工神经网络、化学计量学等方面的知识）。不但提高了仪器操作方面的实际操作使用能力，还提高了计算机技术方面的能力（如人工神经网络建模、数值计算等等），从而激发了同学们的创新性思维和创新意识，全面提升了科技创新能力。

参考文献：

[1]高国全主编，生物化学[M]，北京，人民卫生出版社，2008年4月第2版：116-117

[2]钟雷鸣，江王栋，石乐明等，六种氨基酸混合物溶液的紫外光谱的人工神经元网络定量分析研究[J]，生物物理学报，1992，8（4）：706-710

[3]许禄主编，化学计量学[M]，北京，科学出版社，2004年2月第1版：88-120

[4]Guang-Bin Huang,，Hongming Zhou，Xiaojian Ding，et al，Extreme Learning Machine for Regression and Multiclass Classification，IEEE Transactions on Systems, Man,and Cybernetics-Part B：Cybernetics，2012，42（2）：513-529

[5]李大东著，检验医学计算机数值方法[M]，杭州，浙江大学出版社，2011年4月：43-46

神经网络的基础知识范文第2篇

关键词:智能科学与技术专业;课程体系;教材建设

继2004年北京大学率先在国内建立“智能科学与技术”本科专业之后,2005年,北京邮电大学、南开大学和西安电子科技大学;2006年,首都师范大学、北京信息科技大学、武汉工程大学和西安邮电学院;2007年,北京科技大学、厦门大学和湖南大学;2008年,河北工业大学和桂林电子科技大学;2009年,重庆邮电大学和大连海事大学;2010年,中南大学和上海理工大学先后经教育部批准先后设立了“智能科学与技术”本科专业[1-2]。在中国人工智能学会教育工作委员会的指导下,自2002年起,各相关专业教师定期召开智能科学与技术教育学术研讨会,并出版教育论文专辑,大力推进了我国智能科学与技术教育的健康、快速发展,并对我国智能科学技术的人才培养和学科建设起到了极大的带动作用。

作为一个发展中的新兴专业,目前各高校仍主要结合自身基础和特点建设该专业。如南开大学以智能技术与智能工程为核心专业课程[3];北京科技大学从社会需求角度出发,以提高学生软件实践能力为切入点[4];河北工业大学根据相关专业的就业现状,以提高学生硬件实践能力为着力点[5]。为了解决南开大学、北京科技大学和河北工业大学3所高校共同面临的课程体系和教材建设等问题,三校教师分别于2010年6月16日和8月2日在南开大学、河北工业大学进行了两次研讨,现将研讨成果汇总于此。

1研讨背景

“智能科学与技术”专业自开办以来,不可避免地要回答如下3个方面的问题:

1) 来自用人单位的问题:“智能科学与技术”专业是做什么的?与其他专业相比优势何在?

2) 来自学生及家长的问题:“智能科学与技术”专业是学什么的?与其他专业相比优势何在?

3) 来自教师自身的问题:“智能科学与技术”专业应该教什么?与其他专业相比优势何在?

无论是做什么、学什么还是教什么,归根到底是课程体系和教材内容。无论是研究生课程下移(带来学生接受知识的困难),还是在其他专业教学体系基础上做简单的增、删、改(带来学生知识结构的凌乱),都是不行的,长此以往的后果将是没有优势,只有劣势。

南开大学、北京科技大学和河北工业大学3所高校的“智能科学与技术”专业建设都源于自动化专业基础,而且都具有典型的工科特色;同时3所高校分别是教育部直属“985”高校、教育部直属国家“优势学科创新平台”建设项目试点高校和河北省属“211”高校,3所高校的“智能科学与技术”专业分别于2006、2007和2008年招生。3所高校在“智能科学与技术”专业建设上的异同特点以及地域便利的条件,为优势互补、交流融合提供了机遇。

2课程体系

根据研究任务的不同,智能科学技术涵盖的内容可以划分为智能科学、智能技术、智能工程三个层次[6]。

1) 智能科学:主要任务是研究人的智慧,建立人机结合系统理论,并用其模拟人的智慧。

2) 智能技术:在智能科学的框架内创建人机结合智能系统所需要的方法、工具和技术。

3) 智能工程:利用智能科学的理念和思想,充分运用智能技术工具创建各种应用系统。它是当前新技术、新产品、新产业的重要发展方向、开发策略和显著标志。

根据上述智能科学技术的划分,智能科学与技术专业的课程体系同样划分为理论、技术与工程应用3个层次,具体框架如图1所示。

需要说明的是,由于课时、学时等因素的限制,有些课程需要包含未列入课程的部分内容。如智能科学与技术概论课程内含系统论的简要介绍;智能控制系统包含可编程序控制器、智能传感器、智能执行器等内容;智能工程包含若干典型智能系统实例。

3教材建设

经南开大学、北京科技大学和河北工业大学3所高校的讨论,一致认为工科专业应以技术和工程应用两个层次为核心,并将人工智能导论和智能信息处理两门课程的教材合并为智能技术。同时,根据南开大学侧重理论、北京科技大学侧重软件、河北工业大学侧重硬件的原则进行分工,编写对应课程的教学大纲和教材内容。

3.1智能技术

本课程包括智能计算和计算机视觉两部分,分别介绍以对人脑的物理结构进行模拟为主要特征的联接主义智能技术和以模拟人类视觉处理为主要特征的计算机视觉两部分。它是智能技术的主干内容;也是实现智能技术、组成智能系统的重要工具,属于本专业本科生的专业基础课。通过智能技术的学习,学生应能够掌握智能技术的基本原理和方法。通过课堂讲解、,并配合一定的作业练习、上机实验等环节,学生应初步具备运用智能技术和方法分析和解决问题的能力。本课程拟定90学时,其中授课54学时,实验36学时。

教材内容包括智能计算和计算机视觉两部分,智能计算部分包括神经网络、模糊理论和遗传算法/蚁群算法,计算机视觉包括计算机视觉导论、计算机视觉理论基础、图像预处理、图像分割、物体识别、图像理解、双目立体视觉、三维视觉技术、主动视觉。

神经网络讲授单个神经元(感知器)的动作原理,与实际生物神经元的对应关系;讲授BP神经网络的组成,网络的特性和对非线性函数的模拟功能;介绍BP算法的优、缺点;讲授H网络的组成结构,H网络在解决优化问题的优越性。模糊理论讲授模糊集合的概念,建立隶属度函数的概念;介绍模糊规则的建立原则,模糊规则与模糊系统收入输出量之间的关系;介绍模糊化以及模糊量精确化的几种常用方法。遗传算法和蚁群算法只作简要介绍,重点介绍这两种算法的特点和成功的应用实例,使学习者有一个感性认识,明确这种类型算法的“迭代”特点以及总体最优目标与个体行为之间的联系。

计算机视觉理论基础主要介绍Marr的视觉计算理论、图像的相关知识、傅立叶变换基础;图像预处理主要介绍像素亮度变换、几何变换、直方图修正、局部预处理、图像复原;图像分割主要介绍阈值处理方法、基于边界的分割方法、基于区域的分割方法;形状表示与描述主要介绍链码、使用片断序列描述边界、尺度空间方法、基于区域的形状表示与描述;物体识别主要介绍知识的表示、统计模式识别、神经元网络、遗传算法、模拟退火、模糊系统;图像理解主要介绍并行和串行处理控制、分层控制、非分层控制;双目立体视觉主要介绍双目立体视觉原理、精度分析、系统结构、立体成像、立体匹配、系统标定;三维视觉技术主要介绍结构光三维视觉原理、光模式投射系统、标定方法、光度立体视觉、由纹理恢复形状、激光测距法;主动视觉主要介绍从阴影恢复形状、从运动恢复结构、主动跟踪。

3.2智能控制理论与技术

本课程是“智能科学与技术”专业的一门重要专业课程,目的是使学生了解智能科学与控制理论结合所产生之智能控制理论的基本概念和应用价值;使学生熟知当前主流智能控制技术的种类,并掌握模糊控制、神经网络控制以及进化计算、群体智能的基础知识,了解智能技术与传统控制方法的结合点;加强MATLAB仿真实验的训练,以使学生更好地理解基础知识,培养学生使用高级智能控制方法解决实际控制问题的能力。本课程的学习将使学生加深对控制理论的理解,明晰智能技术在控制中的应用技巧,也为本科生继续深造打下基础。本课程拟定64学时,其中授课54学时,实验10学时。

教材内容包括智能控制概论,介绍智能控制的发展历程和应用领域,简介几种重要的智能控制方法;专家控制,简介专家系统的基本结构,讲授专家PID控制器的原理与设计方法;模糊控制,讲授模糊数学基础知识、传统的模糊控制原理和控制器设计与实现方法、模糊PID控制的两种形式,特别是PID控制参数的模糊整定技术;神经网络控制,讲授前馈神经网络和递归神经网络中几种典型的网络模型以及学习算法、基于神经网络的线性系统辨识技术、神经网络逆模控制等;进化计算与控制,讲授进化计算的概念、遗传算法的原理及其与其他智能方法的结合,介绍遗传机器人学;群体智能与控制,讲授蚁群算法的基本原理及其在控制问题中的应用,介绍群体机器人学。

3.3单片机原理与应用

本课程是“智能科学与技术”专业的一门专业课程,目的是使学生了解单片机的组成原理及常用控制算法的实现;掌握51系列单片机指令系统和一般汇编程序设计编写方法;熟悉常用的单片机硬件扩展技术;在此基础上,熟练掌握控制算法的单片机程序编写与调试。本课程拟定54学时,其中授课38学时,实验16学时。

教材内容包括单片机系统概述,介绍单片机定义、单片机发展过程及单片机硬件结构;单片机指令系统及程序设计,介绍指令系统和汇编语言程序设计;硬件资源及接口技术,介绍硬件资源和接口技术;单片机使用技术,介绍抗干扰技术、C语言应用程序设计;依次介绍PID控制器、状态反馈控制器、模糊控制器、系统辨识、卡尔曼滤波、滑模控制器、最优控制器、鲁棒控制器、自适应控制器、神经网络控制器的历史沿革、基本原理、常用形式和单片机具体实现方法。

3.4嵌入式系统

本课程以当前主流的嵌入式系统技术为背景,以嵌入式系统原理为基础,以嵌入式系统开发体系为骨架,以嵌入式控制系统开发为目标,较为全面地介绍嵌入式系统的基本概念、软硬件的基本体系结构、软硬件开发方法、相关开发工具、应用领域、热门领域的开发实例以及当前的一些前沿动态,为学生展示较为完整的嵌入式控制系统领域概况。本课程拟定64学时,其中授课48学时,实验16学时。

教材依据嵌入式控制系统的特征,将控制算法、嵌入式系统硬件、操作系统、应用程序设计及组态软件作为统一的技术平台介绍,突出嵌入式技术在控制系统中应用的特点,重点介绍嵌入式控制系统软硬件、电路、操作系统、实时性、可靠性等特性,从软件体系结构及开发的角度出发,强调实时调度、Bootloader、BSP、嵌入式实时多任务系统设计、交叉开发与仿真开发等关键技术,并特别引入了工业控制中需要的电磁兼容性设计和大量的典型嵌入式控制系统实例设计。通过本课程的学习,学生不但可以学会使用工具开发嵌入式软硬件,而且可以从总体角度选择适当的技术和方法,全面规划和设计嵌入式系统。

3.5智能工程

本课程是“智能科学与技术”专业的一门核心专业课程。面向智能技术的实际应用,着眼于解决工程应用中的技术问题,从典型系统设计案例分析出发,通过大量实验提高学生的工程实践能力。本课程拟定36学时,全部为授课学时。

教材内容包括智能工程概论,介绍智能工程现状、工程设计原则和工程实际流程;常用传感器原理,介绍传感器一般特性、光电式传感器和视觉传感器;典型智能系统设计案例,包括智能移动机器人、智能电梯群控电梯等系统。

3.6智能机器人

课程通过对一个具有代表性的仿人机器人的拆解,将知识点拆解成6个主要教学模块:1)机器人控制模块,介绍各类控制模块的原理与组成;2)机器人运动系统,介绍电机与舵机的原理与控制方法;3)机器人动作系统,介绍机器人各部件的协调控制;4)机器人视觉系统,介绍典型的超声波、影像传感器的原理与识别算法;5)机器人表现系统原理,介绍人与机器人的交互原理;6)机器人通信系统原理,介绍机器人之间的数据与信息传递方法。学生学习时,能够与基础知识相联系,并能掌握机器人这门技术,为从事机器人产品研发工作打下坚实的基础。本课程拟定54学时,其中授课44学时,实验10学时。

教材面向“智能科学与技术”专业,同时兼顾信息类专业学生编写,根据这类专业学生的知识结构和特点组织内容。从具体的机器人控制需求出发,将自动控制的基本理论和机器人控制特点相结合,讲授机器人控制系统的组成、规律、特点和设计方法。理论上反映当前的最新进展,内容上考虑初学者的需求,侧重普及性、实用性和新颖性,结构体系符合信息类和控制类专业学生的特点,力求简洁、清楚,对技术的叙述遵循目标、问题、理论依据、实现方法、实际情况、发展方向的方式。做到重点突出,符合实际,满足需要,指导性强。

3.7智能控制系统

本课程是“智能科学与技术”专业的一门专业课程,使学生了解智能控制系统的基础知识;掌握智能控制系统中最新的智能传感技术、智能控制器、智能执行能执行器及智能网络与接口技术;掌握智能控制系统中多个关键硬件装置的识别及其使用。通过学习多个智能控制系统的开发实例,学生应掌握智能控制系统的设计方法与技术,坚实地掌握最新智能控制系统知识,提高理论联系实际的能力,并为学习其他课程的打下坚实基础。本课程拟定64学时,其中授课48学时,实验16学时。

教材内容包括概述,介绍智能控制系统的基本概念、基本内容和机构及其发展趋势;智能传感系统,讲授智能数据采集技术、传感器智能化的数据处理方法、多传感器信息融合的方法、智能传感器实现方法与典型实例;智能控制器设计,讲授基于单片机的智能控制器设计及其应用、基于高性能嵌入式ARM的智能控制器设计及其应用、基于PLC的智能控制器设计及其应用;智能电动执行器,讲授智能电动执行器的硬件实现技术,软件设计技术以及典型的智能电动执行器实例及其应用;智能网络与接口技术,讲授无线传感器智能网络,工业现场总线网络以及智能传感器、智能控制器和智能执行器的网络接口实现技术;智能控制系统设计实例,综合利用前面的知识设计网络化智能压力传感器的系统设计、基于声音定位的智能机器人系统设计、基于微机电惯性传感器的汽车多路况智能防撞系统的设计、大型设备的PLC智能控制系统设计。

4结语

通过南开大学、北京科技大学和河北工业大学3所高校的研讨,我们凝练出较完整的“智能科学与技术”专业课程体系,体现出本专业的特色;提出可供3所高校共同使用的教学大纲和教材内容,体现出学生培养的工程实践导向。这些研究成果可以为开办“智能科学与技术”专业的兄弟院校进一步研讨提供蓝本,也可以为筹建该专业的高校所参考。

注:本文受到北京科技大学教学研究会第六批教学研究课题、北京科技大学教育教学研究基金青年教师教育教学研究立项项目、河北工业大学教改项目(2010-12)支持。

参考文献:

[1] 王万森,钟义信,韩力群,等. 我国智能科学技术教育的现状与思考[J]. 计算机教育,2009(11):10-14.

[2] 教育部关于公布2009年度高等学校专业设置备案或审批结果的通知[S]. 教高〔2010〕2号,2010.

[3] 方勇纯,刘景泰. 南开大学“智能科学与技术”专业教学体系与实验环境建设[J]. 计算机教育,2009(11):21-25.

[4] 石志国,刘冀伟,王志良.“智能科学与技术”本科专业软件实践类课程建设探讨[J]. 计算机教育,2009(11):93-97.

[5] 刘作军,张磊,杨鹏,等. 谈我校增设“智能科学与技术”专业的设想与措施[J]. 计算机教育,2009(11):53-56.

[6] 卢桂章. 无处不在的智能技术[J]. 计算机教育,2009(11):68-72.

A Study on the Course System and Textbook Construction for the Discipline of

Intelligence Science and Technology

YANG Peng1, ZHANG Jian-xun2, LIU Ji-wei3, ZHANG Lei1

(1. Hebei University of Technology, Tianjin 300130, China; 2.Nankai University, Tianjin 300071, China;

3. University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China)

神经网络的基础知识范文第3篇

在近代，随着科技的飞速发展，计算机的运用已然涉及到了生活的方方面面，其编程技术的不断更新也使自动化生产、运输与传播等行业应运而生。同时，人们的生活节奏也随着生活质量的改善也变得越来越快，毫无疑问，这是个注重效率的时代。而人工智能这项技术无疑很好的契合了现代社会生活的需要。在电气自动化的控制方面，人工智能所表现出的卓越优势更是无可取代的。以此，本文就人工智能在电气自动化控制中所表现的的作用做出一些浅显的分析与探索。

关键词人工智能电气 自动化

中图分类号： F407.6 文献标识码： A 文章编号：

一、关于人工智能的基础知识

人工智能的全称为AtficialInterlligence,它的缩写为AI.这个概念虽然几十年前就已提出，但真正应用到现实生活中却是近几年才实现，是一门新兴的学科。这门学科不仅融合了自然科学和社会科学相关的知识体系而且包含了数学、哲学、计算机科学等多方面的知识。它是由计算机模拟人类智能方式来完成系统对信息的处理与回馈，从而不仅解决一些实际问题、提高了效率，而且节约了大量的人力物力财力。人工智能的研究范围包含了各个方面：知识表现、知识获取、自然知识、逻辑程序设计以及感情问题、时间管理等等。其虽然是一门才开展不久的学科，但无论是在实践方面亦或是在理论研究方面，都已取得了巨大的成果。在如今的生活中，这门技术已经广泛应用于医学研究、国防领域、电子电器等各个方面，为当代人类文明的腾飞做出了巨大的贡献。从理论上分析，借助人工智能在电气自动化方面可以实现生产上的处理与判断能力，从而实现其全方位的自动化，加速了产业结构的调整和优化。但实际上，在电气自动化这个行业领域人工智能这项技术并没有得到很好的利用与开发，故我们需要去不停的探索让这门技术能更好的运用在电气自动化这个行业，促进其的蓬勃发展。

在电气自动化领域人工智能的优点

在电气自动化方面，人工智能具有别的设备无可比拟的优点。由于人工智能控制器的种类不同，故需要解决的一些问题也就不尽相同。但AI控制器所面临的一些具体问题比如遗传算法与神经模糊等问题，AI控制器的解决方法为把问题近似当做一个非线性函数，将其按照一定的次序分类整理好，以此更好的让AI控制器去处理，从而有利于问题的解决。在以下方面AI控制器的优点较其他设备优点明显：

1、当关于电气自动化的人工智能设计进行的时候，AI控制器不需要精确的数值也不需要明确的参数变化或者精准的非线性曲线变化。

2、伴随着反应时间的不断下降，不同操作下的鲁棒性能会会有相应的提高，故强化了智能控制系统的性能，使控制器具备的逻辑模糊实践是其他不同设备的1.5倍还多，而更为有利的是其中的过冲也非常小。

3、由于人工智能中的控制器不会直接和驱动器的相关功能产生明显的冲突，那么如果在运行新的信息数据也能准确的获取预测结果。

4、电气人工智能控制器可以运用语言与应用时间去设计，并且也个能更方便的去调节，这样就能保证数据相关性和信息的处理更加好，同时也方便进行拓展和修改，其较好的抗干扰性也便于 实施。

三、人工智能在电气自动化中的应用分析

1、人工智能在电力系统中的应用。电力系统中的人工智能技术的应用主要在于模糊理论集、后发性搜索、专家系统与神经网络四个方面。专家系统以一个拥有许多专业经验与专业知识以及专业规则集一体的综合程序系统，主要是依靠某特定相关领域的专家吩咐道经验和知识。对它在进行具体的操作时，要凭借新的实际状况对专家系统的规则库和知识库进行及时的更新，只有这样才能够满足发展需要。神经网络具有全面学习形式和完全试基础的存储方法，所以用它对大规模的信息数据进行计算，并且，它同时拥有了较强的复杂情况里相关的识别与分类能力。也因此在预测电力系统内部进行短期负荷检测时，BP神经网络就能在足够的信息样品里开展对于模型任务，对已经输入的数据进行分析选择，这样就可以创建不同季节性的周预测模型和日预测模型等。

2、在电气控制技术里人工智能的运用。电气自动化控制技术能够实现流通、分配、交换、生产等重要环节，在增加材料的同时也要最大化的减少人力，以此优化的电气系统的运行效率和质量。电气设备的控制系统中人工智能应用包括专家系统控制、模糊控制和神经网络控制，但在实际的应用的过程里，运用最频繁的规则是模糊控制，主要是因为它简单的控制原理，并且也和现实联系的较为紧密。

3、设计电气设备时人工智能的应用。因为电气设备的设计要求是专业性、综合性以及复杂性，它所涉及的范围十分广，不仅包含垫子技术、变压器、电磁场等方面，在另一个方面对设计者而言的要求无疑也更高了。通过人工智能，可以实现大量不能迅速解决的实验数据以及繁琐的计算，这显然就提高了工作效率与精度。在电气自动化方面，人工智能集中应用于自动程序设计、逻辑推理、专家系统、问题求解方面。故而，电气自动化技术硬充分其合理的运人工智能，如此才能提高工作效率。

参考文献

梁宁波 《浅析人工智能在电气自动化控制中的应用 》黑龙江信息科技2008.2

神经网络的基础知识范文第4篇

关键词：人工智能；教学内容；教学方法

中图分类号：G642　文献标识码：A

1　引言

人工智能(AI)是二十世纪五十年代后期兴起的利用计算机模拟人类智能活动去求解问题的学科，与空间技术、原子能技术一起被誉为二十世纪三大科学技术成就，目前广泛应用于专家系统、机器翻译、语音识别、文字识别、计算机视觉、机器人、电子游戏等方面，已经成为计算机技术发展以及许多高新技术产品中的核心技术。

为了适应人工智能技术日益广泛的需要，国内外高校普遍开设了“人工智能”方面的课程，特别是作为计算机方面专业的核心课程之一。我校自从1993年开始为自动化专业本科生开设“智能控制”选修课，1996年为自动化、计算机、机械等专业本科生开设“人工智能导论”、“人工智能及其应用”课程。目前，我校软件学院、信息学院、机电学院都开设了“人工智能导论”课程，已经成为计算机科学与技术、软件工程、数字媒体技术、自动化、机械制造与自动化等许多专业本科生的一门重要的技术基础课程，也是面向包括人文社科等全校所有专业的公选课之一，其目的是使学生了解人工智能的基本概念和基本原理，初步学习和掌握人工智能的基本技术和前沿内容，拓宽知识面，启发思路，为学生提供最基本的人工智能技术和有关问题的入门性知识，提高学生应用开发软件的能力和水平，为今后在相关领域的研究和应用奠定更为坚实的基础。因此，建设好“人工智能导论”课程具有重要意义和很广的受益面。

由于人工智能是交叉学科，涉及面广、内容抽象、不易理解，学生往往有望而生畏的感觉，在教学过程中，老师教、学生学都比较吃力。为了更好地实现上述教学目标，提高本课程的教学质量，协调好教与学的双边关系，使学生由望而生畏的感觉，变为有用有趣的感觉，根据已有人工智能课程在教学与实践方面的经验和方法，结合“人工智能导论”课程的近几年教学实践，对课程的教学体系、教学内容、教学方法、教学手段、考核方式等方面进行了探索总结。

2　调整与优化教学体系和教学内容

“人工智能导论”是计算机科学与技术、软件工程、数字媒体技术、自动化、机械制造与自动化等许多专业本科生的一门重要的技术基础课程，也是面向包括人文社科等全校所有专业的公选课之一，其研究领域及内容十分丰富，涉及的基础面广。因此如何选好教学内容，既能使学生了解本领域的概貌，又能适合学生的基础，便于他们在有限的时间完成学习任务，是一件重要而又困难的事情。

进入21世纪以来，人工智能学科又有了新的发展。为了及时反映人工智能研究和学科的最新进展，我们修订了“人工智能导论”的教学大纲，对教学内容进一步优化和更新，极大充实了各个系统的内容。我们确定的教学内容主要分为三部分：第1部分为概论，介绍人工智能的基本概念、基本内容、主要研究领域及发展过程；第2部分是知识表示，推理和搜索技术，讨论几种常用的知识表示方法、推理技术(包括确定性推理方法和不确定推理方法)和搜索求解策略；第3部分是人工智能应用研究领域，包括专家系统、自然语言理解、机器学习、人工神经网络、遗传算法等的基本概念和方法等。其中第2部分是基础理论，是人工智能的重要基础，应该循序学习。第3部分是人工智能的应用，由于每个研究内容都相对独立、自成体系且有其专门的学术著作研究、热点，因此针对高等院校的本专科生来说，不必循序学习，而且结合专业特点可以选择其中几个研究领域。例如对自动化专业的学生来说，可以选择专家系统、人工神经网络、遗传算法等，同时可增加在自动控制领域的应用，包括专家控制、神经网络控制和进化控制等热点：而对计算机科学与技术专业来说，可以选择专家系统、自然语言理解、机器学习等，并辅以动物识别系统、语音识别系统、智能机器人等实例。总之就是要把握课程性质和教学目的，调整本课程教学体系，优化教学内容，让学生以有限的时间学到人工智能的基础知识和基本方法。

另外，在选择和确定教学内容时必须兼顾基础知识和新兴技术，注意与相关课程(如离散数学、数据结构、概率论、自动控制原理、Matlab系统仿真、面向对象的编程技术等)的链接，密切理论与实际的关系，通过课堂讲授和课外训练，注意学生能力培养，提高他们的学习效果和整体素质。

3　加强课程立体化建设和系列教材研究

在课程的立体化建设中，教材充当了地基的角色，所有的课程内容安排，无不体现出以教材为基本，以教材为模板。所以本着基础、实用的原则，我们先后编著出版了《人工智能及其应用》课程教材导论部分概括性强，引人入胜；基础部分系统全面，叙述深入浅出，循序渐进；应用部分密切理论与实际关系，典型形象。其中第二版在第一版的基础上，增加了证据理论、模糊推理、神经网络等理论的一些典型应用，使学生能够更深入地理解和应用这些理论；另一方面，又新增了自然语言理解及其应用内容，以适应目前计算机翻译、人机自然语言交互等技术日益广泛应用的需要。系列教材适应了人工智能导论新课程开设的需要，反映了人工智能学科的发展，为人工智能课程确立了基本框架，发挥了重要作用。系列教材的问世不仅解决了本校“人工智能导论”课程教学用书的问题，而且也被各兄弟院校普遍采用，促进了该课程的普遍开设，推动人工智能学科的发展。

为了配合教材第二版的教学和自学，在已有教学经验和教学成果积累的基础上，制作了高质量的教学课件和完整的教学视频录像，并刻录成光盘随书供读者使用；同时又研究与开发了网络课程(http：//)，以更好地调动学生的学习兴趣和主动性，促进本课程的教学改革。

包括主教材、电子教案、教学视频录像、网络课程及教学资料库等在内的课程立体化建设符合二十一世纪高校教学的要求，支持教师提高教学手段现代化的水平，更贴合学生的学习需求。

4　改革与创新教学模式和教学方法

在“人工智能导论”课程教学的过程中，我们积极探索教学新路，经过数年辛勤试验，结合蔡自兴教授等对人工智能课程的建设经验，对课程的教学模式和教学方法进行了如下一些的改革与创新。

(1)通过多种途径激发学生的学习兴趣

“兴趣是最好的老师”，“人工智能导论”课程的学习效果，直接受到学生兴趣和参与意识的影响。由于这是一门导论性前沿课程，一般来说，学生开始学习兴趣很大。但是，当一些学生开始接触到抽象概念和算法时，往往感到不易接受。我们通过各种途径和方法，激发和培养学生的学习兴趣。例如，鼓励学生参与课堂讨 论、布置读书报告和课外实验、以问题为导向的启发式教学、专题讨论／辩论等形式。特别，我们精心组织和准备了模糊控制技术及其应用、智能机器人技术与应用、智能交通、BCI(脑机交互接口)等专题，以及智能调度软件、语音识别系统、动物识别系统、足球机器人比赛、机器人轨迹跟踪、倒立摆的智能控制等课内演示，使学生扩大了眼界，增加了感性知识，达到提高学生学习兴趣的目的与效果。

(2)面向问题的启发式教学

人工智能中的许多问题，有的似是而非，有的引人入胜。在教学中，有意识的提出相关问题，提请学生思考，鼓励学生提出自己的猜想和解决方案。然后逐步进入教材中的解决方案，启发学生求解这些问题，并进行分析和比较，从而强化了学生学习的主动意识和参与意识，提高了学生的学习积极性。例如，在讲到比较抽象的“遗传算法”时，提出“遗传算法如何用于优化计算?”这一问题。针对该问题，先从“达尔文的生物进化论”入手，讨论“遗传”、“变异”和“选择”作用；然后通过一个简单的例子，从特殊到一般地启发学生思考“遗传”、“变异”和“选择”的实现，最终让学生与教师一起导出遗传算法用于优化计算的基本步骤。这样，学生不但从中学习了遗传算法，而且得到一次逻辑思维的训练，取得很好的教学效果。

(3)课堂辩论与交互式教学

组织课堂辩论，讨论的议题包括人工智能的应用前景和其他比较等有争议的问题。学生对这些问题展开了激烈的争论，激发了学习潜能，明确了学习目标。例如，为了加深学生对智能机器人内涵的理解，我们组织了“机器智能能否超过人类智能”的辩论会。会前正反双方结合本课程内容及其相关知识，认真进行准备；辩论会上正反双方唇枪舌战，激烈争辩，气氛热烈。辩论后，学生余意未尽，讨论热情不减。无论是哪一方获胜，都达到了预期的效果。教学中我们还注意采用了多种交互式策略，如课堂上教师提问可鼓励或指定学生提问，也可由学生自由地就某个知识点进行主题发言后老师点评等。

(4)个性化学习与因材施教

在本课程教学过程中注意对学生因材施教和个性化教学。例如，通过组织学生进行读书报告的形式，鼓励学生从多方面、多角度考虑问题，多提新颖思想，有意识地鼓励优秀学生探讨比较深层的内容，并辅导优秀学生将其成果以科技论文和发表文章的形式转化为成果。又如，在教学设计和实验设计中，注意要求学习有余力和兴趣的学生选作部分探索性、创新性的功课和实验(选学内容，如模糊控制器的设计、进化控制等)，从而引导学生发挥个性优势，达到因材施教的目的。同时注意分析学习较差的学生的具体困难，进行有针对性的指导。

(5)多媒体与网络教学的使用

本课程在PPT演示文稿和网络课程上，采用了大量的多媒体表现形式，如视频、动画、声音和图像等。目的在于使得人工智能抽象的知识形象化，便于学生理解。例如，课内让学生在线观看涂晓媛博士的计算机动画“人工鱼”的录像片段、人工生命Floy中生命智能体在环境中不断的适应进化构成演示等，有助于加深学生对所学知识的理解，促进教学水平的提高，激发了学生对课程的兴趣，使学生创新意识得到增强。此外，随教材附赠的教学光盘和开发的网络课程(http：//)提供了学生课外自学用的高质量的电子课件、完整的教学视频录像、丰富的实验和案例资料等，以更好地调动学生的学习兴趣和主动性。

(7)理论与实践结合

在教学内容安排上，注意理论联系实际，适时布置一些人工智能实验给学生进行课外练习。设计的课外实验包括产生式系统实验，归结反演实验，主观Bayes推理网络实验，A搜索实验，以及基于Maltab工具箱的模糊控制位置跟踪系统、两车追赶模糊控制系统、神经网络模式识别仿真、遗传算法优化计算等实验。通过实践和参与，保持学习兴趣，有助于学生对人工智能基本概念和难点的理解，掌握基本方法和技术，为从事智能系统应用开发打下基础，从而达到教学目的。例如，我们组织学生参观我们的研究生综合自动化实验室，观看机器人臂取物、倒立摆控制、语音识别软件、指纹识别软件、智能调度软件等演示，密切理论与实际的关系。

我们在教学改革实践中探索的这些教学方法，有利于充分激励学生的学习积极性和主动性，有利于鼓励学生发挥独立思考和创新思维，有利于多方位培养学生学习发现问题、分析问题和解决问题的能力。

5　运用多样化的教学手段和考核方式

5.1　多样化的教学手段

采用现代信息技术进行教学，构筑“人工智能导论”课程的现代教学模式，是本课程的主要特点之一。教学过程中采用了多媒体教学课件和网络课程相结合的方法，充分利用多媒体的丰富表现形式，利用网络课程的交互性、情景化等，进行教学。采用的方法包括：

(1)抽象知识内容的多媒体表示

通过动画和视频来演示抽象的概念、算法和过程，包括机器人轨迹跟踪、机器人臂取物、足球机器人比赛、倒立摆控制、“人工鱼”等录像片段，以及智能调度软件、语音识别系统、指纹识别系统、动物识别系统等软件演示。

(2)通过PPT撰写教案

精心编制PPT，组织好课件内容，做到图文并茂，提纲挈领，便于学生理解，便于教师讲授。

(3)开发与应用网络课程

“人工智能导论”网络课程较好的实现了交互性、在一定程度上实现了学习过程的情景化。在交互性方面，通过网络课程的课堂练习和章节练习，评价学生的学习情况，并给学生提出学习建议。在情景化方面，采用了在线答疑形式，使得学习过程丰富有趣。

(4)先进实验系统的观摩与演示

利用我们的研究成果等有利条件，有针对性地对学生进行成果演示(包括智能调度软件、语音识别系统、指纹识别系统、动物识别系统等软件)，使学生知道学了有用，而且很有用，很有趣，很有意义，从而进一步诱导学生的学习兴趣，巩固了课堂所学知识，提高了教学质量。

教学效果通过上述先进的现代信息技术的应用，不仅极大地提高了学生的学习兴趣和主动性，而且也取得很好的实际教学效果，提高教学质量。

5.2　作业、考试等教改举措

(1)改革作业方式与方法

改变过去那种单纯的书面习题作业，发展成为必须交给教师评阅的书面家庭作业、不必交给教师的课外思考题目、口头布置的思考题或阅读材料以及大型作业等。其中上交作业通过网络进行，教师批阅后的作业也通过网络返回给学生，实现了作业呈交和返回的网络化。

(2)改革考试方式与方法

如何对本课程的考试方式进行改革一直是我们探索的问题。我们综合考虑课堂出勤情况(10％)、平时正式作业成绩(20％)和期末课程考试(70％)，进行综合评分。期末考试有时采用综合试题考试，出几个大题目让学生选择其中几个进行开卷笔试，当面交卷后评分；有时采用课外开卷论文结合或口试面试。最近，我们还对部分学生结合实验或实际问题提问等进行考核。我们正进一步改革、试验和探索，使考试成为衡量与培养创新能力，促进学生学习主动性和提高课程教学质量的重要环节。

神经网络的基础知识范文第5篇

关键词：“三化”建设 培训体系 职业生涯 高端人才

1.绪论

1.1研究背景

党的十作出了建设海洋强国的重大部署，这一战略的实施标志着我国海洋开发利用进入了新的历史阶段，恰时海事系统核编转制升级为国家公共服务型政府，既是海上交通运输安全管理部门，又是我国仅有的两支海上执法队伍之一。

但面对新的形势，海事队伍的素质参差不齐、优劣不等，政治思想水平、业务能力、知识和技能还不能满足和适应知识经济时代对中国海事所提出的挑战。

而提高能力和素质最快捷的方式就加强和规范培训，核心要素就是加强海事干部职工的培养和人力资源开发。交通运输部部长杨传堂也指出：“要加快优秀人才培养，重点培养科技研发人才、履约人才和各类专业技能人才，建立起覆盖各专业门类的人才集群。要加大职工培训力度，加强培训资源整合和统筹利用，建立职工综合培训体系和长效机制。”

1.2研究意义

从海事系统战略发展的角度，加强培训资源整合和统筹利用，建立职工综合培训体系和长效机制意义深远、重大。

（1）是新时期海事战略发展的需要。我国是国际海事组织A类理事国，但缺乏在国际上有影响力的领军人才，且现有海事人员业务水平和IMO履约水平参差不齐。因此，有必要优化教育培训机制，建立更加完善的培训制度和体系，建立符合海事发展需要的培训模式，加强高层次人才培养，加强履职履约能力的培养，加强海事战略和海事课题研究，全面提升海事队伍人员综合素质，以适应海事发展的需要。

（2）是加强行政执政能力的需要。加强党政领导干部的能力建设、提高党政领导干部把握大局和战略思维的能力以及驾驭矛盾和处理复杂问题能力等是实现海事发展目前的前提。

（3）是海事内部协调发展的需要。全国海事系统有20个直属海事局、29个地方海事局，拥有4万多名海事队伍，亟需建立健全海事培训机构，加强海事专业技能的模块划分，进行分级分类培训，全面提升海事人员的综合素质。

（4）是整合培训资源和规范培训管理的需要。海事系统现有大连、上海、武汉、广东四个培训中心自成立以来就先天不足，不够规范、系统和专业。培训管理水平和效果远不能满足海事发展的需求。

（5）是海事廉政勤政建设的需要。转制为国家行政管理人员，必须加强反腐倡廉教育，提高拒腐防变意识和能力。

2.海事队伍培训存在主要问题

自1998年成立以来，中国海事局一直都重视培训：2003年成立了直属海事辽宁、上海、武汉和广东四个培训中心，加强对职工的培训，十年来为海事系统做了大量的培训工作，但主要停留在被动性完成培训任务，针对性、实操性不够强，组织不够系统和规范，很多时候停留在后勤接待和会务的管理水平。2.1培训机构不健全

培训工作没有得到足够的重视。首先，部局在思想上对培训工作不够重视：没有专业的培训管理部门，也没有专业的培训管理干部，年度培训计划多流于形式。另外，海事系统转制后，全国四个培训中心将被取消，海事即将面临没有专门的培训机构、也没有专职的培训管理岗位的现象。

缺乏完善的培训架构。原有的四个培训中心实际上是“办培训班中心”，没有完善的培训架构，导致培训前没有摸清需求。这造成很多培训没有针对性和实操性，而全国海事系统4万多名海事人很多时候都是被动地接受培训，造就很多培训“专业户”。

缺乏健全的施教机构。海事系统没有专门的教学场所，培训基地大多在偏远山区且教学设施落后，不具备培训的主体功能，最终只能选择社会酒店，这就给原本有限的培训成本造成浪费。同时，身处发达的网络信息时代，海事却没有专业的网络培训系统，也在一定程度上增加了培训成本。

2 . 2师资管理不专业

海事系统的师资主要是来自系统内专家，少部分聘请高等院校或培训机构的老师，缺乏专业的教学训练或包装，授课后的评估也无法如实及时反馈，造成需求与传授的知识不对称，针对性和实用性不强，培训质量降低。

2 . 3管理队伍不专业

现有的很多培训管理者大多没有经过专业培训，部分来源社会招聘，这些人本身并不具备专业的培训管理知识。因此，很容易将培训办成旅游或会议或接待，极大地影响培训实施的效果。

2.4效果评估不完善

现有的很多培训只停留在“为办班而办班”，培训效果的不够明显，或者为赶完成培训任务，来不及开展考核评估工作，培训后缺乏有效反馈和跟踪管理。

2 . 5培训经费不保障

目前，培训经费都列入年度的财政预算。因此，只有列入部局培训计划才有经费，而各直属局和分支机构的培训经费所占比例较低，部分由参加培训者所在单位部门负担，直接影响各级培训工作的开展。

2 . 6培训内容不合理

因为缺乏系统、规范的培训教材体系，以往的培训有很大的随意性，导致重培训课程轻培训体系、重培训形式轻培训内容、重课堂教学轻实践经验、重专项技能轻工作思维、重评分结果轻综合成长的几个不好现象。

3.培训体系构建思路

“人才资源是第一资源”，培训工作是人力资源管理的最重要环节，是培养人才、挖掘人才、留住人才的重要举措。因此，必须从海事系统战略发展的角度，加强培训体系的顶层设计，整合培训资源，建立职工综合培训体系和长效机制，规范培训管理，加大职工培训力度。

3.1建立科学的海事培训研究团队

设立海事研究机构。将人力资源管理纳入海事战略部署和重要议程，成立以直属海事局牵头为点，以原培训中心分工协作为线，以各直属单位鼎力支持为面的海事研究与人力资源管理机构。

组建各层级的海事研究团队。部海事局的研究团队以部局领导和高层次人才为主，邀请国内外相关单位、高等院校和社会专家组成，以头脑风暴和年会形式。直属局以本局领导和高级海事专家为主，邀请高等院校专家和行政相对单位的领导组成，以课题研究和提升社会服务能力为考核目标，加强各直属局研究成果和人员交流和学习。

打造各层级的海事师资队伍。将师资队伍与高层次人才的培养相结合，建立健全部局和直属局的师资库。一是建立师资选拔、培养和考核制度；二是完善师资的考核评估制度；三是建立和完善各级领导干部和专家积极参与授课的机制。

3 . 2设立合理的分级分类培训框架模型

（1）建立以专业“模块”分类的培训教材体系。根据海事“三定”后的机构设置和岗位职责类别，结合海事业务和综合管理的具体情况进行科学归纳和划分成各种专业“模块”，编写全国海事系统统一、规范教训大纲和教材，建立健全全国海事系统各专业的菜单式培训大纲、教材、教案和案例库。

（2）建设从“要我培训”到“我要培训”的E-learning平台。E-learning就是网格化培训，通过因特网进行数字化学习与培训教学活动的，能够更好适应当代海事人才队伍建设。建立基层海事培训E-learning化。加强学分制的管理，将完成E-learning“模块”化知识自学和通过考试作为适岗和年度考核的重要依据。加强基层海事人员的轮岗。轮岗不仅是海事基础知识学习和普及的过程，也是培养更高一层次海事专业人才的基础。创造人才选拔和使用的机制。高层主要参加党校、高等院校的学习和培训，多参加各种交流学习和讲座，提高战略思维能力和领导艺术。中层主要加强管理修炼和规范管理的学习和培训，多开展横向、纵向的海事业务交流学习，向更高一层培养。

（3）结合实际开展综合性、系统性、专项性的培训。新录用人员的初任培训、晋升培训、专门业务培训等在职培训，专业技术培训等应编写全国统一的培训大纲、教材和讲义，在全国范围内进行片区集中培训。开设公开课。公开课是培训机构围绕特定专题向特定人群作公开的课程讲授形式，学员一般来自多个单位或部门，在课程设计上能够解决特定人群中普遍存在的问题，但重点不突出，无法解决具体问题，而且人均培训费用较高。因此，公开课可以作为对海事高级领军人才培养方式，将最新的理念、知识自上而下地传达下去。强化内训课。内训是培训机构根据受训单位自身的特点和发展状况而量身定制的专门培训，课程长短选择比较灵活。参加内训的学员基本来自于同一个单位或部门，课程针对性强，案例来自学员身边。内训费用包干一般较贵，但人均核算成本低，因此，可作为一种便捷的培训方式，在小范围内对海事人才进行知识更新，对其思想理念、业务技能等进行强化培训。

针对当前普遍将内训做成了内部公开课的情况，要特别注意：首先，加强对培训管理者的专业训练。培训管理者要成为一专多能的复合型人才，具有全局意识、沟通协调能力、学习能力并善于发现和解决问题，明确培训方向。其次，加大职业化培训师的培养力度。从事内训的培训师要真正了解海事部门的工作现状、业务流程、人员素质等情况，其人选可以是专业讲师，也可以请某个部门领导或有专长的员工。同时，要运用好各级管理人员。最后，加强培训机构专业培训顾问的培养力度。培训机构中培训顾问作为将培训师的标准化课程与企业针对性需求进行有机对接的桥梁，其专业能力高低决定着内训课程开发的成效。因此，培训机构要进一步加强专业培训顾问的培养力度，为社会培养出一批专业的培训顾问和高级培训顾问精英队伍。

3.3开展有效的专业培训运作流程

3.3.1培训需求分析

通过对特定海事部门岗位职责以及岗位人员适任情况进行系统、全面的调查，确定应有状况和现有状况之间的差距，粗略确定是否进行培训及确定培训内容。

在对海事人才培训需求定性分析的基础上确定影响培训需求预测的因素，绘制海事人才需求预测影响因素图，并根据相关性分析和回归分析，确定影响海事人才培训需求的最重要因素，制定海事人才培训需求预测指标体系，作为海事人才培训需求预测的基础；其次对神经网络的结构和学习算法进行选择，确定适合的神经网络模型；最后确定采用BP多层前馈神经网络作为海事人才培训需求预测模型，研究BP神经网络的基本结构和学习算法，并分析BP算法的缺陷基，并基于Matlab平台提出算法改进建议。

3.3.2培训预算及管理

职工培训的总体费用应根据年度财政预算而定，但海事系统的培训计划晚于每年的财政预算时间，预算与实际存在出入，一定程度上影响了培训的开展。因此，应加强培训经费的管理，从预算、审核、流程、台账等方面加强管理。

3.3.3培训计划的制定

培训计划是年度的重头戏，也是考验培训需求是否准确、如何使用培训费用等的依据。因此，要有效运行海事队伍“三化”建设的培训计划。

3.3.4培训组织实施

培训计划出来后，就进入培训的组织与实施阶段，一个计划再好如果没有良好的组织与实施，没有得力的培训师，也是没办取得预期的效果。完善培训课程包。包括具课程需求分析、课程设计、师资安排、培训审批意见等。使用优秀的师资。师资力量是培训实施的关键环节，一名好的讲师会将讲台变成舞台，效果自然事半功倍。建立培训档案。培训档案是分析需求、总结效果、控制成本、师资质量和职工个人职业生涯发展各项工作的重要依据。如与任职、晋升挂钩，或可略有成效。

3.3.5完善培训评估机制

培训评估大致可将培训全程分为前、中、后三个阶段，从而使培训需求更加准确，活动更加有效，计划更加符合实际，资源分配更加合理，内容与形式更加相得益彰。更为重要的是，可以通过评估结果的反馈，对培训实施中出现的偏差进行及时纠正。

4.加强海事人才的职业生涯规划和激励

（1）为新录用人员进行职业生涯规划是培养海事高端人才的关键。将现代职业生涯规划理念与海事系统培训工作实际紧密结合，建立切实可行的职业生涯规划管理系统，能激励工作人员实现自身价值，提高绩效，加快“三化”发展战略目标的实现。

（2）激励是改进工作绩效的重要手段。在海事人才培训过程中，激励措施可分为导向型激励措施和结果型激励措施两种类型。导向型激励措施是通过激励的方式引导海事人才朝特定方向发展，培训目的一是通过培训进行人才培养，二是根据培训结果进行人才选拔；结果型激励措施是根据培训考评结果，对优秀海事人才进行直观的物质和精神奖酬。