《人工智能海洋學(xué)》課程教學(xué)大綱一、課程基本信息課程中文名稱人工智能海洋學(xué)課程英文名稱ArtificialOceanography課程編號33321607課程模塊￡思想政治理論課￡通識教育課專業(yè)基礎(chǔ)課￡專業(yè)課課程性質(zhì)必修￡限選￡專業(yè)任選￡任選總學(xué)時(shí)40講授學(xué)時(shí)32實(shí)驗(yàn)（專題輔導(dǎo)）學(xué)時(shí)8總學(xué)分2.5開課單位電信學(xué)院開課系（室）自動化系授課對象本科適用專業(yè)自動化先修課程自動化專業(yè)導(dǎo)論、Matlab語言及應(yīng)用、python語言及應(yīng)用二、課程簡介和教學(xué)目標(biāo)1．課程簡介《人工智能海洋學(xué)》是自動化專業(yè)本科學(xué)生的一門專業(yè)基礎(chǔ)必修課，在自動化的專業(yè)課程體系中具有重要的地位和作用。本課程在自動化專業(yè)導(dǎo)論、Matlab語言及應(yīng)用、python語言及應(yīng)用等前序課程的基礎(chǔ)上，主要內(nèi)容涉及海洋大數(shù)據(jù)、python語言、人工智能基礎(chǔ)、深度學(xué)習(xí)、循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、海洋特征智能識別、海洋智能預(yù)測等專業(yè)前沿知識。本課程內(nèi)容涵蓋了海洋、氣象、生態(tài)、計(jì)算機(jī)、人工智能等領(lǐng)域，利用人工智能新興技術(shù)來推動跨學(xué)科聯(lián)合，通過獲取、利用、管理海洋大數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)海洋大數(shù)據(jù)科學(xué)與機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能的交叉融合，發(fā)揮了自動化專業(yè)在智慧海洋建設(shè)中的重要作用。課程幫助學(xué)生充分接觸人工智能在海洋科學(xué)中的應(yīng)用等前沿課題的最新研究進(jìn)展，通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生在一定程度上掌握人工智能海洋學(xué)的發(fā)展歷程、海洋大數(shù)據(jù)的處理分析、人工智能基礎(chǔ)等知識及應(yīng)用能力，幫助學(xué)生準(zhǔn)確、迅速地了解國內(nèi)外科技發(fā)展動態(tài)，為學(xué)生走向工作崗位、升學(xué)深造等提供能力支撐。2.教學(xué)目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生在一定程度上了解人工智能海洋學(xué)的發(fā)展歷程，初步掌握海洋大數(shù)據(jù)的處理分析、人工智能基礎(chǔ)、海洋特征智能識別、海洋智能預(yù)測等相關(guān)知識，并具有一定的應(yīng)用能力。課程主要培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理、數(shù)學(xué)及自然科學(xué)和工程科學(xué)的相關(guān)知識分析復(fù)雜工程問題的能力，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識開展文獻(xiàn)檢索和資料查詢，并尋找正確解決問題的途徑。本課程具體教學(xué)目標(biāo)如下：教學(xué)目標(biāo)1：了解人工智能和海洋學(xué)知識。教學(xué)目標(biāo)2：掌握海洋大數(shù)據(jù)的分析處理、人工智能基礎(chǔ)等知識及應(yīng)用能力。教學(xué)目標(biāo)3：在多學(xué)科背景下，利用文獻(xiàn)檢索、分析，針對具體對象建立數(shù)學(xué)模型并求解等方式，通過小組合作完成課程項(xiàng)目。教學(xué)目標(biāo)4：了解人工智能在海洋科學(xué)中的應(yīng)用等前沿課題的最新研究進(jìn)展，了解人工智能方向國內(nèi)外科技發(fā)展動態(tài)，培養(yǎng)學(xué)生的文化自信，為黨育人、為國育才。3．教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐關(guān)系教學(xué)目標(biāo)支撐畢業(yè)要求對應(yīng)指標(biāo)點(diǎn)教學(xué)目標(biāo)17.1理解環(huán)境保護(hù)和社會可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)涵和意義。7.2能夠站在環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的角度思考專業(yè)工程實(shí)踐的可持續(xù)性，評價(jià)產(chǎn)品周期中可能對人類和環(huán)境造成的損害和隱患。教學(xué)目標(biāo)21.1能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程科學(xué)的語言工具用于工程問題的表述。1.2能針對具體的對象建立數(shù)學(xué)模型并求解，將相關(guān)知識和數(shù)學(xué)模型方法用于推演、分析自動化相關(guān)領(lǐng)域的工程問題，用于解決方案的比較與綜合。2.1能夠識別和判斷工程問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和參數(shù)，并能基于相關(guān)科學(xué)原理和數(shù)學(xué)模型方法正確表達(dá)自動化相關(guān)領(lǐng)域的工程問題。2.2能認(rèn)識到解決問題有多種方案可選擇，運(yùn)用相關(guān)的基本原理，通過文獻(xiàn)研究，分析自動化相關(guān)領(lǐng)域的工程問題，論證解決方案的合理性，獲得有效結(jié)論。4.1能夠基于科學(xué)原理，通過文獻(xiàn)研究或相關(guān)方法，調(diào)研和分析自動化專業(yè)工程問題和解決方案。4.2能夠根據(jù)對象特征，選擇研究路線，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并構(gòu)建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，安全地開展實(shí)驗(yàn)，正確地采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并能對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和解釋，通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論。5.1了解專業(yè)常用的現(xiàn)代儀器、信息技術(shù)工具、工程工具和模擬軟件的原理和使用方法，并理解其局限性。5.2能夠選擇與使用恰當(dāng)?shù)膬x器、信息資源、工程工具和專業(yè)模擬軟件，對自動化相關(guān)領(lǐng)域的工程問題進(jìn)行分析、計(jì)算與設(shè)計(jì)；能夠針對具體的對象，開發(fā)或選用滿足特定需求的現(xiàn)代工具，模擬和預(yù)測專業(yè)問題，并能夠分析其局限性。教學(xué)目標(biāo)39.1能夠在團(tuán)隊(duì)中有效溝通，合作共事。9.2在多學(xué)科背景下，能夠獨(dú)立或合作開展工作，并具備組織、管理、協(xié)調(diào)團(tuán)隊(duì)工作的能力。10.1能夠就復(fù)雜的自動化工程問題，與業(yè)界同行及社會公眾通過口頭和書面的方式進(jìn)行技術(shù)交流和有效溝通。12.2具有自主學(xué)習(xí)的能力，能夠?qū)夹g(shù)問題進(jìn)行分析探索、歸納總結(jié)、實(shí)踐質(zhì)疑，并尋找資源獲取解決問題的方案。教學(xué)目標(biāo)48.1有正確的價(jià)值觀，理解個(gè)人與社會的關(guān)系，了解中國國情。10.2了解專業(yè)領(lǐng)域的國際發(fā)展趨勢、研究熱點(diǎn)，能夠適應(yīng)國內(nèi)外自動化行業(yè)產(chǎn)業(yè)的形勢變化；具備一定的國際視野，理解和尊重世界不同文化的差異性和多樣性，能夠在跨文化背景下進(jìn)行交流并施展專業(yè)技能。12.1認(rèn)識到自主和終身學(xué)習(xí)的必要性，能夠跟蹤社會與技術(shù)發(fā)展的趨勢。三、理論教學(xué)表1理論教學(xué)安排序號章節(jié)（學(xué)時(shí)）學(xué)習(xí)內(nèi)容（含重點(diǎn)、難點(diǎn)）教學(xué)方法、手段支撐教學(xué)目標(biāo)其他1緒論（2）1.了解本課程內(nèi)容，知識結(jié)構(gòu)考核要求等2.了解人工智能發(fā)展歷程3.了解人工智能海洋學(xué)發(fā)展歷程講授式、實(shí)操式、討論式、線上線下混合式相結(jié)合1、4課堂表現(xiàn)、作業(yè)、討論2海洋大數(shù)據(jù)（2）1.了解海洋大數(shù)據(jù)發(fā)展歷程2.掌握海洋大數(shù)據(jù)的定義和特征（★）3.了解海洋大數(shù)據(jù)的來源4.掌握海洋大數(shù)據(jù)的處理分析（▲）5.了解常用的海洋大數(shù)據(jù)平臺（★）講授式、實(shí)操式、討論式、線上線下混合式相結(jié)合1、2、3、4課堂表現(xiàn)、作業(yè)、討論3python語言（4）1.掌握編譯軟件的下載和安裝2.掌握基本變量類型并能夠熟練使用（★）3.掌握函數(shù)和類并能夠熟練使用（▲）4.掌握基本語法并熟練使用（▲）5.了解基本的庫講授式、實(shí)操式、討論式、線上線下混合式相結(jié)合1、2、3、4課堂表現(xiàn)、作業(yè)、討論4人工智能基礎(chǔ)（4）掌握人工智能基本概念掌握BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（★）3.了解其他神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)講授式、實(shí)操式、討論式、線上線下混合式相結(jié)合1、2、3、4課堂表現(xiàn)、作業(yè)、討論5深度學(xué)習(xí)（4）1.掌握深度學(xué)習(xí)的基本概念和特征2.掌握卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)（★）3.了解常用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型4.掌握基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的語義分割（▲）講授式、實(shí)操式、討論式、線上線下混合式相結(jié)合1、2、3、4課堂表現(xiàn)、作業(yè)、討論6循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（4）1.掌握循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本概念和特征2.掌握長短時(shí)記憶網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和工作原理（★）3.了解門控循環(huán)單元4.掌握雙向網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（▲）講授式、實(shí)操式、討論式、線上線下混合式相結(jié)合1、2、3、4課堂表現(xiàn)、作業(yè)、討論7海洋特征智能識別（6）1.掌握海洋渦旋智能識別技術(shù)（▲）2.掌握海上目標(biāo)物體的提取和檢測技術(shù)（★）3.掌握遙感圖像的分類和特征識別（★）4.了解海表溢油、藻類等智能檢測講授式、實(shí)操式、討論式、線上線下混合式相結(jié)合1、2、3、4課堂表現(xiàn)、作業(yè)、討論8海洋智能預(yù)測（6）1.了解海洋氣候預(yù)測的基本概念和工作2.掌握近岸法風(fēng)暴潮智能預(yù)測（★）3.了解其他海洋氣候因子的智能預(yù)測技術(shù)講授式、實(shí)操式、討論式、線上線下混合式相結(jié)合1、2、3、4課堂表現(xiàn)、作業(yè)、討論四、實(shí)驗(yàn)教學(xué)表2實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排序號實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱（學(xué)時(shí)）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)類型支撐教學(xué)目標(biāo)其他1Python基礎(chǔ)訓(xùn)練1.定義并使用基本變量2.安裝并調(diào)用基本函數(shù)庫3.掌握數(shù)據(jù)的讀入，可視化技術(shù)綜合2、3小組研討、設(shè)計(jì)、匯報(bào)2BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)1.搭建BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)2.訓(xùn)練BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)綜合2、3小組研討、設(shè)計(jì)、匯報(bào)3卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)1.搭建基礎(chǔ)的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)2.訓(xùn)練基礎(chǔ)的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)綜合2、3小組研討、設(shè)計(jì)、匯報(bào)4長短時(shí)記憶網(wǎng)絡(luò)1.搭建長短時(shí)記憶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)2.訓(xùn)練長短時(shí)記憶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)綜合2、3小組研討、設(shè)計(jì)、匯報(bào)五、考核與成績評定方法表3課程考核及評價(jià)細(xì)則成績組成考核/評價(jià)環(huán)節(jié)分值考核/評價(jià)細(xì)則支撐教學(xué)目標(biāo)平時(shí)成績（20%）上課表現(xiàn)20根據(jù)學(xué)生平時(shí)上課的出勤率、課堂表現(xiàn)及互動情況，視其對課程學(xué)習(xí)的態(tài)度及積極程度，按20%計(jì)入課程總成績。1、2、3、4實(shí)驗(yàn)成績（20%）實(shí)驗(yàn)課20實(shí)驗(yàn)的完成程度，實(shí)驗(yàn)報(bào)告規(guī)范，內(nèi)容等，按20%計(jì)入課程總成績綜合。1、2、3課程報(bào)告（60%）課程項(xiàng)目完成程度60根據(jù)學(xué)生完成課程項(xiàng)目的程度，成果展示表現(xiàn)，課程報(bào)告規(guī)范，內(nèi)容等，按60%計(jì)入課