第二，购买和自造船舰。
海防建设的重点在海军，海军的核心则是舰队。
初建海防时，李鸿章主张自造船舰，不向外国购买。
但在边防危急、仓促建立海军的情形下，他转而采取买船为主、造船为辅的方针，他购买船舰的理由是：“中国造船之银，倍于外洋购船之价。今急着想要成军，必须在外国定造为省便。但不可能托洋商误买旧船。”定造之时，选举学生、工匠一同前去，由经办人员亲赴各厂考察何种船只最好，且适宜于中国水道，再“与其议价定造”。在建设过程中，亦由专员检查督造，凡不合规格者要重新返工。从此以后，李鸿章开始向英国、德国订购各种舰艇。1875年，李鸿章向英国订购4艘“新式”炮船，又称为“蚊子船”，这4艘船于1876年间先后驶到中国，被分别命名为“龙骧”、“虎威”、“飞霆”、“策电”；1878年又订购了4艘蚊子船，被分别命名为“镇东”、“镇西”、“镇南”、“镇北”，这四艘被拨给北洋海军，先前买的四艘调拨给南洋。后来经实践证明，这种蚊子船都是钢片做成的，几乎成为一堆废品。对于购买铁甲船，由于花费极高，起初未试办。1879年日本武力吞并琉球，使李鸿章认识到“今要整备海防，力图自强，非有铁甲船数只，方足以控制重洋”。于是，他在1880年向德国订造两艘铁甲船。这两艘铁甲船于1885年抵达中国，由李鸿章命名为“定远”和“镇远”，这是北洋海军中吨位最大的船只。
1883年，李鸿章否认购买英国所造的“新式加大碰快船”，而购买了德国所造穹面钢甲巡洋舰，命名为“济远”。1884年，又从德国购进两艘巡洋舰，分别命名为“经远”、“来远”。与此同时，还从英国订购了“致远”和“靖远”两舰。李鸿章在向英、德两国购买船舰的同时，还将上海、福建两地造船厂制造的一些轮船调运到北洋，编入北洋海军，先后有巡洋舰“平远”，“广甲”，鱼雷巡洋舰“广乙”、“广丙”，练船“康济”、“威远”、“海镜”以及通报、运输船各两只。至1888年，北洋海军已拥有一支可观的大型舰队。有巨型铁甲舰两艘，高速巡洋舰7艘，炮船6艘，鱼雷艇6艘，练船3艘，运输船1艘，共计大小25艘。至此，北洋海军从建制到船舰数量初具规模。
第三，创建海军基地。
要创建近代化海军，除了船舰以外，还必须有相应的屯泊船舰的港口，检修船舰的船坞以及与之配套的炮台。因此，李鸿章在筹组舰队的同时，对海军基地的基址进行了多次勘察，最后，选定了旅顺和威海卫。他说：“综览北洋海岸，水师扼要之所，惟旅顺口、威海卫两处，进可以战，退可以守。”因威海卫工巨费繁，李鸿章决定先经营旅顺口，于此建设船坞及海岸炮台，作为战舰收宿之地，并兼敝奉省和保卫京都。1880年，旅顺基地工程开始动工，先在海岸修筑炮台，同时疏浚口门、船澳，以浚深海港。至1886年建成东西炮台9座，安置大小炮位48门。
后又增修炮台4座，添置炮位23门。从1889年开始，又环绕旅顺背后，建造陆路炮台17座，安置炮位78门。与此同时，为巩固旅顺后路，兼防金州，又在大连湾修筑海岸炮台5座，陆路炮台1座，安置炮位24门。在此期间，李鸿章因旅顺船坞工程进展缓慢，于1887年包给法商承办，至1890年11月全部竣工，耗银131万两。旅顺船坞是一项巨大工程，当时被誉为海军的根本。就整个旅顺海防工程来说，在当时亦堪称为配套完善的远东一流的近代海军基地。威海卫工程于1887年才开始全面展开，因起步较晚，设计建造更具有近代化、大型化的特点。
到1890年建成北帮炮台3座，南帮炮台3座，刘公岛炮台6座，日岛炮台1座。从1891年开始，又修筑威海后路炮台4座。整个威海卫炮台群，共配置大小炮位127门，各炮台建造极为庞大、坚固，既配备有大口径岸炮，又有各种分隔的弹药舱和炮弹提升装置。在刘公岛、日岛，还分别建造了地阱炮。
各炮台配置较为合理，彼此互相依托，交叉火力，连绵相接，形成严密的防御体系。威海卫除炮台工程外，其他如海军公所，大铁码头、船坞等，也都是规模浩大的工程。威海卫宏大的海防工程陆续建成，人们认为从此威海卫可以成为名副其实的“东海屏障”。
旅顺、威海基地相继建成，威海卫即为北洋舰队的永久驻泊地，旅顺则为北洋舰队维修保养之所，两地各设提督衙门，均为北洋海军重地。就防御体系来看，威海、旅顺恰似人之双臂，环抱勃海，形成对京都的钳形防御网，成为勃海之“锁钥”，天津之“门户”。
第四，培育和训练海军人才。
李鸿章在实践中认识到，要建立一支近代化海军，除了船舰、基地等物质条件之外，关键问题还需有训练有素的人才，“水师为海防急务，人才为水师根本”。
基于这个认识，李鸿章在创建北洋海军过程中，一面购买、制造船舰，一面大力培养、训练人才。为此，李鸿章继续派遣留学生赴国外培训，同时在国内创办了一系列军事学堂，大力培养海军专门化人才。1880年创办天津水师学堂，以留学回国的严复为总教习，并聘任洋员授专业课。1882年，将天津水雷电报学堂改组为水师管轮学堂，天津水师学堂的规模更为完备。1885年创办天津武备学堂，以培养能通晓西法的淮军中下级军官。1890年，为便于学生就近学习驾驶、鱼雷、水雷、枪炮等技术，又在刘公岛创办了一所威海水师学堂。此外，为了培养急需的水雷、驾驶、管轮、枪炮等专门人才，还先后创办了大沽水留学堂、旅顺鱼雷驾驶学堂、管人才学堂，管轮学堂、水雷学堂、威海枪炮学堂等等。所有这些学堂，不仅为海陆军培养了一批相当的军事技术人才，而且促使了西学在中国的进一步传播。
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