一、成果简介及主要解决的教学问题
现代电力系统是迄今最复杂和最庞大的人造系统。该系统处理能量巨大，地域分布广、运行方式多变，具有高维、非线性、动态特性复杂等特征，是现代社会须臾不能离开的重要能源支撑系统。电力系统一旦发生崩溃性事故，社会影响巨大，经济损失严重。
伴随着我国经济的快速发展，我国电力工业取得了举世瞩目的发展。我国已形成了既有火电、水电，又有核电、风电、太阳能等新型发电方式的电源结构，发电装机容量居世界第二位；已建成世界上规模最大的交直流联合电网。建设和运行如此庞大复杂的电力系统对高校人才培养的实践能力和工程素质提出了新的要求。
《电力系统分析》课程主要涉及电力系统正常运行和故障状态的分析计算与控制的理论与方法，是电气工程及其自动化专业的核心课程，处于专业基础课和专业课之间的枢纽地位。
伴随着电力工业的快速发展，原有的《电力系统分析》课程在多方面表现出了明显的不适应，主要问题有：
1）课程教学内容注重知识传授，强调理论的严谨性，忽视工程问题的物理本原和相关的经济环境社会背景。
2）教学方法上，重“分析”，轻“综合”，忽视各部分知识之间的联系及在电力系统工程中的作用。
3）教学组织上，重课堂教学，轻实践教学，忽视对学生学习兴趣的培养。
可以归纳为“工程不突出，实践少而散，课外无活动”。
为了适应电力工业发展对人才培养的新要求，全面提高《电力系统分析》课程的教学质量，本课程组从2002年启动了对该课程的改革与建设，2005年课题研究得到了吉林省高等学校教学改革重点课题的资助。经过6年多的建设，取得了一系列成果。《电力系统分析》课程2007年被评为国家级精品课程，课程组所在团队2008年被评为国家级教学团队，东北电力大学“电气工程及其自动化专业”2007年被评为国家级特色专业建设点。以本课程实验平台为主体的实验室2008年被评为国家级实验教学示范中心、省部共建教育部重点实验室。
二、课程改革与建设的总体思路
1、 明确人才培养定位
东北电力大学是一所主要为电力行业培养和输送人才的高等学校。“电气工程及其自动化专业”的人才培养定位是：培养适应电力行业需求、基础理论扎实、突出“一实两创”（实践能力、创新意识、创业精神）特色的高素质应用型人才。
2、 课程改革和建设的总体思路
根据培养突出“一实两创”特色人才的要求，遵循“突出工程，强化实践”的原则，统筹配置和建设教学资源，精简优化课程内容，整合强化实践教学、创新构建课外活动，通过创建突出工程强化实践的立体化课程体系，建设配套的实践平台，全面提升课程教学水平，提高人才培养质量。
三、课程改革与建设的实践
1、 以突出“工程”为重点，形成了“工程-理论-工程”的教学思想
以往的《电力系统分析》课程注重知识传授，强调理论的严谨性。对如何从纷繁复杂的实际问题中提炼出可资研究的模型关注不够，忽视对局部与整体之间关联关系的分析，主要讲解前人已提炼出的既有模型的求解方法。学生学完课程后，尚且可以完成验证解法的书本作业，但难以综合运用所学的知识解决电力系统工程中的实际问题。
解决工程问题，离不开解决问题的方法，更需要分析问题的方法，即面对纷繁复杂的工程实际问题，通过突出主要矛盾，对枝节问题的正确简化，构建出突出工程问题本质的数学模型的方法。运用基本理论对所提炼模型求解后，还应进一步探讨其工程意义，进行价值评判和环境社会影响分析，形成指导工程的一般性概念和结论。课程教学活动的组织应从以理论为中心转到以工程为中心，既强调理论源于工程，又强调理论服务于工程。
图1 “工程-理论-工程”教学思想示意图
2、 构建“课堂教学、实践教学和课外活动”相结合的立体化课程体系
按照“精简优化”的原则，重构课程内容体系。根据教学内容在电力系统工程中的地位和作用，构建了包括认知层、基础层、应用层和扩展层的四层次课程内容体系，根据不同层次的内容有针对性地开展教学活动。
认知层主要包括电力工程中的基本常识和背景知识，如国内外电力工业发展现状及历史、电力系统的构成、主要发电方式及其特点、电力系统运行的基本要求等。
基础层包括电力系统各种运行分析用到的共性基础的教学内容，如电力系统的基本数学模型、电力系统潮流计算、电力系统故障分析等。
应用层包括一些不作为其他运行分析基础的电力系统运行分析方法。主要包括电力系统稳定性分析、电力系统电压调整、电力系统频率调整、电力系统运行控制等。
扩展层是尚未列入教材的电力系统新技术、新方法等内容。涉及电力市场、新能源发电技术、灵活交流输电技术、交直流特高压输电等。
通过对教学内容的梳理，突出了教学重点，大幅精简了课内教学时数。改革后课内教学时数由原来的128学时降低到80学时。
在教学方法上，运用“问题解决 (problem solving)”教学法，每一新内容都从电力系统设计和运行中遇到的问题导入，强调从工程问题中构建模型的方法及模型应用的限制条件，克服了只注重解题方法忽视工程问题的弊端，培养学生研究工程问题的思路和用所学理论分析电力系统工程问题的能力。
充分运用现代教育技术，将复杂的电力系统分析搬上课堂，用现代仿真技术在课堂上展示分析过程，改变了过去以公式分析为主的状况，使抽象的电力系统运行分析具象化，并借助于仿真技术对计算结果的工程意义进行深入的阐释。
图2 电力系统潮流计算课堂演示
优化配置课堂教学、实践教学与学生课外活动等教学资源，形成立体化课程体系。针对“实践少而散、课外无活动”的问题，按照新的教学内容体系，以强化实践为重点，统筹安排课堂教学、校内外实践以及课外活动等教学资源的运用，形成了实现课程改革目标的立体化课程体系，如图3所示。
图3.“课堂教学、实践教学和课外活动”相结合的立体课程教学体系
精心组织服务于课程教学的系列课外活动。课内学时减少较多的情况下，为了确保学生有更多的学习时间和精力投入，必须用学生喜闻乐见的方式构建系列课外活动，充分激发学生学习的积极性和主动性。
图4系列课外活动示意图
创建的课外活动主要包括电力知识竞赛、电力系统仿真竞赛、“中国电机工程学会杯”电工数学建模竞赛、开放教师科研课题、组织兴趣小组等。
3、 构建了“全程设计、平台支撑”的实践教学体系
实践教学是立体化课程体系的重要组成部分，是实现“突出工程、强化实践”目标的重要环节。根据立体化课程体系对实践教学改革与建设的要求，为实现理论教学与实践教学的有机结合，构建了“全程设计 平台支撑”的实践教学体系。
1) “全程设计”是将某个电网的规划及运行分析的设计伴随教学全过程逐次展开，替代以往分散的习题和课后集中进行的课程设计，以提高学生对工程问题整体性的认识。
在课程之初，给学生布置某电力系统的规划设计的初始条件，随着教学的逐步推进，要求学生完成对该系统的潮流分析、故障分析、稳定性分析和调压分析。学生学到的知识立即就会运用到设计中。通过课程学习和设计锻炼，学生对电力系统的分析方法及其应用有了更深刻的理解，对工程问题局部与整体的关系有了更全面的把握。
2) “平台支撑”就是建设便于学生完成设计、了解电力系统设计与运行过程的实践教学平台，包括电力系统工程认知平台、物理模拟平台、数字仿真平台、工程实训平台，以此保障全程设计，强化工程训练。
近6年投资逾2600万元，建成和完善了“电力生产过程动态模型演示中心”、“现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术实验室”，“电力系统数字仿真实验中心”，“输变电运行实训中心”。实现了从工程认知、物理模拟、数字仿真、工程实训诸方面对提高学生工程素质、实践能力培养的全面支撑。
电力系统工程认知平台：该平台主要包括电力生产过程动态模型演示中心、校外实习基地，是帮助学生形成对电力系统感性认知的重要平台。
电力系统物理模拟平台：该平台依托于我校省部共建教育部重点实验室“现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术实验室”，拥有模拟发电机组、变压器、模拟输电线路、风力发电模拟系统；拥有丰富的监控手段，能帮助学生了解电力系统的运行特征，建立清晰、直观的物理概念。
电力系统数字仿真平台：该平台依托于我校电力系统数字仿真实验室，配备了全功能电力系统联合仿真培训系统、DDRTS、PSCAD、PSASP、EMTP和课程组自主研发的电力系统高级应用软件（PSAA2.0）等电力系统仿真软件，有助于学生了解大规模复杂电力系统的运行特性。
电力系统工程实训平台：该实验平台是我校与四平供电公司联合建立的输变电运行实训中心，该中心有国内高校唯一的全电压运行的66kV实验变电站。学生可在真实的变电站运行环境下按照规程进行各种操作训练，实现从课堂到实验室再到准工程环境的跨越。学生不仅可以熟悉主要电气设备，掌握有关设备的操作方法，还受到按章操作的教育，养成安全生产的良好习惯。
图5 “全程设计、平台支撑”示意图
3) 科研成果引入实践平台。根据课程建设改革的总体思路和实践教学平台建设的需要，积极将近年来取得的科研成果应用于实践平台建设中。本课程组教师研制的“大规模电力系统暂态稳定定量评价分析系统”（获2008年国家科技进步二等奖）和“电力系统高级应用软件”（已在13个电力供电企业得到应用）应用于电力系统数字仿真平台中；为提高学生实践能力和强化工程素质发挥了积极的作用。
4、 在教学科研实践中建设一支高水平教师队伍
任何好的教学思想和先进的教学理念都需要有高水平的教师队伍来实践才能转化成人才培养的真实成效。
本项目研究中不仅注重改革方案的研究，还坚持以人为本，十分注重高水平教师队伍的建设。经过多年建设，本课程组已形成由11人组成的结构合理的教师队伍，其中有教授4人、博士5人。课程组教师积极开展教学改革的研究，投身于教学实践，努力提高教学水平和人才培养质量。
在承担繁重教学任务的同时，课程组教师积极开展科学研究，不断提高学术水平，为开展高水平的教学奠定坚实的学术基础。
教师队伍中，有国家级有突出贡献专家1人，“百千万人才工程”国家级人选2人，享受国务院特殊津贴2人，全国优秀教师1人，省级教学名师1人，省首批拔尖创新人才3人。本课程组教师近5年承担国家自然科学基金项目3项，获国家科技进步二等奖1项、吉林省科技进步一等奖2项、二等奖3项；获国家教学成果二等奖1项、吉林省教学成果一、二、三等奖各1项。
