高等學校木結構課程現狀及教學方法實踐探索

張國鋒 李冉 常愛蘋

[關鍵詞]木結構課程;高等教育;教學方法;課程改革

木材作為木結構建筑的主要材料，雖然存在著易燃燒、易腐蝕、變異性大等缺點，但其所具有的成本低、重量輕、耗能小、強重比高、無污染、彈性好、耐沖擊以及加工容易等優點，使其得以成為一種很好的建筑材料。木結構建筑不同于鋼筋混凝土建筑，它具有抗震性能好、建筑結構輕等優勢。木結構所具有的綠色節能環保、抗震性能好的特點，使得木結構建筑有廣闊的發展空間。

木結構建筑是我國古代主要的建筑形式。建成于1056年、高達67.3 m的應縣木塔體現了我國古代木結構建筑的水平，而始建于1406年的故宮是現存最完整的木結構建筑群之一，體現了我國高超的木結構建造水平。

當今木結構建筑在國外特別是日本及歐美國家的發展成果較為顯著。在日本，木結構住宅量超過總住宅量的58%，2018年加拿大新建木結構建筑數量達到3.3萬戶，芬蘭每年新建房屋中木結構房屋占比高達80%。我國林業在20世紀80年代采伐嚴重，木結構建筑基本停滯了20年，造成了國內木結構應用及人才培養處于空白。進入21世紀，我國開始重視綠色環保建筑的發展，木結構隨之得到了快速發展，國家層面也相繼出臺了《促進綠色建材生產和應用行動方案》《國務院辦公廳關于促進建筑業持續健康發展的意見》等政策文件，這些文件都明確提出要大力倡導和發展現代木結構建筑。建筑行業逐漸興起了建造輕型木結構別墅群、木結構連廊等現代木結構建筑熱潮，截至2018年底，我國從事木結構的企業數量達2738家，主要集中于長三角地區，木結構建筑面積則增至1200萬m2至1500萬m2。同時，國內高校諸如同濟大學、哈爾濱工業大學、東南大學、南京工業大學等高校也逐步恢復了木結構課程，中國礦業大學（北京）力學與建筑工程學院是我國巖土工程國家重點學科重要支撐單位，為適應現代土木工程發展要求，2015年開設了木結構選修課。

綜合上述幾點，可以看出我國現代木結構建筑正在迎來新的發展機遇，而且未來木結構建筑還有很大的發展空間，因此培養木結構方面的技術人才成為勢在必行的大事，而木結構課程教學作為木結構人才培養的最基礎、最重要的環節也越來越成為木結構行業關注的重點。筆者在木結構課程教學過程中積極參加每年舉辦的“中國木結構產業發展高峰論壇”，并通過多次與同行業科研教育人士的交流，結合近幾年我校即中國礦業大學（北京）木結構課程教學實踐探索經驗，總結分析了木結構課程教學作為人才培養重要環節中存在的問題及對策，以期對高校木結構課程教育教學提供有益的借鑒。

一、木結構課程教學的發展現狀及存在問題

（一）課時設置少，師資力量不足

理論課程教學是各學科教學的基礎環節，課程設置的多少在很大程度上決定著學生理論學習的效果。我國現階段木結構課程教學現狀是雖然有南京林業大學、北京林業大學等高校開設有木結構相關的本科專業，但依然有不少高校的木結構課程被安排為選修課，因此木結構課程的課時一般來說都很少。這些課時只夠教授一些木結構的基本知識，難以讓學生系統、深刻地了解木結構這門覆蓋面很廣的課程里比如木結構設計、木結構建筑材料、木結構建筑施工等方面的知識。

同時，目前我國木結構方面的人才少，除了一些林業類院校以及個別綜合性院校有專業的木結構及相關方向的師資力量，很多院校缺乏有木結構專業背景的教師，這也給課程教學的順利有效開展帶來一定阻礙。因為教師如果沒有充足的專業知識，其所教授課程的內容是十分有限的，通常只能從一個或幾個角度講解專業知識。雖然土木各個專業之間具有一定互通性，但是每個專業又有其各自的特點，因此，不具備木結構專業背景的教師在講解木結構時會存在專業知識儲備不足、課程講解內容不夠專業等問題。針對這一現象，一些高校會邀請國內外木結構方面的專家開展短期講學，這樣可以在一定程度上解決上述問題，但是效果十分有限。

（二）以理論教學為主，缺乏教學演練及實踐

無論是混凝土結構設計、鋼結構設計還是木結構設計，土木工程相關的各專業都需要理論聯系實踐。為了確保木結構課程的教學質量，教師在保證學生掌握木結構的基本知識以及基本設計理論的同時，還需要結合材料特點、工程實例動手進行一些基本的教學實驗，以達到理論聯系實驗的目的。木結構課程是一門結合木結構基本知識及設計理論的課程，目前絕大多數木結構課程還只是停留在課堂理論學習上，課堂演示條件不足。針對木結構材料種類、材料缺陷、各類木結構特點等，可以在課堂上用實際材料、小型木結構模型展示給學生，以增加其對所學知識的理解。此外，學生在木結構課程學習過程中需要適當與木結構建筑施工實際相結合，通過了解現代木結構建筑的材料選擇、設計流程以及施工保護等知識，來提高學習的興趣和鞏固所學知識。

（三）木結構課程定位不明確，難以滿足社會對木結構人才的需求

雖然我國現代木結構建筑迎來新的發展機遇，同時也有很多高校開設了木結構及相關課程，但是就現代木結構發展的總體趨勢而言，木結構課程定位并不是十分明確。目前很多高校開設木結構課程的目的是拓寬學生知識面、豐富學生建筑行業知識體系，這不但會導致學生對木結構課程不夠重視的結果，而且使得學生的木結構知識儲備增長受限，這樣的教學現狀與目前社會上對木結構設計、施工、管理、保護修繕等方面的人才需求量逐漸增加的現狀不相適應。綜上所述，導致目前木結構人才匱乏的最主要的原因在于開設木結構及其相關專業方向的院校較少。

二、木結構課程教學方法的實踐與探索

（一）加強木結構相關交叉學科交流

木結構看似是獨立的一門學科，但完成一座木結構建筑實際上需要多個學科能力的支撐，包括林業、機械、建筑等。在木結構建筑整個的生命周期里還包括不同的專業協作，如建筑材料、結構設計、施工工藝、項目管理以及木結構的保護修繕。因此，單一學科的課堂教學無法滿足木結構人才教育的要求，需要加強學科交流，使學生建立較為完整的學科知識體系。

為了加強學科交流，高校往往邀請建筑設計、林業等方面的教師給木結構專業的學生開講座。通過這種方式不但可以發揮不同專業的長處，而且可以開拓學生專業研究范圍、提高學生專業能力。此外，還布置自學任務，讓學生自學木結構及其相關專業的某一個方向做課堂展示或者寫小論文，以達到讓學生在自學中激發興趣、開闊視野的目的。

（二）理論教學與教學實踐、案例分析相結合

適當增加木結構課程課時設置，在課堂里全面講解理論知識。要遵循“理論教學與工程實踐相結合，以工程實踐促進教學”的教學理念。目前木結構課程教學的主要形式是課堂授課，缺少現場學習機會，因此要重視現場實驗專業教學，豐富授課形式，通過生動有趣的授課方式激發學生學習興趣，培養學生對木結構相關理論知識的思維模式與潛在能力。

近現代國內外有很多木結構建筑的優秀案例，如蘇州胥虹橋、上海夢加園展示中心、日本隈研吾建筑都市設計事務所等。可將這些木結構建筑案例放在課堂里講解，讓學生分析案例，把所學基本概念、理論知識融入實際案例分析之中，體會從學習木結構知識中得到的成就感。

（三）加強國際交流，開展雙語教學

就近現代木結構建筑的發展狀況而言，日本及歐美國家的發展時間比我國長，某些相關制度規范更為完善，一些技術較為先進，對于木結構教學形式的探討更為系統深刻。因此可以組織一些業務能力強、素質高的教師出國學習、交流，將國外先進、前沿的技術以及教育理念、方法引入相關高校加以學習借鑒。目前已有多所國內高校組織教師隊伍前往日本、瑞典、加拿大等國訪學，并取得顯著成果。

與此同時，可以在木結構課程中安排國外或有外國游學經歷的木結構課程任課教師講課，開展雙語教學，可以選擇中文授課外文課件展示、雙語聯合授課外文課件展示以及外語授課外文課件展示等多種教學形式。通過雙語課堂教學不僅可以讓學生學到專業課知識，而且可以提高學生的外語水平，激發學生學習外語的動力。

（四）提高學生對木結構建筑的興趣

現階段我國木結構專業的本科生人數較少，其主要原因在于學生在日常生活中很少有機會接觸木結構建筑及其相關內容，導致人們對木結構建筑的認知不夠。因此，提高學生對木結構及其相關專業的興趣對于現代木結構建筑的發展十分重要。可以通過組織學生參加與木結構相關的實習，增加學生對木結構方面的深度了解;也可以通過組織學生參加集中培訓，學習木結構建筑相關的知識，激發學生對木結構方面知識的興趣。中國礦業大學（北京）木結構課程通過設置實習學時，充分發揮首都木結構歷史和現代建筑群豐富的資源優勢，組織學生參觀故宮、頤和園等木結構古建筑群，同時深入京郊木結構別墅群建造現場觀摩現代木結構建造工藝，增加對木結構的了解，增加學生今后從事木結構行業的興趣和信心。

此外，通過開展木結構建筑大賽、木結構設計大賽等活動，不但可以激發學生的原創力，而且可以提高學生的動手實踐能力，還可以加深學生對課堂所學理論知識的理解。高校可以多參加各類全國性、省市級結構、建筑大賽，比如全國木結構建筑設計大賽、北京市建筑結構大賽等，學生在參賽過程中不僅可以強化所學知識，而且可以提升集體榮譽感、激發學習興趣、豐富課余生活。我校力學與建筑工程學院近幾年參加了全國大學生古建模型拼裝大賽、北京市大學生建筑結構設計競賽、全國綠色建筑設計競賽等競賽，獲得一等獎8項、二等獎5項。在競賽中學生們用木結構材料制作模型，根據木結構的特點結合所學知識搭建起各式各樣的作品。學生們參加這類結構、建筑設計比賽不僅獲得了優異成績，而且對知識有了更深的了解，鍛煉了專業能力。

（五）豐富課堂習題講解內容，積極拓展學生課外作業設計能力

木結構作為一門應用型課程，要將理論聯系實踐的宗旨貫穿于課堂教學的方方面面。可以根據課堂例題及課后習題方面的設置，將歷年結構工程師考試內容里木結構方面的考題引入課堂中，這樣不但可以增強學生對木結構課程的理解，而且有助于提高學生對木結構課程的學習興趣和學習動力。同時還可以在結構專業開設BIM設計課程的基礎上，引導學生采用BIM軟件進行小型木結構建筑設計作為課外作業，提升學生實際操作能力。

三、結語

在我國綠色建筑、裝配式建筑大力推廣的新形勢下，木結構建筑作為裝配式建筑的一部分，有巨大的潛力和市場，因此加強相關技術人才的培養成為亟待解決的問題。本文就現階段木結構課程存在的問題進行分析，并提出了增加木結構相關交叉學科交流，理論教學與教學實踐、案例分析相結合，加強國際交流，開展雙語教學，提高學生對木結構建筑的興趣等建議，希望對培養新形勢下創新型、應用型、技術型復合木結構建筑及其相關行業人才提供一些幫助。