高等院校木结构及其相关专业人才培养的探索

高 颖

(北京林业大学材料科学与技术学院，北京 100083)

木结构建筑是我国古代最主要的建筑形式，经过几千年的发展，形成了较为完善的木结构建筑体系，尤其是以故宫建筑群为代表的一大批经典、富有特色的木结构建筑显示了我古代灿烂的木结构建筑文化的水平。随着我国节约木材方针政策的出台，加之木材进口受到国外的限制，砖石、钢筋混凝土混合结构、钢结构建筑越来越多，使我国木结构建筑的发展受到了很大制约，相关的教育培训、技术研究等基本处于停滞状态。据调查，2000年初，我国从事木结构科技工作的仅有7人，且均年事已高[1]。

21世纪，随着我国与国外技术交流、商贸活动的增多，越来越多的外国企业在我国实行木材进口零关税政策后争相进入中国市场，使我国木结构建筑进入了新的发展阶段。2015年，中央及有关部委相继出台文件，倡导发展木结构建筑，为现代木结构建筑产业化的发展提供了政策导向。《中共中央国务院关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》《促进绿色建材生产和应用行动方案》等政策文件中明确指出要大力发展现代木结构建筑，《国务院办公厅关于大力发展装配式建筑的指导意见》《国务院办公厅关于促进建筑业持续健康发展的意见》也明确提出“在具备条件的地方倡导发展现代木结构建筑”。我国木结构建筑迎来了新的发展机遇，也为木结构及其相关专业人才培养带来了新的机遇，提出了新的要求。

一、我国高校木结构及其相关专业人才培养的历史沿革

近年来，以清华大学、同济大学、哈尔滨工业大学、南京工业大学、重庆大学等工科类大学为首的土木工程专业开始开设有关木结构的选修课程，为木结构人才培养奠定了基础。中国林业科学研究院木材工业研究所是我国最早开始恢复木结构技术研究的科研院所之一，2004年启动了“日式胶合木结构住宅示范项目”，促进了胶合木结构技术在我国的推广和发展。南京工业大学成立了现代木结构研究所，承担了较多的科研和设计项目，在大跨度木结构建筑、建筑结构用集成材等方面总结了大量经验和成果，培养和输出了一批木结构方向的高级专业人才。

在林业院校中，南京林业大学于2007年以国家级重点学科“木材科学与技术”为依托率先成立了木结构建筑系，首次招生28人，目前每年招生60人，成为最早开设木结构及其相关专业的林业院校[2]。内蒙古农林大学和西南林业大学则分别在木材科学与工程专业基础上，增设了木结构建筑和木结构建筑工程专业方向。2016年，北京林业大学在木材科学与工程专业增设了木结构材料与工程专业方向，重点针对木结构材料、木结构设计、木结构工艺及工程等领域开展人才培养和科学研究。2017年北京林业大学在首批林业工程大类招生的学生中招收了15名木结构材料与工程专业方向的学生。该专业的人才培养目标是培养学生掌握木结构建筑的材料开发与加工、建筑结构与设计、工程项目管理的相关理论与实践知识，可从事木结构建筑产品研发、设计、管理与营销等工作。主要课程有“木材学”“结构力学”“木结构基础”“木结构设计”“工程木制材料”“木结构加工装备”“木结构工程工艺”“木结构工程保护学”“木结构加工技术”“木结构检测预评估”“木结构模型制作”等。同时，学校在针对林业工程一年级学生开设的“专业概论”课程中，利用2个学时让富有经验的专业课教师对木结构材料与工程相关情况进行讲解；学校还开设了“木结构建筑与人居环境”的全校公共选修课，讲解木结构建筑材料、结构、施工、维护以及木质环境学等方面的基础知识。此外，学校高度重视木结构相关专业的发展，将木结构材料与工程专业方向的研究列入北京林业大学材料科学与技术学院“十三五”发展规划。

目前，同济大学教学大纲规定“木结构”课程为17课时，其中材料性能的讲授为4课时，要求学生了解木材的性质、特点、种类、规格和力学性能；建筑结构形式的讲授为2课时、要求学生掌握木结构常用的结构体系；构件计算方法的讲授为4课时，要求学生学习掌握受拉、受压、受弯等木构件的计算方法；连接计算的讲授为3课时，要求学生掌握木结构各种结构连接的形式和受力特点；结构计算的讲授为3课时，要求学生掌握木结构工程设计的基本方法；考试为1课时。清华大学于2017年暑假开设了现代“木结构设计”选修课程，课程邀请国外专家采用全英文、全天集中授课方式，时间为1.5周。南京工业大学土木工程专业开设了“竹木结构”选修课，教学内容包括课堂理论知识讲授、课程设计及实践教学等，每年选课人数为40～60人。南京林业大学开设了“建筑学”“建筑结构”“房屋构造”“建筑材料学”“木结构设计规范与标准”“木材学”“木材加工工艺学”“人造板制造工艺学”“建筑木制品工艺学”“木结构建筑保护学”“建筑装饰工程”“家具结构设计”“园林规划设计原理”“木结构建筑工程概预算”“木结构建筑文化”“中国古木建筑研究”“建筑木结构设计”“建筑木制品设计”“木结构建筑技术前沿”“Timber Engineering”等课程。

从我国高校木结构及其相关专业人才培养的现状可以看出，土木类学科开设的木结构相关课程较少，且偏重于对木结构的结构设计及计算方面知识的讲授。林业院校在课程设置方面内容较丰富，但偏重于木材及木制品技术方面内容的讲授。全国高等学校土木工程学科专业指导下属的木结构教学研究会将全国木结构领域开设相关专业的高等学校联合在一起，每年定期召开年会，研讨木结构人才培养领域的突出问题和科研进展，并从2016年起每年举办“高校木结构设计邀请赛”，为木结构人才培养和科学研究起到了积极的引领作用。

二、我国高校木结构及其相关专业人才培养存在的问题

(一)教学体系有待完善

木结构及其相关专业作为高等院校新兴的专业方向，虽然各院校已初步建立起教学体系，但在理论讲授、实验实训、生产实习等方面还有待进一步完善。根据用人单位的意见反馈，林业院校木结构及其相关专业方向毕业生对结构工程及设计方面的知识储备较欠缺，实践能力较弱。同时，木结构及其相关专业的定位和课程特色还不够清晰，教学硬件条件不足，教学体系急待完善。同时木结构的产业链较长，涉及了林业、机械、建筑、环保、旅游、文化、房地产、园林、建材、环境等多个行业，这些行业都对木结构专业人才有着需求[3]。因此各高校应进行有针对性的课程设置，不断完善教学体系，以满足社会对木结构技术人才的多样化需求。

(二)教材建设急待加强

目前已出版发行的木结构及其相关专业教材有《木结构设计(双语)》《木结构》《木结构基本原理》《木结构设计原理》《木结构建筑导论》《木结构建筑学》《木结构建筑材料学》《木结构建筑结构学》《木结构建筑工程学》《木结构房屋建筑工程预算》《木结构建筑法规与标准》《木结构建筑检测与评估》《木结构建筑保护学》《现代木结构构造与施工》等。虽然这些教材在一定程度上解决了教材短缺的难题，但部分教材针对性不强，例如这些教材在木材材性、构件设计、连接设计等方面论述较多，而在制材方法、墙体结构、楼板结构、基础设计及连接方式、房屋整体性设计、预制装配、建筑耐久性、施工维护以及木结构历史等方面的内容涉及较少。此外，在现有教材体系中，实验指导类教材建设仍处于起步阶段，如何针对生产和建设实际，设计和编写有针对性的实践教学的教材是各高校需要进一步探索的课题。

(三)实践教学环节薄弱

实践教学作为培养应用型复合人才的重要环节具有着重要的作用。笔者通过对日本、欧洲及北美等国家木结构及其相关专业调查后发现，他们不仅重视相关的基础理论学习，更重视培养学生的实践动手能力。这些学校具有的共同特点是强调学生从方案设计、材料选择、结构设计到加工建造的全过程学习。教师对学生的实践过程进行全程指导，但相关操作均由学生独立完成。而我国目前在该领域的人才培养仅仅以参观实物和设计项目为主，自己动手进行实际操作的环节较少。虽然目前我国有部分院校通过设计竞赛、毕业设计展示等环节开展了相关的设计及实践教学，但作为课程建设和人才培养的重要一环，从作品设计到工程应用能力的培养机制尚未形成。国外学生木结构课程实践作品见图1。

图1 国外学生的“木结构”课程实践作品

(四)师资力量不足

目前我国从事木结构教学的人数较少，且具有木结构专业背景的教师少之又少。以笔者所在的北京林业大学为例，具有木结构专业背景的教师仅有少数几名，其他教师都不具木结构专业背景，而只是在自己研究的课题领域对木结构有较深入的研究，进而承担了木结构的教学任务。

(五)缺少与国际的合作交流

目前，高校“双一流”建设强调人才培养的国际化，所以各高校都加强了与发达国家的合作交流，以吸收国外人才培养的成熟经验。木结构及其相关专业虽然通过各种形式开展了国际合作交流，但交流范围较小，对北美、欧洲、日本等木结构发达国家人才培养体系的了解和研究不够深入，国际合作交流的数量和质量还有较大的提升空间。

三、我国高校木结构及其相关专业人才培养的措施

(一)树立绿色发展理念

绿色发展是我国“创新、协调、绿色、开发、共享”5大发展理念之一，木材是环境友好型的绿色建材，木结构是低碳的绿色建筑，木结构事业是从业者进行的一项绿色发展事业。在木结构及其相关专业人才培养中，应注重把绿色发展的理念贯穿人才培养的全过程，使学生对绿色建材、绿色建筑、绿色发展的理念内化于心，外化于行。笔者在“木结构基础”课程的讲授过程中，不断强化林木固碳和可循环利用的理念，让学生了解树木的生长过程就是吸收二氧化碳的过程，一旦树木被砍伐，被储存在树木中的碳将被永久固定下来。著名林学家沈国舫院士曾倡导，对森林要进行科学的“保护”和合理的“利用”，笔者也将这一绿色发展理念在教学中加以体现，使学生树立起森林循环利用的科学理念。

(二)促进教学与产业、科研的融合

木结构人才培养应与行业、产业的发展相互渗透、相互交叉，共同建设教学资源、共同指导实践教学、共同评价人才培养质量，以增强木结构人才培养的社会适应性。同时，各高校应加强木结构的基础研究以及关键技术的研发和应用，创建一批以木结构建材、建筑为特色的技术中心、工程中心或重点实验室，重点研发一批具有全局性、带动性的关键技术，以提升产业的竞争力。

以北京林业大学为例，从2015年开始，与木结构行业龙头企业苏州昆仑绿建木结构科技股份有限公司合作，共建了北京林业大学教学科研基地；同年12月，北京林业大学又成立了木结构建筑研究与检测中心。这些教学实践基地和研发检测平台，为木结构及其相关专业的产学研融合做出了积极探索，为木结构及其相关专业人才培养创造了条件。

(三)加强实习基地的建设

当前，木结构及其相关专业实践教学主要采用“参观式”的方式，这种方式无法培养学生的实际动手能力。而木结构专业的相关课程都具有较强的实践性，因此，教师在教学中应充分利用校内外各类实验平台和实习基地，培养学生的实践动手能力。

笔者在教学中组织学生参与实际项目设计，让学生对规划设计、建筑设计、结构设计、耐久性设计、材料的使用、施工维护等有一个整体的认识。同时还可以通过驻厂实习，让学生对预制加工工艺、设备性能、品质管控、工厂管理等建立起直观的概念。例如南京林业大学充分借助了地域的优势，每年组织木结构建筑专业的学生深入江苏、安徽、上海等企业进行驻场实习，丰富学生的知识结构、提高学生的实践能力。

(四)加强国际交流与合作

欧洲及加拿大、美国、日本等在木结构建筑技术研发和高端技术人才储备方面都建立了完整的体系。借鉴国外的先进经验，可以提高我国木结构建筑人才培养的质量。同时，加强国际交流与合作，可以建设一支业务好、素质高、具有国际视野的教师队伍。近年来，学生和教师赴国外进行访学、交流、考察等活动逐年增加，笔者指导的北京林业大学2018届本科毕业生邱雅琴同学获得国家留学基金管理委员会的资助，赴日本东京大学进行木结构相关领域的研究和学习。从2018年开始，北京林业大学开设了“现代木结构”暑期国际课程，聘请国外木结构专业领域的权威专家进行为期2周的集中授课，为在校的40名木结构材料与工程专业方向的学生以及全校对木结构领域有兴趣的学生进行专业讲解，将国际先进的教学方法和教学理念引入到北京林业大学的课堂中。北京林业大学、南京林业大学、东北林业大学、同济大学、清华大学、南京工业大学、上海交通大学、哈尔滨工业大学、重庆大学、中国林科院木工所等相关教师和科研人员，均有赴加拿大、日本、美国、芬兰、瑞典、德国、新西兰等发达国家进行访学交流的经历。

四、我国高校木结构及其相关专业人才培养探索取得的成效

(一)建立了较为完善的教学体系

经过近十年的不断探索和创新，木结构及其相关专业方向的教学体系得以初步确立。林业院校及相关研究单位以木材科学与技术为依托，以材料科学为基础，建立了包括课堂教学、实践教学、大学生素质拓展计划、学术讲座、社团活动等一系列的人才培养体系，其中实践教学环节主要由实验课、课程实习、课程设计、综合实习、科研训练、毕业论文(设计)等构成，学生掌握了木结构及其相关专业的基本理论、基本知识、工程设计的专业技能和方法、具备了独立进行工程设计的实践能力。据统计，选择木结构作为毕业设计题目和研究课题的学生相较十年前有大幅度的增加，这一切都得益于良好教学体系的建立。

(二)搭建了教学与科研相结合的人才培养平台

近十年来，通过人才培养和科研实践，各相关院校和科研机构在不同程度上建立了木结构教学和科研平台。南京工业大学建立了近4 000m2的现代木结构研究所、搭建了结构复合材料研究平台，从事木结构的科学研究、设计分析、产品研发、检测试验、成果转化等工作。北京林业大学成立了木结构建筑研究与检测中心，为木结构人才培养、木结构技术研发和检测提供服务。近年来，木结构领域相关科研人员获批国家自然科学基金10余项。2017年，由重庆大学牵头、南京工业大学刘伟庆教授担任项目负责人的、国家重点研发计划“绿色生态木竹结构体系研究与示范应用”项目启动，由北京林业大学等国内20多个国内木竹结构领域知名高校、科研院所、设计、施工企业共同承担，研究内容涵盖了木竹结构的材料、构件、安全性、耐久性及舒适性等方面，项目研究人员达175人。这些项目的实施为木结构及其相关专业人才培养提供了良好的平台。

(三)促进了国际交流与合作

木结构技术在我国仍处于复苏和恢复阶段，国内技术水平和人才培养能力与国外发达国家相比存在着较大的差距。因此我国木结构技术和教育发展需要面向国际，学习引进先进的技术以推动我国木结构技术的振兴和发展。加拿大英属不列颠哥伦比亚大学大学(UBC)、加拿大木业协会、欧洲木业协会等国外高校和协会以及日本三泽房屋株式会社等国外企业对我国的木结构技术的提升及人才培养做出了贡献。尤其是加拿大UBC大学的Frank Lam教授、日本京都大学的小松幸平教授，因培养了众多中国木结构领域的专业人才而受到众多学者、学生的尊敬。目前，中国学者和科研人员参加世界木结构工程学术会议(WCTE)的人数逐年递增。近几年来，北京林业大学本科毕业生选择出国学习木结构及其相关专业的人数也逐年增多，参加北京林业大学中加合作办学的部分学生也选择了继续在木结构领域深造或者从事木结构相关专业工作，他们都将成为我国木结构发展的生力军。