高等学校木结构课程现状及教学方法实践探索

张国锋 李冉 常爱苹

[关键词]木结构课程;高等教育;教学方法;课程改革

木材作为木结构建筑的主要材料，虽然存在着易燃烧、易腐蚀、变异性大等缺点，但其所具有的成本低、重量轻、耗能小、强重比高、无污染、弹性好、耐冲击以及加工容易等优点，使其得以成为一种很好的建筑材料。木结构建筑不同于钢筋混凝土建筑，它具有抗震性能好、建筑结构轻等优势。木结构所具有的绿色节能环保、抗震性能好的特点，使得木结构建筑有广阔的发展空间。

木结构建筑是我国古代主要的建筑形式。建成于1056年、高达67.3 m的应县木塔体现了我国古代木结构建筑的水平，而始建于1406年的故宫是现存最完整的木结构建筑群之一，体现了我国高超的木结构建造水平。

当今木结构建筑在国外特别是日本及欧美国家的发展成果较为显著。在日本，木结构住宅量超过总住宅量的58%，2018年加拿大新建木结构建筑数量达到3.3万户，芬兰每年新建房屋中木结构房屋占比高达80%。我国林业在20世纪80年代采伐严重，木结构建筑基本停滞了20年，造成了国内木结构应用及人才培养处于空白。进入21世纪，我国开始重视绿色环保建筑的发展，木结构随之得到了快速发展，国家层面也相继出台了《促进绿色建材生产和应用行动方案》《国务院办公厅关于促进建筑业持续健康发展的意见》等政策文件，这些文件都明确提出要大力倡导和发展现代木结构建筑。建筑行业逐渐兴起了建造轻型木结构别墅群、木结构连廊等现代木结构建筑热潮，截至2018年底，我国从事木结构的企业数量达2738家，主要集中于长三角地区，木结构建筑面积则增至1200万m2至1500万m2。同时，国内高校诸如同济大学、哈尔滨工业大学、东南大学、南京工业大学等高校也逐步恢复了木结构课程，中国矿业大学（北京）力学与建筑工程学院是我国岩土工程国家重点学科重要支撑单位，为适应现代土木工程发展要求，2015年开设了木结构选修课。

综合上述几点，可以看出我国现代木结构建筑正在迎来新的发展机遇，而且未来木结构建筑还有很大的发展空间，因此培养木结构方面的技术人才成为势在必行的大事，而木结构课程教学作为木结构人才培养的最基础、最重要的环节也越来越成为木结构行业关注的重点。笔者在木结构课程教学过程中积极参加每年举办的“中国木结构产业发展高峰论坛”，并通过多次与同行业科研教育人士的交流，结合近几年我校即中国矿业大学（北京）木结构课程教学实践探索经验，总结分析了木结构课程教学作为人才培养重要环节中存在的问题及对策，以期对高校木结构课程教育教学提供有益的借鉴。

一、木结构课程教学的发展现状及存在问题

（一）课时设置少，师资力量不足

理论课程教学是各学科教学的基础环节，课程设置的多少在很大程度上决定着学生理论学习的效果。我国现阶段木结构课程教学现状是虽然有南京林业大学、北京林业大学等高校开设有木结构相关的本科专业，但依然有不少高校的木结构课程被安排为选修课，因此木结构课程的课时一般来说都很少。这些课时只够教授一些木结构的基本知识，难以让学生系统、深刻地了解木结构这门覆盖面很广的课程里比如木结构设计、木结构建筑材料、木结构建筑施工等方面的知识。

同时，目前我国木结构方面的人才少，除了一些林业类院校以及个别综合性院校有专业的木结构及相关方向的师资力量，很多院校缺乏有木结构专业背景的教师，这也给课程教学的顺利有效开展带来一定阻碍。因为教师如果没有充足的专业知识，其所教授课程的内容是十分有限的，通常只能从一个或几个角度讲解专业知识。虽然土木各个专业之间具有一定互通性，但是每个专业又有其各自的特点，因此，不具备木结构专业背景的教师在讲解木结构时会存在专业知识储备不足、课程讲解内容不够专业等问题。针对这一现象，一些高校会邀请国内外木结构方面的专家开展短期讲学，这样可以在一定程度上解决上述问题，但是效果十分有限。

（二）以理论教学为主，缺乏教学演练及实踐

无论是混凝土结构设计、钢结构设计还是木结构设计，土木工程相关的各专业都需要理论联系实践。为了确保木结构课程的教学质量，教师在保证学生掌握木结构的基本知识以及基本设计理论的同时，还需要结合材料特点、工程实例动手进行一些基本的教学实验，以达到理论联系实验的目的。木结构课程是一门结合木结构基本知识及设计理论的课程，目前绝大多数木结构课程还只是停留在课堂理论学习上，课堂演示条件不足。针对木结构材料种类、材料缺陷、各类木结构特点等，可以在课堂上用实际材料、小型木结构模型展示给学生，以增加其对所学知识的理解。此外，学生在木结构课程学习过程中需要适当与木结构建筑施工实际相结合，通过了解现代木结构建筑的材料选择、设计流程以及施工保护等知识，来提高学习的兴趣和巩固所学知识。

（三）木结构课程定位不明确，难以满足社会对木结构人才的需求

虽然我国现代木结构建筑迎来新的发展机遇，同时也有很多高校开设了木结构及相关课程，但是就现代木结构发展的总体趋势而言，木结构课程定位并不是十分明确。目前很多高校开设木结构课程的目的是拓宽学生知识面、丰富学生建筑行业知识体系，这不但会导致学生对木结构课程不够重视的结果，而且使得学生的木结构知识储备增长受限，这样的教学现状与目前社会上对木结构设计、施工、管理、保护修缮等方面的人才需求量逐渐增加的现状不相适应。综上所述，导致目前木结构人才匮乏的最主要的原因在于开设木结构及其相关专业方向的院校较少。

二、木结构课程教学方法的实践与探索

（一）加强木结构相关交叉学科交流

木结构看似是独立的一门学科，但完成一座木结构建筑实际上需要多个学科能力的支撑，包括林业、机械、建筑等。在木结构建筑整个的生命周期里还包括不同的专业协作，如建筑材料、结构设计、施工工艺、项目管理以及木结构的保护修缮。因此，单一学科的课堂教学无法满足木结构人才教育的要求，需要加强学科交流，使学生建立较为完整的学科知识体系。

为了加强学科交流，高校往往邀请建筑设计、林业等方面的教师给木结构专业的学生开讲座。通过这种方式不但可以发挥不同专业的长处，而且可以开拓学生专业研究范围、提高学生专业能力。此外，还布置自学任务，让学生自学木结构及其相关专业的某一个方向做课堂展示或者写小论文，以达到让学生在自学中激发兴趣、开阔视野的目的。

（二）理论教学与教学实践、案例分析相结合

适当增加木结构课程课时设置，在课堂里全面讲解理论知识。要遵循“理论教学与工程实践相结合，以工程实践促进教学”的教学理念。目前木结构课程教学的主要形式是课堂授课，缺少现场学习机会，因此要重视现场实验专业教学，丰富授课形式，通过生动有趣的授课方式激发学生学习兴趣，培养学生对木结构相关理论知识的思维模式与潜在能力。

近现代国内外有很多木结构建筑的优秀案例，如苏州胥虹桥、上海梦加园展示中心、日本隈研吾建筑都市设计事务所等。可将这些木结构建筑案例放在课堂里讲解，让学生分析案例，把所学基本概念、理论知识融入实际案例分析之中，体会从学习木结构知识中得到的成就感。

（三）加强国际交流，开展双语教学

就近现代木结构建筑的发展状况而言，日本及欧美国家的发展时间比我国长，某些相关制度规范更为完善，一些技术较为先进，对于木结构教学形式的探讨更为系统深刻。因此可以组织一些业务能力强、素质高的教师出国学习、交流，将国外先进、前沿的技术以及教育理念、方法引入相关高校加以学习借鉴。目前已有多所国内高校组织教师队伍前往日本、瑞典、加拿大等国访学，并取得显著成果。

与此同时，可以在木结构课程中安排国外或有外国游学经历的木结构课程任课教师讲课，开展双语教学，可以选择中文授课外文课件展示、双语联合授课外文课件展示以及外语授课外文课件展示等多种教学形式。通过双语课堂教学不仅可以让学生学到专业课知识，而且可以提高学生的外语水平，激发学生学习外语的动力。

（四）提高学生对木结构建筑的兴趣

现阶段我国木结构专业的本科生人数较少，其主要原因在于学生在日常生活中很少有机会接触木结构建筑及其相关内容，导致人们对木结构建筑的认知不够。因此，提高学生对木结构及其相关专业的兴趣对于现代木结构建筑的发展十分重要。可以通过组织学生参加与木结構相关的实习，增加学生对木结构方面的深度了解;也可以通过组织学生参加集中培训，学习木结构建筑相关的知识，激发学生对木结构方面知识的兴趣。中国矿业大学（北京）木结构课程通过设置实习学时，充分发挥首都木结构历史和现代建筑群丰富的资源优势，组织学生参观故宫、颐和园等木结构古建筑群，同时深入京郊木结构别墅群建造现场观摩现代木结构建造工艺，增加对木结构的了解，增加学生今后从事木结构行业的兴趣和信心。

此外，通过开展木结构建筑大赛、木结构设计大赛等活动，不但可以激发学生的原创力，而且可以提高学生的动手实践能力，还可以加深学生对课堂所学理论知识的理解。高校可以多参加各类全国性、省市级结构、建筑大赛，比如全国木结构建筑设计大赛、北京市建筑结构大赛等，学生在参赛过程中不仅可以强化所学知识，而且可以提升集体荣誉感、激发学习兴趣、丰富课余生活。我校力学与建筑工程学院近几年参加了全国大学生古建模型拼装大赛、北京市大学生建筑结构设计竞赛、全国绿色建筑设计竞赛等竞赛，获得一等奖8项、二等奖5项。在竞赛中学生们用木结构材料制作模型，根据木结构的特点结合所学知识搭建起各式各样的作品。学生们参加这类结构、建筑设计比赛不仅获得了优异成绩，而且对知识有了更深的了解，锻炼了专业能力。

（五）丰富课堂习题讲解内容，积极拓展学生课外作业设计能力

木结构作为一门应用型课程，要将理论联系实践的宗旨贯穿于课堂教学的方方面面。可以根据课堂例题及课后习题方面的设置，将历年结构工程师考试内容里木结构方面的考题引入课堂中，这样不但可以增强学生对木结构课程的理解，而且有助于提高学生对木结构课程的学习兴趣和学习动力。同时还可以在结构专业开设BIM设计课程的基础上，引导学生采用BIM软件进行小型木结构建筑设计作为课外作业，提升学生实际操作能力。

三、结语

在我国绿色建筑、装配式建筑大力推广的新形势下，木结构建筑作为装配式建筑的一部分，有巨大的潜力和市场，因此加强相关技术人才的培养成为亟待解决的问题。本文就现阶段木结构课程存在的问题进行分析，并提出了增加木结构相关交叉学科交流，理论教学与教学实践、案例分析相结合，加强国际交流，开展双语教学，提高学生对木结构建筑的兴趣等建议，希望对培养新形势下创新型、应用型、技术型复合木结构建筑及其相关行业人才提供一些帮助。