高等學校木結(jié)構(gòu)課程現(xiàn)狀及教學方法實踐探索

張國鋒 李冉 常愛蘋

[關鍵詞]木結(jié)構(gòu)課程;高等教育;教學方法;課程改革

木材作為木結(jié)構(gòu)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(yōu)點，使其得以成為一種很好的建筑材料。木結(jié)構(gòu)建筑不同于鋼筋混凝土建筑，它具有抗震性能好、建筑結(jié)構(gòu)輕等優(yōu)勢。木結(jié)構(gòu)所具有的綠色節(jié)能環(huán)保、抗震性能好的特點，使得木結(jié)構(gòu)建筑有廣闊的發(fā)展空間。

木結(jié)構(gòu)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(xiàn)了我國古代木結(jié)構(gòu)建筑的水平，而始建于1406年的故宮是現(xiàn)存最完整的木結(jié)構(gòu)建筑群之一，體現(xiàn)了我國高超的木結(jié)構(gòu)建造水平。

當今木結(jié)構(gòu)建筑在國外特別是日本及歐美國家的發(fā)展成果較為顯著。在日本，木結(jié)構(gòu)住宅量超過總住宅量的58%，2018年加拿大新建木結(jié)構(gòu)建筑數(shù)量達到3.3萬戶，芬蘭每年新建房屋中木結(jié)構(gòu)房屋占比高達80%。我國林業(yè)在20世紀80年代采伐嚴重，木結(jié)構(gòu)建筑基本停滯了20年，造成了國內(nèi)木結(jié)構(gòu)應用及人才培養(yǎng)處于空白。進入21世紀，我國開始重視綠色環(huán)保建筑的發(fā)展，木結(jié)構(gòu)隨之得到了快速發(fā)展，國家層面也相繼出臺了《促進綠色建材生產(chǎn)和應用行動方案》《國務院辦公廳關于促進建筑業(yè)持續(xù)健康發(fā)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(fā)展現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑。建筑行業(yè)逐漸興起了建造輕型木結(jié)構(gòu)別墅群、木結(jié)構(gòu)連廊等現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑熱潮，截至2018年底，我國從事木結(jié)構(gòu)的企業(yè)數(shù)量達2738家，主要集中于長三角地區(qū)，木結(jié)構(gòu)建筑面積則增至1200萬m2至1500萬m2。同時，國內(nèi)高校諸如同濟大學、哈爾濱工業(yè)大學、東南大學、南京工業(yè)大學等高校也逐步恢復了木結(jié)構(gòu)課程，中國礦業(yè)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(xiàn)代土木工程發(fā)展要求，2015年開設了木結(jié)構(gòu)選修課。

綜合上述幾點，可以看出我國現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑正在迎來新的發(fā)展機遇，而且未來木結(jié)構(gòu)建筑還有很大的發(fā)展空間，因此培養(yǎng)木結(jié)構(gòu)方面的技術(shù)人才成為勢在必行的大事，而木結(jié)構(gòu)課程教學作為木結(jié)構(gòu)人才培養(yǎng)的最基礎、最重要的環(huán)節(jié)也越來越成為木結(jié)構(gòu)行業(yè)關注的重點。筆者在木結(jié)構(gòu)課程教學過程中積極參加每年舉辦的“中國木結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)發(fā)展高峰論壇”，并通過多次與同行業(yè)科研教育人士的交流，結(jié)合近幾年我校即中國礦業(yè)大學（北京）木結(jié)構(gòu)課程教學實踐探索經(jīng)驗，總結(jié)分析了木結(jié)構(gòu)課程教學作為人才培養(yǎng)重要環(huán)節(jié)中存在的問題及對策，以期對高校木結(jié)構(gòu)課程教育教學提供有益的借鑒。

一、木結(jié)構(gòu)課程教學的發(fā)展現(xiàn)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(huán)節(jié)，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(xiàn)階段木結(jié)構(gòu)課程教學現(xiàn)狀是雖然有南京林業(yè)大學、北京林業(yè)大學等高校開設有木結(jié)構(gòu)相關的本科專業(yè)，但依然有不少高校的木結(jié)構(gòu)課程被安排為選修課，因此木結(jié)構(gòu)課程的課時一般來說都很少。這些課時只夠教授一些木結(jié)構(gòu)的基本知識，難以讓學生系統(tǒng)、深刻地了解木結(jié)構(gòu)這門覆蓋面很廣的課程里比如木結(jié)構(gòu)設計、木結(jié)構(gòu)建筑材料、木結(jié)構(gòu)建筑施工等方面的知識。

同時，目前我國木結(jié)構(gòu)方面的人才少，除了一些林業(yè)類院校以及個別綜合性院校有專業(yè)的木結(jié)構(gòu)及相關方向的師資力量，很多院校缺乏有木結(jié)構(gòu)專業(yè)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(yè)知識，其所教授課程的內(nèi)容是十分有限的，通常只能從一個或幾個角度講解專業(yè)知識。雖然土木各個專業(yè)之間具有一定互通性，但是每個專業(yè)又有其各自的特點，因此，不具備木結(jié)構(gòu)專業(yè)背景的教師在講解木結(jié)構(gòu)時會存在專業(yè)知識儲備不足、課程講解內(nèi)容不夠?qū)I(yè)等問題。針對這一現(xiàn)象，一些高校會邀請國內(nèi)外木結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)設計、鋼結(jié)構(gòu)設計還是木結(jié)構(gòu)設計，土木工程相關的各專業(yè)都需要理論聯(lián)系實踐。為了確保木結(jié)構(gòu)課程的教學質(zhì)量，教師在保證學生掌握木結(jié)構(gòu)的基本知識以及基本設計理論的同時，還需要結(jié)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(lián)系實驗的目的。木結(jié)構(gòu)課程是一門結(jié)合木結(jié)構(gòu)基本知識及設計理論的課程，目前絕大多數(shù)木結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)材料種類、材料缺陷、各類木結(jié)構(gòu)特點等，可以在課堂上用實際材料、小型木結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)課程學習過程中需要適當與木結(jié)構(gòu)建筑施工實際相結(jié)合，通過了解現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)課程定位不明確，難以滿足社會對木結(jié)構(gòu)人才的需求

雖然我國現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑迎來新的發(fā)展機遇，同時也有很多高校開設了木結(jié)構(gòu)及相關課程，但是就現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)發(fā)展的總體趨勢而言，木結(jié)構(gòu)課程定位并不是十分明確。目前很多高校開設木結(jié)構(gòu)課程的目的是拓寬學生知識面、豐富學生建筑行業(yè)知識體系，這不但會導致學生對木結(jié)構(gòu)課程不夠重視的結(jié)果，而且使得學生的木結(jié)構(gòu)知識儲備增長受限，這樣的教學現(xiàn)狀與目前社會上對木結(jié)構(gòu)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(xiàn)狀不相適應。綜上所述，導致目前木結(jié)構(gòu)人才匱乏的最主要的原因在于開設木結(jié)構(gòu)及其相關專業(yè)方向的院校較少。

二、木結(jié)構(gòu)課程教學方法的實踐與探索

（一）加強木結(jié)構(gòu)相關交叉學科交流

木結(jié)構(gòu)看似是獨立的一門學科，但完成一座木結(jié)構(gòu)建筑實際上需要多個學科能力的支撐，包括林業(yè)、機械、建筑等。在木結(jié)構(gòu)建筑整個的生命周期里還包括不同的專業(yè)協(xié)作，如建筑材料、結(jié)構(gòu)設計、施工工藝、項目管理以及木結(jié)構(gòu)的保護修繕。因此，單一學科的課堂教學無法滿足木結(jié)構(gòu)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(yè)等方面的教師給木結(jié)構(gòu)專業(yè)的學生開講座。通過這種方式不但可以發(fā)揮不同專業(yè)的長處，而且可以開拓學生專業(yè)研究范圍、提高學生專業(yè)能力。此外，還布置自學任務，讓學生自學木結(jié)構(gòu)及其相關專業(yè)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(fā)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(jié)合

適當增加木結(jié)構(gòu)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(jié)合，以工程實踐促進教學”的教學理念。目前木結(jié)構(gòu)課程教學的主要形式是課堂授課，缺少現(xiàn)場學習機會，因此要重視現(xiàn)場實驗專業(yè)教學，豐富授課形式，通過生動有趣的授課方式激發(fā)學生學習興趣，培養(yǎng)學生對木結(jié)構(gòu)相關理論知識的思維模式與潛在能力。

近現(xiàn)代國內(nèi)外有很多木結(jié)構(gòu)建筑的優(yōu)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?？蓪⑦@些木結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展狀況而言，日本及歐美國家的發(fā)展時間比我國長，某些相關制度規(guī)范更為完善，一些技術(shù)較為先進，對于木結(jié)構(gòu)教學形式的探討更為系統(tǒng)深刻。因此可以組織一些業(yè)務能力強、素質(zhì)高的教師出國學習、交流，將國外先進、前沿的技術(shù)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(nèi)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(jié)構(gòu)課程中安排國外或有外國游學經(jīng)歷的木結(jié)構(gòu)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(lián)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(yè)課知識，而且可以提高學生的外語水平，激發(fā)學生學習外語的動力。

（四）提高學生對木結(jié)構(gòu)建筑的興趣

現(xiàn)階段我國木結(jié)構(gòu)專業(yè)的本科生人數(shù)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(jié)構(gòu)建筑及其相關內(nèi)容，導致人們對木結(jié)構(gòu)建筑的認知不夠。因此，提高學生對木結(jié)構(gòu)及其相關專業(yè)的興趣對于現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展十分重要。可以通過組織學生參加與木結(jié)構(gòu)相關的實習，增加學生對木結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)建筑相關的知識，激發(fā)學生對木結(jié)構(gòu)方面知識的興趣。中國礦業(yè)大學（北京）木結(jié)構(gòu)課程通過設置實習學時，充分發(fā)揮首都木結(jié)構(gòu)歷史和現(xiàn)代建筑群豐富的資源優(yōu)勢，組織學生參觀故宮、頤和園等木結(jié)構(gòu)古建筑群，同時深入京郊木結(jié)構(gòu)別墅群建造現(xiàn)場觀摩現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建造工藝，增加對木結(jié)構(gòu)的了解，增加學生今后從事木結(jié)構(gòu)行業(yè)的興趣和信心。

此外，通過開展木結(jié)構(gòu)建筑大賽、木結(jié)構(gòu)設計大賽等活動，不但可以激發(fā)學生的原創(chuàng)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(jié)構(gòu)、建筑大賽，比如全國木結(jié)構(gòu)建筑設計大賽、北京市建筑結(jié)構(gòu)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(fā)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)材料制作模型，根據(jù)木結(jié)構(gòu)的特點結(jié)合所學知識搭建起各式各樣的作品。學生們參加這類結(jié)構(gòu)、建筑設計比賽不僅獲得了優(yōu)異成績，而且對知識有了更深的了解，鍛煉了專業(yè)能力。

（五）豐富課堂習題講解內(nèi)容，積極拓展學生課外作業(yè)設計能力

木結(jié)構(gòu)作為一門應用型課程，要將理論聯(lián)系實踐的宗旨貫穿于課堂教學的方方面面?？梢愿鶕?jù)課堂例題及課后習題方面的設置，將歷年結(jié)構(gòu)工程師考試內(nèi)容里木結(jié)構(gòu)方面的考題引入課堂中，這樣不但可以增強學生對木結(jié)構(gòu)課程的理解，而且有助于提高學生對木結(jié)構(gòu)課程的學習興趣和學習動力。同時還可以在結(jié)構(gòu)專業(yè)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(jié)構(gòu)建筑設計作為課外作業(yè)，提升學生實際操作能力。

三、結(jié)語

在我國綠色建筑、裝配式建筑大力推廣的新形勢下，木結(jié)構(gòu)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(shù)人才的培養(yǎng)成為亟待解決的問題。本文就現(xiàn)階段木結(jié)構(gòu)課程存在的問題進行分析，并提出了增加木結(jié)構(gòu)相關交叉學科交流，理論教學與教學實踐、案例分析相結(jié)合，加強國際交流，開展雙語教學，提高學生對木結(jié)構(gòu)建筑的興趣等建議，希望對培養(yǎng)新形勢下創(chuàng)新型、應用型、技術(shù)型復合木結(jié)構(gòu)建筑及其相關行業(yè)人才提供一些幫助。