高 穎

(北京林業(yè)大學材料科學與技術學院，北京 100083)

木結構建筑是我國古代最主要的建筑形式，經過幾千年的發(fā)展，形成了較為完善的木結構建筑體系，尤其是以故宮建筑群為代表的一大批經典、富有特色的木結構建筑顯示了我古代燦爛的木結構建筑文化的水平。隨著我國節(jié)約木材方針政策的出臺，加之木材進口受到國外的限制，磚石、鋼筋混凝土混合結構、鋼結構建筑越來越多，使我國木結構建筑的發(fā)展受到了很大制約，相關的教育培訓、技術研究等基本處于停滯狀態(tài)。據調查，2000年初，我國從事木結構科技工作的僅有7人，且均年事已高[1]。

21世紀，隨著我國與國外技術交流、商貿活動的增多，越來越多的外國企業(yè)在我國實行木材進口零關稅政策后爭相進入中國市場，使我國木結構建筑進入了新的發(fā)展階段。2015年，中央及有關部委相繼出臺文件，倡導發(fā)展木結構建筑，為現代木結構建筑產業(yè)化的發(fā)展提供了政策導向。《中共中央國務院關于進一步加強城市規(guī)劃建設管理工作的若干意見》《促進綠色建材生產和應用行動方案》等政策文件中明確指出要大力發(fā)展現代木結構建筑，《國務院辦公廳關于大力發(fā)展裝配式建筑的指導意見》《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》也明確提出“在具備條件的地方倡導發(fā)展現代木結構建筑”。我國木結構建筑迎來了新的發(fā)展機遇，也為木結構及其相關專業(yè)人才培養(yǎng)帶來了新的機遇，提出了新的要求。

一、我國高校木結構及其相關專業(yè)人才培養(yǎng)的歷史沿革

近年來，以清華大學、同濟大學、哈爾濱工業(yè)大學、南京工業(yè)大學、重慶大學等工科類大學為首的土木工程專業(yè)開始開設有關木結構的選修課程，為木結構人才培養(yǎng)奠定了基礎。中國林業(yè)科學研究院木材工業(yè)研究所是我國最早開始恢復木結構技術研究的科研院所之一，2004年啟動了“日式膠合木結構住宅示范項目”，促進了膠合木結構技術在我國的推廣和發(fā)展。南京工業(yè)大學成立了現代木結構研究所，承擔了較多的科研和設計項目，在大跨度木結構建筑、建筑結構用集成材等方面總結了大量經驗和成果，培養(yǎng)和輸出了一批木結構方向的高級專業(yè)人才。

在林業(yè)院校中，南京林業(yè)大學于2007年以國家級重點學科“木材科學與技術”為依托率先成立了木結構建筑系，首次招生28人，目前每年招生60人，成為最早開設木結構及其相關專業(yè)的林業(yè)院校[2]。內蒙古農林大學和西南林業(yè)大學則分別在木材科學與工程專業(yè)基礎上，增設了木結構建筑和木結構建筑工程專業(yè)方向。2016年，北京林業(yè)大學在木材科學與工程專業(yè)增設了木結構材料與工程專業(yè)方向，重點針對木結構材料、木結構設計、木結構工藝及工程等領域開展人才培養(yǎng)和科學研究。2017年北京林業(yè)大學在首批林業(yè)工程大類招生的學生中招收了15名木結構材料與工程專業(yè)方向的學生。該專業(yè)的人才培養(yǎng)目標是培養(yǎng)學生掌握木結構建筑的材料開發(fā)與加工、建筑結構與設計、工程項目管理的相關理論與實踐知識，可從事木結構建筑產品研發(fā)、設計、管理與營銷等工作。主要課程有“木材學”“結構力學”“木結構基礎”“木結構設計”“工程木制材料”“木結構加工裝備”“木結構工程工藝”“木結構工程保護學”“木結構加工技術”“木結構檢測預評估”“木結構模型制作”等。同時，學校在針對林業(yè)工程一年級學生開設的“專業(yè)概論”課程中，利用2個學時讓富有經驗的專業(yè)課教師對木結構材料與工程相關情況進行講解；學校還開設了“木結構建筑與人居環(huán)境”的全校公共選修課，講解木結構建筑材料、結構、施工、維護以及木質環(huán)境學等方面的基礎知識。此外，學校高度重視木結構相關專業(yè)的發(fā)展，將木結構材料與工程專業(yè)方向的研究列入北京林業(yè)大學材料科學與技術學院“十三五”發(fā)展規(guī)劃。

目前，同濟大學教學大綱規(guī)定“木結構”課程為17課時，其中材料性能的講授為4課時，要求學生了解木材的性質、特點、種類、規(guī)格和力學性能；建筑結構形式的講授為2課時、要求學生掌握木結構常用的結構體系；構件計算方法的講授為4課時，要求學生學習掌握受拉、受壓、受彎等木構件的計算方法；連接計算的講授為3課時，要求學生掌握木結構各種結構連接的形式和受力特點；結構計算的講授為3課時，要求學生掌握木結構工程設計的基本方法；考試為1課時。清華大學于2017年暑假開設了現代“木結構設計”選修課程，課程邀請國外專家采用全英文、全天集中授課方式，時間為1.5周。南京工業(yè)大學土木工程專業(yè)開設了“竹木結構”選修課，教學內容包括課堂理論知識講授、課程設計及實踐教學等，每年選課人數為40～60人。南京林業(yè)大學開設了“建筑學”“建筑結構”“房屋構造”“建筑材料學”“木結構設計規(guī)范與標準”“木材學”“木材加工工藝學”“人造板制造工藝學”“建筑木制品工藝學”“木結構建筑保護學”“建筑裝飾工程”“家具結構設計”“園林規(guī)劃設計原理”“木結構建筑工程概預算”“木結構建筑文化”“中國古木建筑研究”“建筑木結構設計”“建筑木制品設計”“木結構建筑技術前沿”“Timber Engineering”等課程。

從我國高校木結構及其相關專業(yè)人才培養(yǎng)的現狀可以看出，土木類學科開設的木結構相關課程較少，且偏重于對木結構的結構設計及計算方面知識的講授。林業(yè)院校在課程設置方面內容較豐富，但偏重于木材及木制品技術方面內容的講授。全國高等學校土木工程學科專業(yè)指導下屬的木結構教學研究會將全國木結構領域開設相關專業(yè)的高等學校聯合在一起，每年定期召開年會，研討木結構人才培養(yǎng)領域的突出問題和科研進展，并從2016年起每年舉辦“高校木結構設計邀請賽”，為木結構人才培養(yǎng)和科學研究起到了積極的引領作用。

二、我國高校木結構及其相關專業(yè)人才培養(yǎng)存在的問題

(一)教學體系有待完善

木結構及其相關專業(yè)作為高等院校新興的專業(yè)方向，雖然各院校已初步建立起教學體系，但在理論講授、實驗實訓、生產實習等方面還有待進一步完善。根據用人單位的意見反饋，林業(yè)院校木結構及其相關專業(yè)方向畢業(yè)生對結構工程及設計方面的知識儲備較欠缺，實踐能力較弱。同時，木結構及其相關專業(yè)的定位和課程特色還不夠清晰，教學硬件條件不足，教學體系急待完善。同時木結構的產業(yè)鏈較長，涉及了林業(yè)、機械、建筑、環(huán)保、旅游、文化、房地產、園林、建材、環(huán)境等多個行業(yè)，這些行業(yè)都對木結構專業(yè)人才有著需求[3]。因此各高校應進行有針對性的課程設置，不斷完善教學體系，以滿足社會對木結構技術人才的多樣化需求。

(二)教材建設急待加強

目前已出版發(fā)行的木結構及其相關專業(yè)教材有《木結構設計(雙語)》《木結構》《木結構基本原理》《木結構設計原理》《木結構建筑導論》《木結構建筑學》《木結構建筑材料學》《木結構建筑結構學》《木結構建筑工程學》《木結構房屋建筑工程預算》《木結構建筑法規(guī)與標準》《木結構建筑檢測與評估》《木結構建筑保護學》《現代木結構構造與施工》等。雖然這些教材在一定程度上解決了教材短缺的難題，但部分教材針對性不強，例如這些教材在木材材性、構件設計、連接設計等方面論述較多，而在制材方法、墻體結構、樓板結構、基礎設計及連接方式、房屋整體性設計、預制裝配、建筑耐久性、施工維護以及木結構歷史等方面的內容涉及較少。此外，在現有教材體系中，實驗指導類教材建設仍處于起步階段，如何針對生產和建設實際，設計和編寫有針對性的實踐教學的教材是各高校需要進一步探索的課題。

(三)實踐教學環(huán)節(jié)薄弱

實踐教學作為培養(yǎng)應用型復合人才的重要環(huán)節(jié)具有著重要的作用。筆者通過對日本、歐洲及北美等國家木結構及其相關專業(yè)調查后發(fā)現，他們不僅重視相關的基礎理論學習，更重視培養(yǎng)學生的實踐動手能力。這些學校具有的共同特點是強調學生從方案設計、材料選擇、結構設計到加工建造的全過程學習。教師對學生的實踐過程進行全程指導，但相關操作均由學生獨立完成。而我國目前在該領域的人才培養(yǎng)僅僅以參觀實物和設計項目為主，自己動手進行實際操作的環(huán)節(jié)較少。雖然目前我國有部分院校通過設計競賽、畢業(yè)設計展示等環(huán)節(jié)開展了相關的設計及實踐教學，但作為課程建設和人才培養(yǎng)的重要一環(huán)，從作品設計到工程應用能力的培養(yǎng)機制尚未形成。國外學生木結構課程實踐作品見圖1。

圖1 國外學生的“木結構”課程實踐作品

(四)師資力量不足

目前我國從事木結構教學的人數較少，且具有木結構專業(yè)背景的教師少之又少。以筆者所在的北京林業(yè)大學為例，具有木結構專業(yè)背景的教師僅有少數幾名，其他教師都不具木結構專業(yè)背景，而只是在自己研究的課題領域對木結構有較深入的研究，進而承擔了木結構的教學任務。

(五)缺少與國際的合作交流

目前，高?！半p一流”建設強調人才培養(yǎng)的國際化，所以各高校都加強了與發(fā)達國家的合作交流，以吸收國外人才培養(yǎng)的成熟經驗。木結構及其相關專業(yè)雖然通過各種形式開展了國際合作交流，但交流范圍較小，對北美、歐洲、日本等木結構發(fā)達國家人才培養(yǎng)體系的了解和研究不夠深入，國際合作交流的數量和質量還有較大的提升空間。

三、我國高校木結構及其相關專業(yè)人才培養(yǎng)的措施

(一)樹立綠色發(fā)展理念

綠色發(fā)展是我國“創(chuàng)新、協調、綠色、開發(fā)、共享”5大發(fā)展理念之一，木材是環(huán)境友好型的綠色建材，木結構是低碳的綠色建筑，木結構事業(yè)是從業(yè)者進行的一項綠色發(fā)展事業(yè)。在木結構及其相關專業(yè)人才培養(yǎng)中，應注重把綠色發(fā)展的理念貫穿人才培養(yǎng)的全過程，使學生對綠色建材、綠色建筑、綠色發(fā)展的理念內化于心，外化于行。筆者在“木結構基礎”課程的講授過程中，不斷強化林木固碳和可循環(huán)利用的理念，讓學生了解樹木的生長過程就是吸收二氧化碳的過程，一旦樹木被砍伐，被儲存在樹木中的碳將被永久固定下來。著名林學家沈國舫院士曾倡導，對森林要進行科學的“保護”和合理的“利用”，筆者也將這一綠色發(fā)展理念在教學中加以體現，使學生樹立起森林循環(huán)利用的科學理念。

(二)促進教學與產業(yè)、科研的融合

木結構人才培養(yǎng)應與行業(yè)、產業(yè)的發(fā)展相互滲透、相互交叉，共同建設教學資源、共同指導實踐教學、共同評價人才培養(yǎng)質量，以增強木結構人才培養(yǎng)的社會適應性。同時，各高校應加強木結構的基礎研究以及關鍵技術的研發(fā)和應用，創(chuàng)建一批以木結構建材、建筑為特色的技術中心、工程中心或重點實驗室，重點研發(fā)一批具有全局性、帶動性的關鍵技術，以提升產業(yè)的競爭力。

以北京林業(yè)大學為例，從2015年開始，與木結構行業(yè)龍頭企業(yè)蘇州昆侖綠建木結構科技股份有限公司合作，共建了北京林業(yè)大學教學科研基地；同年12月，北京林業(yè)大學又成立了木結構建筑研究與檢測中心。這些教學實踐基地和研發(fā)檢測平臺，為木結構及其相關專業(yè)的產學研融合做出了積極探索，為木結構及其相關專業(yè)人才培養(yǎng)創(chuàng)造了條件。

(三)加強實習基地的建設

當前，木結構及其相關專業(yè)實踐教學主要采用“參觀式”的方式，這種方式無法培養(yǎng)學生的實際動手能力。而木結構專業(yè)的相關課程都具有較強的實踐性，因此，教師在教學中應充分利用校內外各類實驗平臺和實習基地，培養(yǎng)學生的實踐動手能力。

筆者在教學中組織學生參與實際項目設計，讓學生對規(guī)劃設計、建筑設計、結構設計、耐久性設計、材料的使用、施工維護等有一個整體的認識。同時還可以通過駐廠實習，讓學生對預制加工工藝、設備性能、品質管控、工廠管理等建立起直觀的概念。例如南京林業(yè)大學充分借助了地域的優(yōu)勢，每年組織木結構建筑專業(yè)的學生深入江蘇、安徽、上海等企業(yè)進行駐場實習，豐富學生的知識結構、提高學生的實踐能力。

(四)加強國際交流與合作

歐洲及加拿大、美國、日本等在木結構建筑技術研發(fā)和高端技術人才儲備方面都建立了完整的體系。借鑒國外的先進經驗，可以提高我國木結構建筑人才培養(yǎng)的質量。同時，加強國際交流與合作，可以建設一支業(yè)務好、素質高、具有國際視野的教師隊伍。近年來，學生和教師赴國外進行訪學、交流、考察等活動逐年增加，筆者指導的北京林業(yè)大學2018屆本科畢業(yè)生邱雅琴同學獲得國家留學基金管理委員會的資助，赴日本東京大學進行木結構相關領域的研究和學習。從2018年開始，北京林業(yè)大學開設了“現代木結構”暑期國際課程，聘請國外木結構專業(yè)領域的權威專家進行為期2周的集中授課，為在校的40名木結構材料與工程專業(yè)方向的學生以及全校對木結構領域有興趣的學生進行專業(yè)講解，將國際先進的教學方法和教學理念引入到北京林業(yè)大學的課堂中。北京林業(yè)大學、南京林業(yè)大學、東北林業(yè)大學、同濟大學、清華大學、南京工業(yè)大學、上海交通大學、哈爾濱工業(yè)大學、重慶大學、中國林科院木工所等相關教師和科研人員，均有赴加拿大、日本、美國、芬蘭、瑞典、德國、新西蘭等發(fā)達國家進行訪學交流的經歷。

四、我國高校木結構及其相關專業(yè)人才培養(yǎng)探索取得的成效

(一)建立了較為完善的教學體系

經過近十年的不斷探索和創(chuàng)新，木結構及其相關專業(yè)方向的教學體系得以初步確立。林業(yè)院校及相關研究單位以木材科學與技術為依托，以材料科學為基礎，建立了包括課堂教學、實踐教學、大學生素質拓展計劃、學術講座、社團活動等一系列的人才培養(yǎng)體系，其中實踐教學環(huán)節(jié)主要由實驗課、課程實習、課程設計、綜合實習、科研訓練、畢業(yè)論文(設計)等構成，學生掌握了木結構及其相關專業(yè)的基本理論、基本知識、工程設計的專業(yè)技能和方法、具備了獨立進行工程設計的實踐能力。據統計，選擇木結構作為畢業(yè)設計題目和研究課題的學生相較十年前有大幅度的增加，這一切都得益于良好教學體系的建立。

(二)搭建了教學與科研相結合的人才培養(yǎng)平臺

近十年來，通過人才培養(yǎng)和科研實踐，各相關院校和科研機構在不同程度上建立了木結構教學和科研平臺。南京工業(yè)大學建立了近4 000m2的現代木結構研究所、搭建了結構復合材料研究平臺，從事木結構的科學研究、設計分析、產品研發(fā)、檢測試驗、成果轉化等工作。北京林業(yè)大學成立了木結構建筑研究與檢測中心，為木結構人才培養(yǎng)、木結構技術研發(fā)和檢測提供服務。近年來，木結構領域相關科研人員獲批國家自然科學基金10余項。2017年，由重慶大學牽頭、南京工業(yè)大學劉偉慶教授擔任項目負責人的、國家重點研發(fā)計劃“綠色生態(tài)木竹結構體系研究與示范應用”項目啟動，由北京林業(yè)大學等國內20多個國內木竹結構領域知名高校、科研院所、設計、施工企業(yè)共同承擔，研究內容涵蓋了木竹結構的材料、構件、安全性、耐久性及舒適性等方面，項目研究人員達175人。這些項目的實施為木結構及其相關專業(yè)人才培養(yǎng)提供了良好的平臺。

(三)促進了國際交流與合作

木結構技術在我國仍處于復蘇和恢復階段，國內技術水平和人才培養(yǎng)能力與國外發(fā)達國家相比存在著較大的差距。因此我國木結構技術和教育發(fā)展需要面向國際，學習引進先進的技術以推動我國木結構技術的振興和發(fā)展。加拿大英屬不列顛哥倫比亞大學大學(UBC)、加拿大木業(yè)協會、歐洲木業(yè)協會等國外高校和協會以及日本三澤房屋株式會社等國外企業(yè)對我國的木結構技術的提升及人才培養(yǎng)做出了貢獻。尤其是加拿大UBC大學的Frank Lam教授、日本京都大學的小松幸平教授，因培養(yǎng)了眾多中國木結構領域的專業(yè)人才而受到眾多學者、學生的尊敬。目前，中國學者和科研人員參加世界木結構工程學術會議(WCTE)的人數逐年遞增。近幾年來，北京林業(yè)大學本科畢業(yè)生選擇出國學習木結構及其相關專業(yè)的人數也逐年增多，參加北京林業(yè)大學中加合作辦學的部分學生也選擇了繼續(xù)在木結構領域深造或者從事木結構相關專業(yè)工作，他們都將成為我國木結構發(fā)展的生力軍。