工程串联知识，实战淬炼能力—木结构卓越工程师培养体系构筑与实践

1. 成果简介及背景

习近平总书记指出“要培养大批卓越工程师，努力建设一支爱党报国、敬业奉献、具有突出技术创新能力、善于解决复杂工程问题的工程师队伍”，这一重要论述成为培养面向国家“双碳”战略和“生态文明建设”木结构卓越工程师的根本遵循。

新时代国家重大战略对工程师队伍建设提出更高要求，工程教育必须从“知识传授”迈向“能力生成”“价值引领”。针对传统模式中长期存在的“三重割裂”——理论与实践脱节、知识与能力断裂、教学与产业隔离——本成果依托国家一流专业建设与真实工程项目，系统重构“课程—实践—协同”三大板块，形成立德树人导向下、以真实工程为牵引的木结构卓越工程师培养新范式。其基本理念是以工程为主轴整合课程内容，以全流程实践承载能力生成，以“产学研用”共同体打通教育链、人才链与产业链、创新链，推动学生从“学会知识”走向“能解难题、会做工程、善于创新”。教学改革的总体路径与成效见图1，主要成果为：

（1）创建了“工程化”课程体系。

（2）创建了以能力为本的真实工程“设计-建造-监测”全流程实践平台。

（3）创建了“产学研用”四维融合育人共同体。

图1 教育教学改革的总体路径与成效

2.成果主要内容

（1）以实际工程为轴，重构“理论-设计-施工”一体化课程体系

本成果以真实工程为教学主轴，对专业课程体系进行了工程化重构。专业本科生在课程中亲自完成实际木结构工程的设计和施工，从而彻底重构了课程逻辑，实现了从“学科逻辑”向“工程逻辑”的根本转变，并将教学范式从“以教为中心”转型为“以学生能力培养为中心”。通过这种改革，建成的工程又成为后续年级专业本科生学习的新起点。这一课程体系的重构具体体现在以下三个层面，见图2。

图2 以项目为轴的“一体化”课程体系

基础课程“案例化”导入，在《木结构基础》等低年级课程中，深度融入真实工程案例，通过“启发式”与“情景式”教学，将抽象的理论知识与具体的工程场景相联结，激发学生的专业兴趣与工程意识，为后续项目实践打下坚实基础。

核心课程“集成化”整合,本成果打破传统课程壁垒，将《房屋建筑学》、《木结构设计》、《木结构BIM设计》等多门核心课程整合为围绕一个特定项目的“项目课程群” 。所有课程的作业和考核，都统一为该项目的阶段性设计成果。这种模式实现了“问题导向”与“项目驱动”的深度融合，使学生在解决同一个复杂问题的过程中，自然而然地学会了知识的综合运用与融会贯通。

实践环节“项目化”贯通,本成果将传统的认识实习、生产实习、毕业设计等实践环节，全部融入真实项目的建造与监测流程 。学生的专业实习就是进驻项目现场参与施工，毕业设计就是完成项目的某一个子系统的完整设计或专题研究。这种模式确保了知识不再是孤岛，而是被项目这根“藤”紧密地联系在一起，从而在“自主探索”与“协同合作”中完成高阶工程能力的跃升。

（2）以学生能力为本，搭建“设计-建造-监测”全流程工程实践平台

教学团队依托中大型木结构工程项目，为学生搭建了覆盖项目全生命周期的“构想-设计-建造-监测”实践平台。通过启发式、项目式、合作式等教学方法的有机结合，这一双轮驱动的新体系将理论学习、工程设计、动手实践和科研探索融为一体，彻底打通了“从理论到实践”的壁垒，见图3。

图3 以能力为本的“设计-建造-监测” 全流程实践平台

设计阶段，锤炼创新设计与工程思维。本成果为学生创建了“项目设计工作坊”和“数字化设计中心”。学生团队在教师扮演的“甲方”需求沟通中，提出初步概念方案，锤炼其需求转化与创新构思能力。随后，学生利用木结构专项设计软件完成从方案深化、结构计算到全套施工图绘制的全过程，其图纸深度达到可直接用于工厂加工和现场施工的标准，确保设计是“真刀真枪” 。值得注意的是，本模式还为每一个实体项目创建了与之同步的“数字孪生”模型 。学生可以在数字孪生平台上进行多种方案的性能模拟，例如调整窗墙比后能立即反馈对建筑能耗和室内光环境的影响，极大地提升了设计优化的效率，并显著降低了试错成本，拓展了学习的时空边界。

建造阶段，锻造解决复杂工程问题的核心能力。在校内实验室或合作企业预制工厂，学生亲手参与构件的预制和数字化加工。随后，全体团队成员进入真实的项目现场，亲历主体结构搭建、围护安装等全过程，直面并解决施工中的真实技术难题。这一环节让学生深刻理解“图纸如何变为现实”，并全面提升其工程实践、沟通协作与团队领导力。

监测阶段，实现从工程实践到科学研究的升华。建筑建成后，教学团队指导学生为其安装温湿度、应变、环境等各类传感器，使其成为一个长期的“教学科研实验平台”。学生可以此为基础，开展建筑物理、结构健康监测等科研探索，实现了从工程实践到科学研究的升华，达到了知识的再创造与能力的再拔高。

为科学评估在实践平台中生成的综合能力，我们摒弃了以单一试卷分数为标准的终结性评价，建立了一套能够全面、动态、精准评估学生综合能力的多元化、递进式评价体系，见图4。

图4 多元“递进式”能力评价体系

“过程+目标”双轨并行。既考查学生在项目实践中知识掌握、技能提升的动态成长过程，也考核其最终是否达成预设的工程目标，实现了对学生发展轨迹与最终成果的综合评定。

“团队+个人”立体评估。既评价学生作为团队成员的协作精神与贡献度，也评估其作为个体在项目中所承担职责的完成情况与能力发展，兼顾了协作贡献与个体成长的评价维度。

“创新+能力”综合画像。超越传统知识考核，重点评估学生的创新潜能与核心工程素养，为每位学生生成一份可视化的“能力雷达图”，直观展现其多维度的综合发展水平，实现了精准的因材施教与个性化培养。

（3）以协同育人为要，构建“产学研用”四维融合育人共同体

卓越工程师的培养是一个开放的系统工程，必须打破壁垒，汇聚全社会最优质的资源。本成果围绕真实工程项目，构建了一个由产业（设计、材料、施工、专家）、学校（师生）、科研（课题）和应用（示范工程）四方参与的开放、协同的育人新生态，见图5。

图5 “产-学-研-用”四维融合育人共同体

产业资源共建共享，形成“六位一体”支撑体系。围绕真实项目，教学团队与中林集团、中建集团、北新建材股份等十余家国内外顶尖企业和机构建立了稳固的战略合作关系。通过创新协同机制，整合产业、高校、科研、应用四方资源，形成了资金、材料、工程、技术、人才、平台“六位一体”的共建共享体系。产业方累计投入资金190万元，提供建筑材料价值200万元；高校将工程融入课程教学，完成工程的设计建造并进行关键技术攻关；竣工项目交付用户使用，成为持续展示新技术、新理念的创新平台。最终，实现教育链、人才链与产业链、创新链的有机衔接。

多主体协同培养，组建“三元导师”团队。本成果打破了单一导师制的局限，建立了一支由校内导师、企业工程师和行业专家组成的“三元导师”团队。学术导师（校内教师）侧重把握理论深度，引导学生将工程问题提炼为科学问题；产业导师（企业总工）带来一线的“地气”，从成本、工期、市场接受度等方面对学生的设计提出要求；技术顾问（行业专家）针对具体难题提供“点穴式”指导。通过“三师”协同，确保学生既能“仰望星空”（追求学术创新），又能“脚踏实地”（注重工程落地）。

产教与科教深度融合，打造自优化育人生态。通过将产业需求、科研前沿与教学过程深度绑定，本模式实现了教育链、人才链与产业链、创新链的有机衔接。这种良性互动不仅培养出符合行业未来发展需求的创新复合型人才，更通过教学成果服务社会，为木结构产业的绿色可持续发展注入了科技与人才的双重动力。

3.实施路径和方法

（1）顶层设计与宏观布局

以“工程串联知识、实战淬炼能力”为总目标，统筹育人体系、课程群与示范工程的同步建设，明确团队分工：本科培养方案重构与课程群统筹、工程项目总负责与全流程组织、项目总工程师的技术把关、项目总设计师的集成设计与课程嵌入、双创训练营与“双场景”实训基地建设、工程运维与教学反馈闭环等，形成“目标—路径—资源—评价—迭代”的治理闭环，保障改革高效落地。

（2）以典型工程为抓手的项目群建设

以“中林绿碳驿站”等示范项目为牵引，逐步从小型教学试验体拓展至中大型近零能耗建筑，形成“逐级升级”的项目谱系。学生在“要素受限、目标明确、工期真实”的环境中完成方案、结构、构造、施工组织与成本控制等任务，并在在役阶段开展能耗与结构健康监测，实现“从蓝图到落成、从使用到评价”的贯通式学习。自2019年以来，教学团队已成功带领学生完成了多个标志性工程项目，见表1和图6。

图6 通过真实项目驱动模式建成的木结构建筑

（3）资源整合与协同育人

教学团队与中林集团、中建集团、北新建材股份等10多家国内外顶尖企业和机构建立了稳固的“产-学-研”合作关系，见表2，获取真实需求、专家指导、预制/施工基地与材料资源；以工程问题牵引课程更新，以数据支撑教学研究，构建“以问题库带动课程库、以工程库支撑案例库、以标准库规范教学活动”的复合资源体系，持续提升育人共同体的自我进化能力。

  （4）教师队伍“双师型”建设

通过亲历项目全流程、共建教研与工程联合团队、参与技术攻关与工程获奖等方式，促成教师从“课程讲授者”向“工程—教研一体化的组织者与引导师”转型，形成一支既懂理论、又善工程、还会组织跨界协作的高水平“双师型”队伍，教学团队所获荣誉及奖项见表3。

4. 成果的创新特色与示范价值

本教学成果并非对现有教学模式的简单改良，而是在育人理念、路径、内容和模式上均实现了系统性创新，具有鲜明的特色和重要的示范价值。

（1）理念创新，提出了“工程串联知识，实战淬炼能力”的卓越工程师培养新理念。首倡以中大型真实工程为教学组织核心与逻辑起点，打破“学科分割、环节割裂”的课程组织方式，确立“以能力为中心、以问题为导向、以项目为载体”的培养理念，突出“会设计、能算清、做得成、用得好”的综合胜任力与社会责任担当。

（2）体系创新，创建了“能力导向、理实一体”的教学与实践新体系。围绕“理论—设计—施工”项目化课程群，配套“设计—建造—监测”全流程实践平台，实现课堂学习与工程实施的同频共振、理论与实践的双向强化，并通过数据化评价实现学习过程可观测、能力成长可证据、课程改进可循环。

（3）模式创新，创建了“产学研用、六位一体”的木结构人才培养新模式。构建了产业、学校、科研、应用四维融合的协同育人共同体。该模式建立了资金、材料、工程、技术、人才、平台“六位一体”的资源库，组建“三元导师”团队，把产业需求、科研前沿与教学过程深度绑定。不仅培养了契合行业未来发展需求的创新复合型人才，更通过示范性木结构工程服务社会，为木结构产业的绿色可持续发展注入了科技和人才的双重动力，形成了一个闭环、自我优化的育人生态系统。

5.成果的推广应用效果

经过九年的持续建设与深入实践，本教学成果取得了卓越成效，其影响力和示范效应已在学生培养、教师发展、行业服务及社会声誉等多个维度得到彰显 。

（1）育人成果卓著，学生核心竞争力实现质的飞跃

   在“工程串联知识，实战淬炼能力”模式培养下，按照精英培养目标，学生的创新设计能力、工程实践能力、协作领导力、终身学习能力等卓越工程师能力得到了大幅提升，学生“毕业即上手”，具备了独立从事木结构项目设计与管理的能力。

    近年来，本专业学生在全国高等学校木结构设计竞赛中获得1次“一等奖”和2次“三等奖”，累计获国家级奖项和荣誉12项，获省部级奖项和荣誉16项，见表4，获省部级以上奖项人次占比超过30%，充分证明了本专业学生卓越的专业能力和创新水平。

本专业毕业生初次就业率一直保持100%，其中超70%的毕业生进入中建集团、中铁集团、中林集团、北新建材股份等国内外顶尖的设计院、大型国企和行业龙头单位，用人单位普遍反馈专业毕业生“综合素质高、设计和工程能力强、具备卓越的创新能力和领导力”。

 

    （2） “双师型”教学团队示范引领效应显著

本教学成果的成功实践也反哺了教学团队自身的发展。通过深度参与真实工程项目，教学团队实现了从传统知识传授者向工程实践先行者的角色转变，成长为一支既懂理论又精于实践的“双师型”高水平教学团队。

在教学方面，团队教师先后主持新工科、新农科2个教育部教研项目，获“第六届全国高校青年教师教学竞赛工科组二等奖”1项，获7项北京市和校级教学基本比赛一等奖等教学奖项，获批1门“国家一流本科线上课程”，作为主编出版省部级规划教材4部，获省部级以上奖项和荣誉14项。

在工程方面，团队教师带领学生设计并建成6栋中大型木结构示范工程，其中建成的90平方米近零能耗木结构项目“中林绿碳驿站”，荣获“中国木结构优质工程银奖”，设计和建成了全国首栋零碳木结构民宿“邻鸥木居”，设计完成了全国首栋轻型木结构办公楼“信安木结构办公楼”，标志着教学团队已具备独立承担中大型木结构项目设计与施工的综合能力。

    （3）产学研用深度融合服务社会绿色建设

本成果的实体产出直接服务于社会的绿色发展。近零能耗的“中林绿碳驿站”已成为北京市绿色建筑的示范工程窗口，累计接待政府、企业等社会各界参观学习团体50余批次、500余人次，成为行业标杆。“邻鸥木居”已成为零碳建筑新材料、新技术和高品质绿色居住空间的创新展示平台。“信安木结构办公楼”是全国首个按照正常审批流程通过图纸审查的轻型木结构办公楼项目，已成为行业借鉴和研究的典型工程案例。教学团队还与近20家企事业单位联合建立了“产学研用育人共同体”，有效推动了企业的技术创新和产品研发，形成了校企共赢的良性发展格局。

（4）示范效应辐射全国并获国际认可

本成果作为北京林业大学新工科建设的标杆，教学团队通过主办和参加全国性教学研讨会、受邀做特邀报告等形式（见表5），向国内兄弟院校分享本成果的经验。近三年来，先后有西北农林科技大学、中南林业科技大学、西南林业大学、内蒙古农业大学等设有林工类专业的高校前来专题调研、交流学习，辐射相关专业学生超过300人次，部分高校已开始尝试在本校的课程体系中引入类似的“工程串联知识，实战淬炼能力”教学理念。来自加拿大、俄罗斯、越南、奥地利等国家的20多位校长和专家教授对本成果育人模式给予了高度评价，加拿大UBC木结构资深专家Frank Lam教授表示“北京林业大学将如此完整和前沿的工程项目带给本科生，在世界范围内属领先（leading）实践”。

         综上，本成果不仅为国家木结构领域培养了一批高素质卓越工程师，更为新时代中国特色高等工程教育的改革与创新，探索出了一条行之有效、可供借鉴的“北林模式”。