《土力学(第3版)》:跨越三十年的知识接力

2024.11.18

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    陶天野


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    李柳依


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    教务处  水利系


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    刘蔚如  周襄楠

    张歌明  张莉

    李萍


    栏目统筹

    周襄楠  贺茂藤

有这样一本教材,在作者眼中,它是一本“非常土”的书;而在使用时,学生、老师、行业工程师对它的评价常常是满分,它就是获得了2024年清华大学优秀教材特等奖的《土力学(第3版)》。这本教材由清华大学水利系教授李广信、张丙印、于玉贞主编,其背后是一场跨越了三十年的知识接力。

2023年全国土力学大会期间举行的第五届全国大学生岩土工程竞赛决赛现场,左三李广信、左四张丙印、左五于玉贞。

用李广信的话说,编写教材是一件“庸者不能,能者不为”的事。它需要耗费大量时间和精力,在学术评价体系中的地位却并不高,因而有些学者不愿意投入其中。然而,编写高质量教材对教学而言又至关重要。

《土力学》教材第1版于1994年出版,由陈仲颐、周景星和王洪瑾三位前辈编写,是当时最有影响力的土力学教材之一。此后十几年,随着学科的高速发展和工程实践的多元创新,原有的知识体系已不再能满足时代需求,高校教学对新版教材的诉求日益高涨。

2009年,当水利系岩土工程研究所表示想编写新版的《土力学》教材时,三位原作者由于年事已高没有精力改版重编,但他们主动提出无偿赠送该教材版权,由有能力、有意愿的其他年富力强的教师进行后续的编写。“当时我们非常感动,他们并没有将这本教材的版权视为己有,而是从热爱教学、重视教材质量的角度考虑,非常具有无私奉献精神。”于玉贞回忆道。

带着敬意与压力,李广信、张丙印、于玉贞接过这项艰巨的任务,历时四年推出了《土力学(第2版)》,又根据多方反馈意见进一步修订,于2022年出版了《土力学(第3版)》。针对学科发展和工程实践需求,新版教材对知识点、概念、方法、原理等进行了标准化、系统化梳理,补充了新的专业术语、新型设备的原理和构造,提高性的内容放进附录或补充阅读材料,整本书致力于更紧凑、更深入地讲清经典理论和概念,结构清晰明了。

编写的过程相当漫长、复杂而精益求精。尽管在章节上有明确分工,但三人都会参与其他部分的讨论和审核,分歧和争论是“家常便饭”,有时候为了弄明白一个细节应该如何在书中呈现,甚至“搭进去好几个月的时间”。譬如,在太沙基一维渗流固结方程的推导过程中,涉及到坐标轴方向、受力方向、渗流方向和地基的变形方向,而实际受力、渗流和变形的方向并不一致。关于如何标注,几位编者商量了很久,最终决定按照物理的规律性、数学的严密性,同时兼顾应用的直观性给出了坐标轴和物理量方向的标注方法。这不仅关乎理论教学的严谨性,更关乎日后这些知识在实际项目中的应用。

日复一日的讨论、推敲和调整,构成了《土力学(第3版)》编写过程的日常。三个人平时工作都忙,就利用周末、假期的空闲时间交流,在微信和邮件里、在李广信老师的家中,甚至在去开学术会议的火车上,随时随地发起一场讨论,以至于“争论的时间比编辑的时间更久”。

新教材推出后,获得了出乎意料的反响。除了清华大学首先使用外,它还被天津大学、哈尔滨工业大学等百余所高校订购用作专业课教材,并得到了同行们的高度评价。作者们在参加学术会议或前往其他兄弟院校交流时,有学生或后辈学者会拿着这本书请他们签名;有外校的老师甚至半开玩笑地讲:“为了教学质量,我忍痛割爱放弃自己编写的教材,改用你们的教材。”有这本教材的“深度用户”说自己“看着这本教材长大”,从上大学、读研究生,再到考取注册岩土工程师,即使工作之后《土力学》也始终摆在桌子上,时不时拿出来翻看一二。

“这些反馈和评价说得我心里热呼呼的。”于玉贞如数家珍地说起这些宝贵的评价。不过,在编写时也有考虑不周的地方,针对每一条意见,作者都认真听取并分析,在新一轮的修改中将之综合体现进去,力争做到尽善、尽美。

自初版以来,教材合计印数已达近22万册,其中《土力学(第3版)》自2022年8月出版至今已重印6次,累计印刷3.3万多册。“对于《土力学》这样一本‘非常土’的教材来说,这算是很高的印数。”于玉贞笑着说。之所以说它“土”,是因为土力学关注的是土壤等天然的松散物质,在实践中则对应于地基、隧道、大坝等地下工程,与其他力学学科的研究和应用对象相比,显得不那么“高大上”;它也不像理论力学和材料力学一样拥有“完美”的理论公式,而是包含了很多经验性的、“粗糙”的知识,像光脚踩在大地上一样要结结实实、一步一个脚印地走出这条路来。

教材内页的设计图例。

然而正是这样“土”的学科,为众多有关国计民生的重大战略提供了可能性和实现路径。譬如在填海造地时,如何通过合适的方式让土体具有足够的强度和稳定性,能够在上面开展建设并抵御海浪冲击,这是土力学的研究范畴;在异常环境下修建公路、隧道、大坝等工程项目,如港珠澳大桥的建设中如何处理软黏土地基问题,也需依靠土力学提供解决方案。

于玉贞也是在参与教材编写后才意识到,这本教材对这个行业来讲多么重要。“要是把一个错误的知识写到教材里,那是真的误人子弟,耽误别人一生。”他严肃地说:“理论出岔子,现实工程就可能出问题;你描述得不清楚,别人就得花更长时间去琢磨。”

经典、扎实的《土力学》教材陪伴着一代代土木人走向学术和工程的前沿;而教材本身也并非一成不变的存在,从行业发展的速度来看,它可能五六年就需要更新一次。“三位前辈给我们做了榜样,那么无私的奉献精神,我们也要一代一代地把它传下去。”于玉贞感叹。人类知识的传承和创新,就在一次一次倾注心力的编著过程中完成和延续。

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