清华大学土力学精品课建设于玉贞+李广信张建民张丙印张建红陈轮介玉新胡黎明( 清华大学水利水电工程系北京1 0 0 0 8 4 )【摘要】清华大学水利系土力学系列课程是传统优秀课程土一，2 0 0 4 年被北京市评为精品课程2 0 0 5 年被认定为清华大学精品课程。丰文舟绍清华大学土力学精品课建设情况，包括土力学课程的历史沿革、教学内容、教师队伍、近年来的主要教学成果、教学条件、教学方法和教学手段、教学效果以及课程建设规划等。【关词】土力学精品课啊土力学课程历史沿革我国土力学界前辈陈操生教授于1 9 4 8 年获得美国哈佛大学博士后回国到清华大学，随后创建了清华大学土力学课程和土力学实验室。当时是全国开设土力学和实验室及编写教材最早的大学之一；后经我国土力学及岩土工程学科的奠基人黄文熙院士以及土力学教学大师陈仲颐教授等学者的组织和努力，迄今已经形成了一个注重精讲多练、注重能力培养、面向工程实践、面向一流水准的课程体系，长期以来在全国土力学教学实践中起到了一定的示范和辐射作用，具有较为广泛的影响。土力学课程组多年来一直坚持实践教育的环节。不论是2 0 世纪6 0 年代开始的因材施教活动，还是2 0 世纪8 0 年代开展的自选试验课程，以及2 0 世纪9 0 年代起开展的S R T 活动，都主要是让同学在实践活动中，学好课程，培养能力。胡锦涛总书记在大学学习期间，就是土力学的“因材施教”学生，在1 9 6 5 年清华大学给当时高教部关于“辅导员工作的报告”中指出提到：“他除完成一般学习任务外，还选修了土力学试验，教师反映他独立工作能力强，有创造性的见解”。2 0 世纪8 0 年代开展的自选试验结合小浪底土料进行系列三轴试验，确定有关模型参数，进行数值计算，学生反映收获很大。他们中不少人已经成为我国水利水电工程建设中的技术骨干。* 于玉贞，博士，副教授所长，主要从事边坡工程方面的研究。仁生l 土力学教育与教学l 第一届圭国土力学教学研讨舍l 论文童卜我校毕业的土木、水利等专业的校友对于他们在大学期间的土力学课程都有深刻的印象。“中国土木工程学会土力学及岩土工程分会”现挂靠在清华大学岩二L 工程研究所，目前我们土力学教学组成成员中有常务副理事长、副理事长、正副秘书长、理事及名誉理事7 人，在国内外土力学界有重要影响。自2 0 0 4 年被评为北京市精品课以后，一年来土力学课程建设又取得了很大进展。例如：获得2 0 0 4 年清华大学教学优秀成果二等奖；北京市教学成果二等奖；2 0 0 5 年高等土力学教材被评为北京市精品教材，也被评为教育部指定教材；土力学试验和高等土力学获2 0 0 5 年清华大学优秀教学软件一等奖；一批年轻教师投入土力学教学并逐渐成为教学主力，水利系在清华大学教学效果一直名列前茅，常常是第一名，而力学教学组的教学成果在水利系处于前列。目教学内容2 1 本课程在专业培养目标中的定位与目标清华大学的本科学生是来自国内的最好的学生，其办学目标是建成研究型大学，在2 0 1 1年跻身于世界一流的大学。为此本课程的教学目标和定位是：坚持精讲多练、注重能力培养；面向工程实践、跻身世界一流。我们所培养的水利土木工程专业的学生很多将会成长为从事水利、土木工程和建设管理的高层次人才，他们的创新能力是我国水利土木事业可持续发展的关键因素之。在他们走出大学校门之前，应重视培养他们理解、分析和解决问题的能力，培养他们的创新能力。基于此，土力学作为院级平台课，课程建设目标是：在保证讲授、讨论、作业、考试考核和教材等诸要素并重的前提下，强调课程的基础性，重点展示课程的前沿性和时代性，重视课程的实践性。提升各教学要素在培养学生能力和素质方面充分发挥作用，争取国内领先和世界一流。2 2 知识模块顺序及对应的学时按照对学生的能力培养将土力学重组为三个模块，概括为：土力学的理论培养理性思维和分析能力；对应的课程是土力学( 1 ) 是院级平台课，3 学时，嗣；土力学的应用培养实用计算和工程判断能力；对应的课程是土力学( 2 ) ，系级平台课，2 学时周；城市岩土工程、城市水环境、地球与人类环境等，均为本科选修课，2 学时周；土力学的试验培养试验设计和研究工作的动手能力，土力学试验部分与土力学理论结合1 0 学时学年，还包含本科学生的S R T 自选试验。2 3 课程的重点、难点及解决办法土力学是一门实践性、经验性很强的学科，也是一门“感性”多于“理性”的力学学科。对于缺少实践知识和经验的本科学生，刚接触它时对于其内容和学习方法很不适应。为此教师讲授时首先对比土力学与其他力学学科和研究对象的区别，强调土的碎散性、多相性和变异性，斗干玉贞尊清华大学土力学精品课建设J 第一部分f 专惠说明土力学是一门很“土”的力学，很难精确解决工程问题。采用讲课、分班讨论和教学试验，培养学生在理论、应用和动手试验三个方面的能力。提出“寓教于乐，寓研于玩”的理念，通过讨论、比喻、讲故事、案例等环节使得课堂气氛生动活泼。还组织在校内的工地参观，野外测试设备参观，课程设计、课堂案例分析、模拟评标等环节，尽可能地结合实际。建设第二课堂t 鼓励同学玩土、玩泥、玩砂，培养学生兴趣，理解其特性和机理，指导学生进行学习和研究。2 4 实践教学的设计思想与效果土力学是一门实践性、应用性很强的课程。实践环节是学生理解土力学基本概念，检验土力学基本原理，探讨土力学的工程应用的主要途径。我们在实践教学方面围绕土力学的基础性、应用性和前沿性进行精心设计，使同学能够掌握址枉知识，熟悉基本技能，在教师指导下自主设计试验，尝试进行第二课堂中的学习和研究。试验教学：目前课程中有三类试验内容，即必选教学试验、演示观摩性的现场测试试验和自选性试验，共2 0 多个试验项目。它们都有C A I 形式的网上教学试验课件，可供预习、复习或写报告参考之用。必选教学试验有8 学时，包括物性试验、压缩试验和三轴试验。为保证每个学生亲自动手，试验小组4 人左右，独立进行试验，教师辅导。演示观摩性的现场测试试验有2 学时，包括静力触探试验、旁压仪试验和十字板剪切试验。课程设计：在土力学2 ( 原基础工程) 和城市岩土工程课程中安排了基础工程的课程设计。通过课程设计实践同学们较为牢固地掌握了浅基础、桩基础和基坑支护的设计。案例分析、模拟评标：结合教师参加的工程实践，每年提出一些充满实践性和趣味性的案例( 包括一些工程失事的案例) ，通过课题讨论、测验等手段进行分析总结；也重点针对一些基坑、基础方案等投标项目，将标书介绍给学生，让他们独立或者相互讨论进行模拟评标，作为考核成绩。同学们非常积极参加和讨论。学生研究训练( S R T ) ：课内外结合，在S R T 和毕业综合论文训练中，鼓励同学动手实践，同时教学作为科学研究的创新源。在对教学的深入钻研中开发科学前沿新课题，如土的本构理论、堤防管涌防治、砂土液化、挡土墙土压力等一系列国家级课题的思想在本科生试验教学中得到了凝练，并为试验教学不断地注入新内容，研制出教学演示试验设备和课件，推动了教学试验的改革。不少学生通过这些活动增强了对土力学的学习兴趣，加深了对土的性质的认识，选择了攻读岩土工程研究生。这些训练为研究工作打下了良好的基础，因此培养出一批优秀的硕士、博士研究生。圈教学队伍参加本课程教学共有教师1 1 人，其中教授5 人，副教授5 人，讲师1 人，均具有博士学位；曾在国外留学、作博士后及进修的1 0 人；在国外获得博士学位的4 人。这些教师都是清华大学岩土工程专业的教学与科研骨干。另有试验技术人员2 人，助教博士生3 s 人。沈珠江院士是中国岩土工程界的学术大师他作为土力学教学的指导，每年都针对土I _ J 丁学的学习和研究给学生开设专题讲座。李广信教授为课程负责人，秉承土力学教学的优良传统，对于教学： 作认真负责，积极认真培养和帮助年轻教师的进步成长。张建民、宋二祥和张丙印 P L1 - k 力学教育与毫学I 一第一届全国土力学教学研讨舍l 论文纂卜是中青年教授，在承担繁重的科研和管理工作同时，还担任本科生和研究生的教学任务，教学效果优秀。教师年龄结构：在本课程教学的教师中，4 5 岁及以下的8 人，4 5 岁以上3 人，中青年教师已为本课程教学的中坚力量。其中主讲教师中，本科为土木工程专业的有2 名；水利工程专业的有7 名；其他专业1 名。其中清华大学本科毕业6 人，其他学校毕业4 人。以李广信教授为课程负责人，沈珠江院士为教学指导，重视对青年教师的培养。青年教师首次授课必须经过试讲和评议，然后部分授课，竞争上岗。有经验的老教师经常听青年教师的讲课，提出批评和改进意见，使他们逐步成为教学工作的骨干。张建民教授2 0 0 2 年获清华大学青年教师教学优秀奖，并获得1 9 9 9 年度清华大学校学术新人奖，成为校内第四位同时获得教学科研两个奖的青年教师。尽管多数青年教师是在2 0 0 0 年以后才主讲土力学课程，但他们继承优良传统，对教学工作认真负责，教学效果优良，并且逐年有所进步。陈轮的教学效果一直优秀，教学效果曾进入全校前5 。日教学条件清华大学具有国内一流的教学环境和条件。4 1 教材建设在已有教材土力学与基础工程的基础上，近期已经完成编写和改编的教材有5 部( 理论土力学、高等土力学、基础工程、城市水环境工程和建筑管理系使用的土力学及基础工程) ；正在改编、编写或者以讲义形式使用的有5 部( 土力学、城市岩土工程、土动力学与土工抗震工程、环境岩土工程、地球与人类环境) 。其中高等土力学被评为北京市精品教材及教育部推荐的研究生使用教材。4 2 教学课件与软件每位任课教师都以自己为主，编制了相应的P P T 教学课件，年轻教师充分发挥自己的优势，利用网络搜集资料，使用先进的软件做成精美的多媒体课件，受到同学们的欢迎。在试验教学中，我们和学校教学多媒体开发中心一起完成了土力学试验教学的C A I 课件，并已上网供同学预习、写试验报告及复习课程时使用。这部分C A I 课件共包括三个大部分，计2 0 多个实验项目。其中包括：教学大纲要求的土工教学试验；有利于同学对土力学知识理解的演示性试验；野外现场测试设备与操作，内容丰富。即可以在课堂教学中引用，也可供同学课外学习。该软件与“高等土力学”课件已经获得清华大学教学软件一等奖。4 3 实验室建设在清华大学一期9 8 5 教学实验室建设中，我们与水力学实验室共同承担了“水力学流体力学和土力学教学开放实验室”建设项目，于1 9 9 9 年启动。经改造以后，试验设备效率大大提高，可同时进行多组试验，缩短了试验周期，提高了自动化程度，操作安全简便，改善了环境。经2 0 0 2 年验收，得到校内外专家的充分肯定，被评为国内领先水平。斗于玉贞尊清华大学土力学精品课建设I 第一部分l 专是4 4 网络学堂在清华大学较完备的网络学堂平台上，土力学营造了良好的网络教学环境。网上有每位教师制作编辑的精美课件、相关教学资源。网上开辟师生讨论、在线答疑。教师可以布置习题、课程设计，提出供讨论的问题。学生可以下载课件、浏览资源、参与讨论，网上提交作业、课程设计和试验报告。同时为r 共同提高教学水平，土力学系列课程组建立了系统的教学资料库。每位教师可以在资料库中获取课件、教学大纲、教学素材等资源，起到相互交流、取长补短和共同提高的目的。尤其对刚走上教学岗位的青年教师起到良好的辅助作用。目教学方法与教学手段结合清华大学“研究型大学”建设，针对土力学的课程特点，强调培养学生掌握三个方面的知识与能力：土力学的理论土力学基本理论和概念的掌握，培养理性思维和分析能力；土力学的应用面向工程实践，熟悉了解工程实践中的土力学问题，培养实用计算和判断能力；土力学的试验培养试验设计动手能力和从事工程实践和科学研究工作的素质。5 1 三个教学环节，四种考核手段三个教学环节是课堂讲授、教学试验和习题讨论。