材料力学教材
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2023年2月25日发(作者：科学小游戏)基本情况
我校的力学学科具有1个博士点、2个硕士点、1个力学专业。教师中，有教授7人（其中博士生导师5人）、
副教授8人、讲师5人，其中具有博士学位和在读博士15人，硕士3人。
这些教师除担任材料力学教学外，同时还开设了结构力学、计算力学、弹性力学、塑性力学、断裂力学、工程力
学、建筑力学与结构、建筑力学、实验力学、流体力学、理论力学、分析力学、振动力学、实验应力分析、弹性振动
和振动测试等课程，知识结构合理。
课程负责人刘庆潭：中南大学土木建筑学院教授、博士生导师，湖南省研究生实验应力分析精品课程建设项目及
材料力学湖南省精品课程负责人，湖南省教学名师。历任力学系副主任、系主任、力学教学实验中心主任兼国家教委
高等学校工科基础力学课程教学指导小组成员、中国机械工业协会教育工作委员会副主任、中国力学学会教育工作委
员会委员、湖南省力学学会教育工作委员会副主任和湖南省机械工程学会应用力学学会常务理事等职。主持和参加国
家、省部级教研课题、国家“九五”重点教材课题6项；主持和参加国家自然科学基金项目、国家“九五”重点科技攻关
项目、省部级及横向科研课题20余项，通过国家、省部级成果鉴定4项；发表科研论文60余篇、教研论文近20篇；
分别由中国铁道出版社、高等教育出版社和机械工业出版社出版专著1部、教材3部、课件6套。连续四次获湖南省
教学优秀成果一、二等奖，先后获教育部全国高等学校优秀CAI软件三等奖、铁道部优秀教材二等奖、湖南省科技进
步三等奖、茅以升铁路教育专项奖；多次获学校教学优秀成果奖、教学质量优秀奖。04年评为中南大学首届“教学名
师”、05年评为中南大学首届“师德标兵”、06年评为“全国力学教学优秀教师”、07年评为湖南省第二届“教学名师”。
在国内率先开始材料力学课程的计算机辅助教学工作，研制的《材料力学CAMM软件包》是国内第一个通过省部级鉴
定的计算机辅助教学软件。所出版的6个课件，已被国内清华大学、同济大学、上海交大、西南交大、北京交大等百
余所院校应用，在全国影响广泛，有较高的知名度。
近年来，教学团队承担了国家面向21世纪高等教育改革、国家“九五”重点教材、铁道部面向21世纪高等教育改
革等教改项目，同时承担了国家自然科学基金项目、国家“九五”重点科技攻关项目、多项省部级及横向科研课题。出版
了专著1本，教材（含课件）12本，其中材料力学教材属普通高等教育规划教材，1套课件属国家“九五”重点教材，
1套课件属国家面向21世纪高等教育改革教材，1套课件属国家“九五”重点科技攻关项目教材。
在国内外学术刊物发表科研论文110余篇，其中被EI、SCI检索40余篇；发表教研论文30余篇。通过国家级
教学成果鉴定1项，省部级科技成果鉴定2项，鉴定意见分别为“国际领先”、“国际先进”、“国内领先”。先后多次获
湖南省教学优秀成果一、二、三等奖，中国有色金属工业总公司科学技术进步二等奖、湖南省科技进步三等奖，铁道
部优秀教材二等奖，茅以升铁路教育专项奖。教学团队中，一人被评为湖南省教学名师，二人被评为“全国力学教学优
秀教师”，二人被评为“中南大学教学名师”、“中南大学师德标兵”，二人被评为“受学生欢迎的教师“，三人获中南大学“师
德先进个人”奖。
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八十年代初，刘庆潭教授在全国最早开展了计算机辅助教学的研究。1989年研制成
功的材料力学CAMM软件包通过湖南省教委组织的科技成果鉴定，是全国第一个正式通过
省部级科技成果鉴定的计算机辅助教学软件。1991年参加了国家教委工科力学课程指导
委员会项目“材料力学训练型多媒体课件”的研制，1996年主持了教育部面向21世纪高
等教育计划“材料力学演示型课件”、铁道部面向21世纪高等教育计划“力学系列课程演
示型课件”及国家"九五"重点科技攻关项目“工程力学训练型多媒体课件”的研制，同时参
加了“九五”国家重点教材“材料力学训练型多媒体课件”的编写。所研制的软件已被清华大
学、天津大学、同济大学、上海交大、西南交大、北方交大等全国100余所院校使用，我
们的工作多次受到国家教委高教司、铁道部教卫司领导的表扬。
1998年，力学实验室通过了湖南省教育委员会首批“双基”实验室合格评估，被授予
“普通高等学校基础课教学示范合格实验室”称号。
2000年组建中南大学，将原中南工大和原长沙铁道学院的力学进行学科重组，成立力
学系，承担全校的材料力学教学任务。开设课程的对象由以前的“桥梁”、“隧道”等小专业扩
大到“土木工程”、“交通运输工程”、“机电工程”、“机械工程”、“冶金工程”、“地质采矿工程”、
“材料工程”、“化工工程”和“环境工程”等大类专业，每年学习材料力学课程的学生多达112
个班、3300余学生。在教学内容上，我们引入了近代的科技成果和计算理论，更新了教学
和实验内容；在教学方法和手段上，材料力学课程已100％实现了教学手段现代化并建立
了相应的教学方法。自湖南省进行首届大学生力学竞赛以来，我校学生的材料力学竞赛获
奖率年年均居榜首。
2003年力学教学实验中心顺利通过湖南省基础课教学示范实验室中期评估，2005
年评为“湖南省普通高等学校基础课教学示范实验室”。
2008年材料力学课程被评为“湖南省精品课程”，同年，“基础力学实验”被评为“校
级精品课程”。
近十年来，我们在中国铁道出版社、高等教育出版社和机械工业出版社等国家级出版社
出版专著、教材7部，在地方级出版社出版教材6部；获湖南省教学成果一等奖1项、二
等奖3项、三等奖2项；获铁道部优秀教材二等奖1项；湖南省科技进步一等奖1项、三
等奖1项。教学团队中有三人分别担任了“中国机械工程协会教育工作委员会副主任”、“中
国力学学会教育工作委员会委员”、“湖南省力学学会常务理事”、“中国力学学会流变学专业
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委员会委员”等职务。20名教师中有1人是“湖南省教学名师”、2人是“中南大学教学名
师”，2人被评为“全国力学教学优秀教师”，是一支高素质、高水平的教学团队。
教学条件
1、教材选用与建设
本课程选用刘庆潭教授主编的《材料力学教程》（机械工业出版社出版，普通高等教育规划教材）为教材，同时
采用国内刘鸿文、孙训方、范钦珊、单辉祖、张少实等名师所著的优秀材料力学教材作配套教材，以汲取众家之所长。
选用J.M.盖尔主编的原版《MechanicsofMaterials》（机械工业出版社）作为英文教材，该教材是国外高校优秀教
材。近年来课程组教师积极参与教育部各层次规划教材与协编教材的编写，共编写各类教材（含课件）12本，其中《材
料力学教程》属普通高等教育规划教材，《材料力学训练型课件》属国家“九五”重点教材，《材料力学演示型多媒体
课件》属教育部面向21世纪高等教育改革项目教材，《工程力学训练型课件》属国家“九五”重点科技攻关项目教材。
2、扩充性资料使用情况
学校拥有国内完备的材料力学领域的图书和期刊资源，囊括了本专业及其近邻专业内的国内外重要期刊，引进了
1000余册国外图书，同时开通了中英文检索系统，向本科学生全开放，方便学生及时掌握课程内容的前沿知识和最新
动态。
此外，土建院邀请国内外专家所做的经常性学术讲座在让学生及时了解与材料力学有关的最新研究、最新成果和
发展趋势，同时激发学生的学习兴趣。
自编的《材料力学计算软件》每位学生人手一本，学生在课外使用该软件进行作业的练习，同时也可用该软件进
行一些工程实际问题的计算。自编的《材料力学训练型课件》安装在土建学院计算中心，学生可自己上机进行基本理
论、基本概念和基本技能的训练。由于该软件给每位学生留存了学习档案，因而学生可不断进行回顾，了解自己的进
步和薄弱环节。同时，该软件可以自主组卷进行测验，因而可帮助学生随时掌握自己的学习状况。自编的《材料力学
强化训练》和《材料力学练习册》作为学生课外作业训练使用。
3、配套实验教材的教学效果
通过使用自编的《材料力学实验教程》和《力学实验、计算和仿真》等实验教材，培养了学生的基本实验技能，
也培养了同学们综合分析问题及解决实际问题的能力，更培养了学生的探索精神、创新能力、动手能力和独立科研的
能力。在教师指导下同学们不仅能进行一些综合型实验，而且能进行一些研究型的实验。达到了培养目标。
4、实践性教学环境
在“211工程”项目和“985”项目的支持下，学校投入大量资金用于力学教学实验中心的建设，建立了多媒体演示室，
实现教学手段的现代化，新建了计算机数值模拟室，购置了大型有限元MARC分析软件，可实现任意新型材料、复杂
结构或机构在复杂加载条件下的应力、变形及破坏过程的可视化模拟、仿真实验。实验中心还对力学性能室、电测室、
动测室、光测室、疲劳断裂室等实验室的设备进行了更新和改造。目前，实验用房达2330m2，各种仪器设备619台
套，总价值约600多万元。
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近3年来，由中南大学“行动计划”、“中央修购专款”、“985项目”又投入450万元，用于“基础力学教学实验的改
造与创新平台建设”项目的建设。
实验中心于1998年首批通过了湖南省教育委员会“双基”实验室合格评估，被授予“普通高等学校基础课教学示
范合格实验室”称号；2002年7月被湖南省教育厅批准为“普通高等学校基础课教学示范实验室”建设单位，2003
年通过湖南省基础课教学示范实验室中期评估，2005年评为“湖南省普通高等学校基础课教学示范实验室”。
5、网络教学环境
我校有充足的多媒体教室可供使用。我校的网络资源建设已具相当的规模，信息光缆已将三个校区联在一起，所
有的多媒体教室、每个学生宿舍均设有网络接口。仅土木建筑学院就有终端300多个，我们的课件放在服务器上，一
次可供10个班的学生上机。在材料力学课程的软件资源方面，现已有的软件资源有：
a.刘庆潭主编.《材料力学CAMM软件包》，机械工业出版社出版；
b.董正筑主编.《材料力学训练型课件》,高等教育出版社出版；
c.刘庆潭主编.《材料力学演示型多媒体课件》,高等教育出版社出版；
d.刘庆潭主编.《工程力学训练型多媒体课件》，高等教育出版社出版；
e.刘庆潭主编.《材料力学计算软件》，机械工业出版社出版；
f.范钦珊主编.《工程力学课堂教学》，高等教育出版社出版；
g.西北工业大学.《材料力学超媒体系统与支持平台》，高等教育出版社出版；
h.王永岩主编.《英汉双语工程力学电子教案》，煤炭工业音像出版社出版；
i.王永岩主编.《英汉双语材料力学电子教案》，煤炭工业音像出版社出版。
这些课件满足了本课程的教学需要，并在教学中发挥了巨大的作用。
另外，我们以校园网为依托，建立了功能齐全的中南大学材料力学课程网页，设有许多功能版块，包括课程介绍、
教学大纲、教学计划、课程总览、电子教案、在线训练、网上答疑等。这些均为学生提供开放性教学环境，便于学生
学习、复习、扩大知识面，培养学生主动学习的积极性，提高教学质量，材料力学网络教学深受学生和网友一致好评。
教学改革
1、教学与科研结合，新编出版有特色的新教材
为适应创新性教育的要求，我们针对传统教材在教学内容和教学体系上存在的不足进行改革，编写了《材料力学》、
《材料力学教程》立体化教材。新编教材将教学与科研结合，融入了反映教师的科研成果，引入了适合计算机计算的
传递矩阵法理论和方法，安排了计算机作业。在教学体系上突出学生综合素质的培养，强调学生用计算机解决问题能
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力的训练。
这二套教材分别于2003年和2006年由机械工业出版社出版，是全国唯一有传递矩阵法内容的材料力学教材，
具有自己特色，被列为普通高等教育规划教材。该教材是立体化教材，配有适合计算机计算的材料力学计算型软件。
从2000年至今我们由高等教育出版社和机械工业出版社出版教材（包括电子教材）共6套，其中一套获铁道部优秀
教材二等奖。
通过新编教材在教学上应用，使材料力学的基本概念、基本理论和现代的计算方法相结合，学生能用学到的材料
力学知识通过计算机来解决一些工程实际问题。许多同学自己编写了小程序，对铁路线路上的轨枕、混凝土T梁等结
构进行力学分析并写出了论文，提高了学生的动手能力和整体综合素质。
2、进行了《工程力学（材料力学）演示型多媒体课件》的研制和实践
为满足现代化教学的需要，在教育部“面向21世纪高等教育改革改革项目”支持下，研制成功《工程力学（材料
力学）演示型多媒体课件》。该课件既可供教师课堂教学使用又可供学生在课外进行自学，极大地提升了课堂教学的
效果。经高等教育出版社出版后，全国已有50余所院校购买使用了该课件，在全国有广泛的影响。
该项研究获2001年湖南省教学成果一等奖。
3、进行了《工程力学训练型多媒体课件》的研制和实践
为加强学生创新精神和自学能力的培养，在国家"九五"重点科技攻关项目96－750－01专题的支持下，研制成
功“工程力学训练型多媒体课件”。该课件既可供学生课后进行基础知识训练，又可供学生在网络上进行在线考试，使
教师即时了解学生的学习状况，为考试方法的改革开辟了新的途径。经高等教育出版社出版后，全国已有40余所院
校购买使用了该课件，在教学中产生了较大的效益。
该项研究获2004年湖南省教学成果二等奖。
4、进行了《材料力学CAMM软件包》的研制和实践
为加强学生用计算机解决问题能力的培养，使学生能在学习材料力学课程时就能进行一些工程实际问题的计算，
我们将近代的计算理论和方法引入材料力学课程，研制了“材料力学CAMM软件包”。该软件经机械工业出版社2006
年出版后，已得到全国40余所高校和科研工程单位的应用，产生了社会效益和经济效益，得到用户的高度评价。
通过课件大量的动画和图形，使同学加深对基础知识的理解，以往一些计算在课堂教学中往往只能取简单的形式，
而借助于“材料力学CAMM软件包”就可按更符合工程实际的情况来进行计算，解决了以往学生在大二进行材料力学
课程学习时很难介入工程实际的问题。
5、进行了考评内容和方式的改革，促进创新性人才的培养
为促进创新性人才的培养，我们对以往单一的笔试考核方法进行了改革，采用以平时作业成绩、小论文成绩、课
外活动成绩和期未考试成绩相结合的综合考核成绩作为学生的期未总成绩。
这种作法极大地激发了学生的学习兴趣和热情，广大同学将课堂上学到的知识，应用于工程实际，使自身的素质和工
作能力有大幅度的提高。这几年，同学们完成小论文32篇，其中司学通同学的一篇论文发表在“力学与实践”力学核
心期刊上。
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通过改革，对学生成绩考核的方法、学生工程意识和创新性能力的培养途径等课题进行了有意识地摸索，改变了
学生为“分数而学习”的观念，学生由被动学习变为主动学习，焕发了自身的创新意识，有效地提高了整体的综合素质。
该项研究获校教学成果二等奖。
6、进行“培养方式和人才素质、能力培养的综合改革”的研究与实践
为拓宽人才素质和能力培养的途径，我们进行了培养方式改革的研究与实践，创建了材料力学课外活动小组，给
学习力学课程的同学提供一个进行科技活动的平台，从另一个渠道对学生进行综合素质和创新能力的培养。
在课外活动小组里，学生的课外活动与教师的科研课题相结合，极大地提高了学生的综合素质和创新能力，培养
了一批优秀的人才：如土木桥梁专业的胡所亭同学参与研制了《工程力学训练型多媒体课件》等多个软件，荣获全国
铁路茅以升基金奖（湖南省仅2人），副省长唐之享等领导亲自为其颁奖，湖南日报、三湘都市报等多家媒体均对此
加以了报道。祝志恒同学参与研制了《有限元数据自动生成软件》等多个软件，被中国力学学会评为2005年全国力
学优秀学生。
通过培养方式改革的研究，我们对第一课堂和第二课堂的关系、课外科技活动和创新性能力的培养等课题进行了
研究和实践，取得了可喜的成果。我们的这一作法，得到教育部高教司理工处李志宏处长和教育部高等学校工科力学
课程教学指导委员会副主任清华大学范钦珊教授的高度赞扬，认为这是加强大学生素质和能力培养的一个好办法，应
在全国推广，并被写进了全国力学教学改革会议纪要。
该项研究获2006年湖南省优秀教学成果二等奖。
7、进行力学实验教学条件建设，为创新人才的培养创造条件
材料力学实验的教学依托力学教学实验中心，实验中心的建设大大促进了该课程的发展。近几年来，学校“211工
程”和“985工程”配套经费的投入，使得实验中心的实验条件得到了进一步完善，为满足不同学生创新能力的培养提供
了有力保障。力学教学实验中心的建设项目有：2005年，中南大学“行动计划”（1期）“力学教学实验中心建设”项目：
100万；2006年，中南大学“行动计划”（2期）“力学教学实验中心条件建设”项目：30万；2007年，中央修购专
款“基础力学教学实验的改造与创新平台建设”项目：160万元；2008年，“985”工程配套经费：“力学教学实验中心
实验教学条件建设”项目：160万元。
课程特色
1、教学与科研结合，将科研成果融入教材内容，出版的材料力学教程引入传递矩阵法等现代计算方法，是国内唯
一有该内容的教材。课程教学内容突出学生计算机能力和创新能力的培养，使学生可以在学习材料力学课程期间就能
进行一些有关工程实际问题的计算。
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2、全方位的进行教学课件研制。出版的6个课件按教学类型有助教型、助学型、助教助学型，按功能有演示型、
训练型、考试型、计算型、实验型，已被全国百余所院校使用，影响广泛。
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