材料力学
是通往应用工科的必由之路
新材料的出现
与数百年沿用之力学命题
如何连接？
材料力学教学团队的老师们
以独特的个人授课风格
在团队“手把手”帮带氛围下
使这门基础课
既“经典”又“前沿”
材料力学教研组共20名成员，包括9位长聘教授、2位长聘副教授、2位准聘副教授、2位副研究员、1位助理研究员，其中4人获国家杰出青年基金，7人获国家优秀青年基金。团队成员曾获得国家教学成果一等奖、北京市教学成果奖一等奖、清华大学教学成果特等奖，成员曾获北京市教学名师奖、北京市优秀教师奖、清华大学新百年优秀教师奖。多位成员曾获北京市青年教师教学基本功比赛一等奖、清华大学教学基本功比赛一等奖。材料力学课程自2001年起，多次获得国家教学成果一等奖、二等奖、北京市教学成果奖一等奖、清华大学教学成果特等奖，是校级精品课、国家级精品课和国家精品在线开放课。
2021年，材料力学教学团队被认定为清华大学首批基础课教学团队。
材料力学教学团队目前有20位成员，授课教师大多在自己的科研领域成就斐然。即使用的是同一套教材，讲的是同一个知识点，换一位老师讲，用的例子、讲授方式、语言风格就很是不同。
李群仰从美国回来后，一直在探索实验力学与材料力学课程的结合。传统的教材对于材料力学的讲述大多从宏观层面出发，研究具有普遍性的力学规律。他结合自己科研方向，深入浅出地把原子尺度前沿实验装备——原子力显微镜介绍给同学们，让大家了解到宏观材料力学的许多基本原理在微观世界也同样适用，虽然力学规律在不同尺度有不一样的表现形式，但内核共通。同学们在意识到这种力学规律的普适性之后，往往对科学研究产生更多的好奇与热情。
张一慧研究柔性微结构技术已近十年。早在百年前，大多材料力学经典概念、理论和方法已经被搭建成体系，但是这些古老的理论在柔性电子技术、先进制造等新兴工程领域不断产生新的应用，传统概念有了新的理解。比如，以前人们总是认为屈曲对于工程结构是有害的、材料只能体现正泊松比和正热膨胀系数，在张一慧的课堂上，他不对既有结论作评价，而是把最新科技成果直接展示给学生，让学生辩证思考，打破“刻板印象”，鼓励学生提出新思路。
吕存景主要研究微纳米力学与生物力学。“活的材料”的受力如何分析？材料力学教科书上的力学公式到了软物质以及细胞尺度还适用吗？诸如此类的问题很有趣但无比复杂，为了便于学生理解，吕存景特意制作了一批教具，在课堂上做演示实验。在讲述“压杆稳定性”问题的章节时，他把自制的教具摆到了讲台上，随着对压杆施加的载荷大于临界值，压杆“啪”的一下失稳，整个模具坍塌了。学生亲眼见证了结构不稳造成的灾难性后果，深切体会到压杆稳定性在工程中的重要性。这种现场演示既是生动的知识传递，也潜移默化地培养了未来工程师责任意识。
在传统固体材料上形成的力学理论，在新材料上不必然奏效，但万变不离其宗。课程负责人殷雅俊说：“我们要追寻的不仅仅是变化，而应是寻找变化中的不变性。变化的不是规律，不变的才是规律。材料力学最核心的概念和理论，就承载了这种不变性。在此之上，我们可以‘以不变应万变’。这就是这门课成为基础课的理由。”
上过殷雅俊课的学生大多记得他的几个口头禅：“大家有意见吗？” “这里面其实是philosophy” “这个结构形式恰到好处，太美了”。
他每节课用的PPT张数并不多，但能铺满全部知识点。他深谙如何集中学生的注意力，采用“板书 提问 课件”的“组合技术”。“学生的注意力是有限的，尤其是大家都带着电子产品来上课的时候，你的PPT如果都是字、平铺直叙，那学生肯定要走神了。”在课堂上，他常邀请学生从多角度提问题，估计学生对同一个现象可能会出现的多种影响因素提出假设，并逐步论证。他很期待听到学生的“不同意见”，从不介意学生提出的看似“肤浅”的问题。“学生在提问，说明他在思考，他可能不理解这个点，这太正常了，很多基础概念都是天才创造出来的，想要真正掌握，并非易事。”
近三十年教学经验使殷雅俊形成了独特的教学风格。上过他课的学生即使后来不从事力学相关研究，也记得殷老师描绘出的美丽的力学与几何世界。在殷雅俊的课上，讲究“溯本求源，但求甚解”。讲“极富天才的思想”，他会类比麦克斯韦创造的“位移电流”概念；讲韧性材料的强度准则，他会从对称性视角分析准则优美的程度；讲应力状态，就会联系克莱因、希尔伯特和诺特的不变量思想……当教育浮躁地追求短时间记忆大量新知识时，他坚持另一个维度意义上的教学探索：要有深度、广度和创造性。
2016年，学校组织专家和毕业二十年的校友投票评选“清华大学新百年基础教学教师奖”，殷雅俊高票当选。有一位参与投票的校友说：“这门课让我意识到了材料结构的美感，而不是死记硬背来的几条公式，这和很多课都是不一样的。”
柳占立对“教学相长”这个词深有体会。即使已经到了执教的第八个年头，带过近千名学生，每次上课前他都会抽出一大段时间专门修讲义、改课件。
柳占立的着力于人体安全防护装备设计。一般而言，医学上人体致伤的标准是“出血”、“水肿”等，如果把人体组织看成一种特殊材料，该如何建立人体致伤的材料力学强度准则？他把这些问题抛给了学生。在与学生的沟通交流中产生了进一步研究的想法。在最新的一项研究中，他发现，借助最基础的强度理论可以将人体致伤标准量化，并用来指导用于修复人体组织的生物材料设计。
殷雅俊也有教学相长的深刻体验。有一年他给研究生上课时，着重讲了分量的协变导数概念，从诞生到发展，从理论到应用。当他快讲完这个概念时，有学生提出，分量与基矢量相对立，从对称性的角度看，是不是基矢量也该有协变导数？殷雅俊起初并未把这个问题放在心上，但后来他脑海中反复浮现“对称性”这个他平时经常向学生提及的词。
“对称性这种理念不正是我在课上给学生讲的吗？他用这个思路来推论对立面也该有一个协变导数，这种想象值得称道。而且，存不存在这个新概念，和能不能将其定义出来，是两回事。”于是，殷雅俊开始着手寻找“自然基矢量的协变导数”，顺藤摸瓜，最终发现了协变形式不变性，并证实，这种不变性不仅在平坦时空普遍成立，而且在卷曲时空中也普遍成立。
无论是教学还是科研，李晓雁都格外关注“安全”。作为先进结构材料的研究者，他时常要参与国家重大工程项目，此时材料安全就显得格外重要。他有意识地在课堂上加入大型建筑的建造案例，尤其是那些出现故障的。有一年他教新雅书院的本科生，在学期末与其他任课老师交流时，一位机械系的老师说：“上过‘材力’的学生，交上来的大作业会特别体现它的安全性。”这让李晓雁无比欣慰。
来源：清华大学
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