紧接着，刘伯承又向中央军委提出在军事学院开办战役系，对高级干部进行战役法训练的建议。中央军委很快批准了这一建议，并决定选调5名上将，23名中将，24名少将到军事学院战役系进行深造。这期高层次的战役理论集训，贯彻了从中国革命战争实际出发，通过精讲多练，学术争鸣。讨论研究等方式，使我军战役理论教育上升到一个前所未有的高水平。
1954年12月间，刘伯承应苏联红军邀请，代表军事学院前往苏联，参观苏军在使用原子弹条件下军进攻战斗的实兵演习。对这次演习，刘伯承有浓厚的兴趣。因为他看到，自从美国在1945年向广岛、长崎投掷原子弹以后，核武器已经进入了实用化阶段。核武器的持有国将在未来的战争中，以此作为威慑和侵略对方的王牌。早在去苏联参观前的几天，他就在一次集会上说过。“现在的军事正处在一个新的技术兵器发展的时代’”，“处在一个反映立体技术兵器和原子武器时代。”可见，他对原子武器给未来战争样式、规模和特点带来的影响，有着清醒的认识和较深刻的理解。
苏军的这次演习组织得很紧密，整个过程非常逼真。刘伯承参观得相当认真仔细，对一些有疑问的地方还直接用俄语向苏方人员询问，并带回一些与这次演习有关的资料。回国以后，他先后在南京军事学院以及有关部队领导机关作了学术报告，全面介绍苏军原子武器的状况，论述在原子化学武器条件下诸兵种协同动作的重要性，强调在原子条件下尤要加强党的领导，提高各级指挥员的军事、政治素养。后来，他到上海治疗脑病和牙病的时候，心里还一直惦念防原子、化学问题，阅读俄文版的苏军最新的防原子化学教材，阅后将自己的心得和意见写信告知军事学院党委和有关领导同志。
他在信中指出：“原子化学条件的战术战役一一在今后国防上太重要了，我们正在编这方面的教材（都感觉缺乏内容）。临行时我讲的，与宋时轮同志处和我们顾问间合作要紧。我原想研究苏军军制和战略，无法着手。现顾问拿了几本外军材料——关于原子化学的战略研究等，请组织翻译，准确译出，我可作校正。这于我们国防事业的研究太重要了。我们有了几个理化大学生，在学战役战术后，即可以转到原子化学上研究其使用方法（并不是制造方法），而成为原子化学教授。防化学兵系兼研究化学、细菌的准备工作，请多用力（要深知理化的人作教员要紧）。”在他的亲自关怀下，军事学院很快组织人力，翻译出一批介绍原子武器常识、原子武器防护，以及在原子化学武器条件下的战役、战术教材，为全军部队训练和军队院校教育提供了宝贵的资料。
战役法理论一直是军事科学界的“高能物理”。苏军在这方面投入的精力最大，几十年孜孜不倦。美军从80年代开始认识到其重要性，急起直追进行研究。刘伯承以其独有的睿智和顽强的求索精神，为建立和发展人民解放军的战役法理论进行了不懈的努力。他亲自编译战役理论教材，讲授战役理论课程，主持战役理论集训，指挥战役演习，使当时我军战役理论研究跻身于国际军事界前列。
从建国到50年代中期，是我们党和军队建设的重要时期，也是军事翻译和军事教育事业发展的“黄金时期”。经过刘伯承等老一辈无产阶级革命家的艰苦努力，我国已经拥有一支人数相当可观的军事翻译队伍，军事翻译作品也大批问世，这对推进我国军事科学的发展起到了不可估量的作用。
刘伯承为我军教育事业和翻译事业做出的贡献，受到党和国家领导人的充分肯定和高度重视。当军事学院高级速成系和上级速成系第一期学员毕业时，毛泽东亲自写了如下训词：
军事学院刘伯承院长、全院指战员、政治工作人员、后勤工作人员、教员并高级速成系、上级速成系第一期毕业的全体学员同志们：
标志着中国人民建军史上伟大转变之一的中国人民解放军军事学院，其高级速成系及上级速成系的第一期已学习期满，举行结业了，特致以兴奋的祝贺。
军事学院的创办及其一年多以来的教育，对于建设正规化、现代化的国防部队，是有重要贡献的。这是刘院长的努力，全体苏联顾问同志的努力，以及全体指挥员、政治工作人员、后勤工作人员、教员和学员共同一致努力的结果。特致以感谢和慰问之意。
中国人民的建军历史，已经走过了二十五年的长期路程，其革命经验之丰富，在国际上除苏联以外，无与伦比。但在中国人民尚未获得全国胜利之前，由于客观物质条件的限制，其军事建设又尚处于比较低级的阶段，也就是处于装备的简单低劣。编制、制度的非正规性，缺乏严格的军事纪律和作战指挥的不集中、不统一及带游击性等等，这些在过去是必然的，不可避免的，因而也是正确的。可是，自从中国人民获得了全国范围的胜利之后，这种客观情况已经起了基本上的变化，我们现在已经进到了建军的高级阶段，也就是进到掌握现代技术的阶段，客观条件已完全具备了这种可能，只需加上不疲倦的主观努力，就一定可以实现。与现代化装备相适应的，就是要求部队建设的正规化，就是要求实行统一的指挥、统一的制度、统一的编制、统一的纪律、统一的训练，就是要求实现诸兵种密切的协同动作。为此，就需要克服在过去时期曾经是正确的，而现在则是不正确的那种不集中、不统一、纪律不严、简单现象和游击习气等等，而必须加强整个工作上、指挥上，而首先又应该是从教育训练上来培养的那种组织性、计划性、准确性和纪律性。这是建设正规化、现代化的国防部队所不可缺乏的重要的条件之一。
同时，为了组织这种复杂的、高度机械化的、近代的战役和战斗，没有健全的、具有头脑作用的、富于科学的组织和分工的司令机关不行。过去那种不健全的、效力不高的、甚至是极不胜任的司令机关，今后就必须大大的加强起来；过去那种只重视政治工作（重视政治工作是对的，今后也还必须重视），而忽视参谋工作的现象，必须加以坚决的改变；过去把一些比较弱的、缺乏组织能力的、甚至是犯了一些错误而积极性不高的人来做司令机关的工作，因而也或多或少地影响到对司令机关的缺乏威信，影响到若干指挥人员不愿意当参谋长，不愿意当参谋，这种现象必须加以根本上的改正。今后必须挑选优秀的、富于组织和指挥才能的指挥员到各级司令机关来，以创造司令机关新的作风和新的气象。这同样是建设正规化、现代化的国防部队所不可缺少的重要的条件之一。
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