本站原创摘 要：高等职业教育的课程要以工作过程为导向.结合高职学生的应用要求及所具备的工程实践能力,指出定性分析在实际工程中的重要性,并因材施教地尝试定性结构力学的教育教学实践,训练学生定性分析问题的能力,掌握正确的学习方法,提高教与学的效率.为生产一线管理所具备的发现问题、解决问题的能力奠定基础.
Abstract：Itisrequiredthatthehighervocationaleducationbeorientedbytheworkingprocess.Inthepracticalteaching,theauthoremphasizesthattheimportanceofqualitativeanalysieanuchandthestudentsshouldhetheabilitiesinanalyzingandmasterthecorrectmethodsinlearningandimprovetheirefficiency.Themainpurposeofthisarticleistotrainthestudentstofindouttheproblemsinthepracticalprocessandsolvethemoothly.
关 键 词：高等职业教育课程；定性结构力学工程实践；定性结构力学分析能力训练
Keywords：thehighervocationaleducation；theapplicationofthequalitativestructuralmechanics；theabilitiesintrainingthestudentsinanalyzingthequalitativestructuralmechanics
中图分类号：G642.0文献标识码：A文章编号：1006-4311（2013）22-0304-02
0引言
职业教育是以就业为导向的教育,职业教育的课程目标是培养生产管理和怎么写作所需要的人才.职业教育追求的不是学科内容的系统化,也不是学科结构的系统化,而是工作过程的系统化[1].对于高职学生具备良好的职业素质,培养分析问题、解决问题的能力至关重要.
职业教育的课程标准,是以单向度的线性逻辑思维易接受的成熟式知识（显性知识,可以脱离个体而存在）为主,多向度的体性形象思维易接受的过程式知识（高度个性化的隐形知识,往往不能脱离个体而存在）为辅,并应该掌握好三条原则,科学性原则主要传授关于成熟式的书本知识和理论知识；情境性原则主要传授关于经验和实践的过渡性知识；而人本性原则,更重要的是培养学生的批判性思维,把科学性原则所获得的理论知识和情境性原则所获得的实践知识内化成为自己的能力[1].
1定性分析的重要性
结合高职学生工程实践的应用要求,学习结构力学力求培养学生在面对实际工程结构时具备一种良好的力学感知,由宏观上理解结构、把握结构的本质.本文将针对高职学生开设的建筑力学课程的学时、内容、学情、生情等方面因材施教地探索结构力学定性分析能力的培养方法,提高教与学的效率.学习力学与结构知识时高职学生能够认识到,力学计算是荷载给定后对于结构力学反应的一种定性描述及定量计算,结构学习可知这种已知的荷载实质上表现为对结构建成后所受到的各种不利环境作用（如强风、最大积雪分布自重、地震等）的设防水平[3][4].而实际工程设计中有很多重要因素是无法以荷载的形式准确地量化,更无法以具体的力学计算数值化,此时定性分析凸显出实际意义.在施工现场,很多问题的出现都带有很大的突发性和随机性,能意识到并发现问题,便能为应急工作做准备,从而正确高效的解决问题.
2定性分析能力的培养方法
2.1抓住核心、主线和目标
平衡是分析力学问题的核心,约束和荷载（超静定结构同时考虑刚度的影响）是分析结构力学问题的两条主线,内力和变形是分析结构的主要目标.在杆件结构体系中约束包括杆件的连接结点和支座,不同类型的约束有其内力和变形的特点,特定的荷载所产生的内力图形状有其共性,边界条件不同会造成内力图的位置有所差异,这就是结构力学中各种因素相关性决定的、带有普遍意义的定性问题,而定量问题则可以在定性结论的宏观指导下快速高效地完成.
2.2训练灵活开放的思维
结构力学是一门思想性很强的课程,其中既有简单的基本规律,又有各种多变的结构构成和解题技巧,教学中要注重培养学生活跃的思维和灵活的解题思路,强调提炼和总结,掌握解题方法,梳理共性的问题.
3定性分析举例
3.1举例一：“抓本质,繁化简”
几何组成分析在体现结构力学的灵活性和思想性方面具代表性.该内容的基本原理学生较易掌握,但在分析具体实例时总有不怕做不到,只怕想不到而方兴未艾的学习感受.挖掘其组成规则的思想性不难发现,铰接三角形是组成的出发点,也是回归点,把握住问题的本质剩下的便是“刚片与链杆的游戏”[3]了,学生结合相关知识进行实例练习,便可提高解答各类习题的能力.
3.2举例二：“排干扰,奔主题”
对于高职学生,定性判断多跨连续梁、刚架的内力图形状分布对于学习建筑结构意义重大.通过学习多跨静定梁内力图,学生能够准确绘制出其内力图的形状并定量计算出控制截面的内力值.我院三年制高职学生学习超静定结构的课时分配只有10学时[4],面对较少的面授时间、生源素质问题等无法完成系统学习力法、位移法、力矩分配法的内容,准确绘制出其超静定连续梁及刚架内力图更是无从谈起,引入定性分析,根据荷载、约束的相关性和单跨梁内力图的分布特征,可快速绘出结构受力变形后的内力图大致形状.如图绘制出多跨超静定梁的弯矩图.
解题思路：
①绘制出单跨外伸梁在相同荷载和约束条件的弯矩图如图1（a）示,定性分析：在B支座左右截面处弯矩具有连续性,计算可得B支座截面为负弯矩,由口诀得出“均布荷载线,剪力斜直线,弯矩抛物线”（这是内力图满足荷载与内力之间的微分关系、增量关系和积分关系总结而得,也正是各因素之间相关决定的定性问题）；AB跨中弯矩由叠加法可得MAB跨中等于MB支座-M简支梁跨中等于-ql2+q（4l）2等于ql2.
②绘制多跨静定梁在相同荷载作用下的弯矩图如图1（b）示,定性分析：在支座B左右截面处弯矩具有连续性,由计算可知B支座为负弯矩,C截面为杆件中的铰接点,不传递弯矩,且其上并无外力偶矩作用,故C截面弯矩为零.
③由以上定性分析的结果不难绘制出此超静定梁的内力图为如图1（c）示的大致形状.
3.3举例三“重因果,得结果”
弯矩与曲率成正比,绘出变形曲线就可估算弯矩的分布规律.构件受力变形后的曲线一般有以下规律：在固定端处变形曲线与原构件轴线相切；在连续梁的中间支座处,支座两侧变形曲线的切线相同；在框架的刚节点处,变形后节点可以沿外荷载方向转动,但与节点相连杆件间的夹角不变；直接承受外荷载的构件变形较大,通过节点或支座相邻跨或相邻构件后,离荷载越远,则变形越小[3].
快速绘出结构受力变形后的曲线,可大致估计结构受力后的弯矩和侧移的变化规律,从而判断结构构件的截面上哪一侧受拉、哪一侧受压,用以判断施工图上钢筋布置是否正确.
3.4举例四“查特例,看本质”
如图2所示多层刚架结构,在柱线刚度不变的条件下分析梁的线刚度由0变为∞柱内力变化的过程和结构的变形特点.
此时取其两种极限状态分析对比柱的内力及变形情况,就此可得出相应的结论[3]：
①两种状态下,结构可退化成图2（b）与图2（c）所示的两种简图,图2（c）中的结构计算简图出现柱端塑性为几何可变的结构,实际结构将倒塌；
②两种状态下,图2（b）中类似于弯曲变形,而图2（c）中却是典型的剪切变形.此题的训练不但可以帮助学生理解几何不变体系和可变体系的概念及后期所学框架结构中梁柱线刚度之比对于结构内力分布的影响,也便于理解框架结构和剪力墙结构变形的特点以及强柱弱梁的意义.
3.5举例五“由概念,判对错”
定性判断是根据基本概念来判断结果的合理性,而不进行定量计算.
①由量纲分析判断计算结果的正确性,学习荷载时,根据材料的重度（KN/m3）及具体构件的受力分析,需要倒算成面荷载或线荷载,此时在给学生讲清原理之后,最后通过量纲分析即可检验计算结果的正确性.例如已知钢筋混凝土梁截面尺寸b*h,求沿梁长的线荷载标准值,首先给学生讲梁的自重为b*h*l*25（集中力,单位KN）,再讲解沿梁长分布的每米荷载应为b*h*l*25/l等于b*h*25（对照单位,KN/m,量纲正确）；
②当参数变化时,检查目标值相应变化是否合理.例如在工程中常用到直线内插法求解某一目标值,学生们往往求解出的结果甚至不在参数所设定的两个端点值之内,这显然是不正确的；
③微观计算,宏观判断.例如完成了常见荷载作用下的简支静定理想桁架各杆件内力分析后,通过对比计算结果会发现,组成桁架的上弦均为压杆,下弦杆均为压杆,腹杆可能受压、受拉、也可能为零杆,宏观观察桁架也会发现,整体桁架在竖向荷载作用下,实际受力状态类似受弯构件,下侧纤维受拉,上侧纤维受压,位于梁腹内的纤维受力不具有单一性,在这样的指导思想下,学生能够很快的定性判断计算结果的正确与否,而这一点对今后学生力学现象的感知导向性培养具有现实意义.