創(chuàng)新是一個(gè)民族進(jìn)步的靈魂,是國(guó)家興旺發(fā)達(dá)的不竭動(dòng)力。一個(gè)國(guó)家的創(chuàng)新能力,決定了它在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)和世界總格局中的地位,所以我國(guó)正在為創(chuàng)建一個(gè)國(guó)家創(chuàng)新體系而努力。國(guó)家創(chuàng)新體系包括:知識(shí)創(chuàng)新系統(tǒng)、技術(shù)創(chuàng)新系統(tǒng)、知識(shí)傳播系統(tǒng)和知識(shí)應(yīng)用系統(tǒng)。其中,知識(shí)創(chuàng)新系統(tǒng)的核心部分是國(guó)家科學(xué)研究機(jī)構(gòu)和研究型的大學(xué);技術(shù)創(chuàng)新系統(tǒng)的核心部分是企業(yè);知識(shí)傳播系統(tǒng)的核心是指高等教育系統(tǒng)以及職業(yè)培訓(xùn)系統(tǒng);知識(shí)應(yīng)用系統(tǒng)的主體則是企業(yè)和社會(huì),主要是知識(shí)和技術(shù)的應(yīng)用。
近幾年來(lái),盡管我們的創(chuàng)新能力提高很快,創(chuàng)新成果也很豐富,但與世界發(fā)達(dá)國(guó)家的差距還很大,在高科技領(lǐng)域中,很多關(guān)鍵技術(shù)還要受制于人。例如,90%的發(fā)明專利掌握在發(fā)達(dá)國(guó)家手里,我國(guó)關(guān)鍵技術(shù)的對(duì)外依存率達(dá)50%,只有萬(wàn)分之三的國(guó)有企業(yè)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)。所以,作為知識(shí)傳播系統(tǒng)核心單位的高等學(xué)校,開(kāi)展創(chuàng)新教育已經(jīng)是勢(shì)在必行。
在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)代形成的教育體制下,我國(guó)的高等工程教育用一個(gè)統(tǒng)一的培養(yǎng)方案來(lái)塑造全體大學(xué)生的培養(yǎng)模式,已經(jīng)不適應(yīng)改革開(kāi)放后的社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,也不適應(yīng)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的新趨勢(shì)和新特點(diǎn),難以培養(yǎng)出在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中處于主動(dòng)地位的人才。為適應(yīng)新時(shí)代知識(shí)經(jīng)濟(jì)和高科學(xué)技術(shù)的發(fā)展需要,必須更新教育思想和轉(zhuǎn)變教育觀念,探索新的人才培養(yǎng)模式,加強(qiáng)高等學(xué)校與社會(huì)、理論與實(shí)際的聯(lián)系,從傳授和繼承知識(shí)為主的培養(yǎng)模式轉(zhuǎn)向加強(qiáng)素質(zhì)教育、拓寬專業(yè)口徑、著重培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)獲取和運(yùn)用知識(shí)的能力、獨(dú)立思維和創(chuàng)新能力,融傳授知識(shí)、培養(yǎng)創(chuàng)新能力、鼓勵(lì)個(gè)性發(fā)展、全面提高學(xué)生素質(zhì)為一體的具有時(shí)代特征的人才培養(yǎng)模式將是當(dāng)前高等學(xué)校改革的主旋律。 “培養(yǎng)創(chuàng)新能力、鼓勵(lì)個(gè)性發(fā)展、全面提高學(xué)生素質(zhì)”的基本教育思想必須通過(guò)各種教學(xué)環(huán)節(jié)予以落實(shí),開(kāi)設(shè)機(jī)械創(chuàng)新課程就是其中的重要措施之一。
隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和教學(xué)改革的不斷深入,加強(qiáng)基礎(chǔ)、拓寬專業(yè),培養(yǎng)適合新時(shí)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的高級(jí)工程技術(shù)人才,是高等工科學(xué)校改革與建設(shè)的主要任務(wù)。在高等學(xué)校的教學(xué)改革中,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和提高學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力和工程實(shí)踐能力,已經(jīng)成為系列課程內(nèi)容與課程體系改革的指導(dǎo)思想。但是,在制訂培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的具體教學(xué)計(jì)劃時(shí),又遇到很多具體困難。因?yàn)槲覈?guó)的高等工程教育是按照理論課程體系和實(shí)踐課程體系進(jìn)行分類綜合培養(yǎng)的,其中理論課程體系又分為基礎(chǔ)課程、專業(yè)基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程。把培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的教育內(nèi)容放到一些相關(guān)課程中去,還是單獨(dú)開(kāi)設(shè)創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程,各高等學(xué)校都進(jìn)行了深入的探討與大量的實(shí)踐,并逐步取得了共識(shí):除在一些課程中力所能及地介紹創(chuàng)新設(shè)計(jì)內(nèi)容外,單獨(dú)開(kāi)設(shè)介紹創(chuàng)新設(shè)計(jì)理論與方法的課程是非常必要的。本書(shū)就是在這種形勢(shì)下,為了配合機(jī)械工程領(lǐng)域中創(chuàng)新教育要求而編寫(xiě)的。
各類企業(yè)與研究院所是創(chuàng)新的主體執(zhí)行者,高等學(xué)校是培養(yǎng)創(chuàng)造型人才的搖籃,開(kāi)設(shè)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程是機(jī)械工程專業(yè)中培養(yǎng)創(chuàng)造性人才的探索與嘗試。
目前,全面介紹發(fā)明學(xué)、創(chuàng)造學(xué)、創(chuàng)造思維、創(chuàng)造技法、創(chuàng)造與創(chuàng)新技法的書(shū)籍很多。許多讀者讀完后感覺(jué)到發(fā)明創(chuàng)造很重要,培養(yǎng)創(chuàng)造性思維也很重要,創(chuàng)造與創(chuàng)新技法也很好,但在具體設(shè)計(jì)過(guò)程中就是不知道如何去創(chuàng)新與創(chuàng)造,感覺(jué)到這些書(shū)的可讀性很好,可操作性與可應(yīng)用性不夠。針對(duì)這一問(wèn)題,很多專家學(xué)者進(jìn)行了認(rèn)真思考、不斷探索與實(shí)踐,編寫(xiě)了包含創(chuàng)新思維和創(chuàng)新技法的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)教科書(shū)。如清華大學(xué)的黃純穎教授、北京化工大學(xué)的張美麟教授、燕山大學(xué)的曲繼方教授、華中科技大學(xué)的楊家軍教授、重慶大學(xué)的呂仲文教授等都先后編寫(xiě)并出版了機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)教材,并在機(jī)械類專業(yè)的人才培養(yǎng)過(guò)程中發(fā)揮了一定的作用。
經(jīng)過(guò)多年的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)踐,不斷探索機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的具體理論與方法,再結(jié)合其他學(xué)校的教學(xué)實(shí)踐和要求,我們逐漸總結(jié)出一系列的可操作性強(qiáng)的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法,使機(jī)械創(chuàng)新理論與方法日益完善與成熟。因此,在機(jī)械工業(yè)出版社的支持下,我們決定修訂新版的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)教材。
本書(shū)的第一篇為機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)篇,闡述機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)所需要的思維基礎(chǔ)和技術(shù)基礎(chǔ),這也是創(chuàng)新人員的基本業(yè)務(wù)素質(zhì);第二篇為機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的理論與方法篇,是本書(shū)的核心內(nèi)容,包括機(jī)構(gòu)的演化、變異與創(chuàng)新設(shè)計(jì),機(jī)構(gòu)的組合與創(chuàng)新設(shè)計(jì), 機(jī)械結(jié)構(gòu)與創(chuàng)新設(shè)計(jì),仿生原理與創(chuàng)新設(shè)計(jì),反求工程與創(chuàng)新設(shè)計(jì),機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案與創(chuàng)新設(shè)計(jì),TRIZ理論與創(chuàng)新設(shè)計(jì);第三篇為機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的實(shí)例篇,以工程中的創(chuàng)新實(shí)例來(lái)輔助說(shuō)明創(chuàng)新方法的應(yīng)用過(guò)程,從而加強(qiáng)對(duì)創(chuàng)新理論與方法的理解。附錄簡(jiǎn)單介紹世界機(jī)械發(fā)明史與中國(guó)古代機(jī)械發(fā)明史,從而說(shuō)明機(jī)械的發(fā)展與創(chuàng)新過(guò)程對(duì)人類社會(huì)的發(fā)展與世界文明進(jìn)程產(chǎn)生的巨大貢獻(xiàn)。
參加本次修訂工作的教師有:張春林、趙自強(qiáng)、李志香、孔凌嘉、張穎、馬超。本書(shū)由張春林、趙自強(qiáng)、李志香擔(dān)任主編。
本書(shū)由原機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)分指導(dǎo)委員會(huì)委員、清華大學(xué)的申永勝教授和原機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)分指導(dǎo)委員會(huì)副主任委員、北京科技大學(xué)的翁海珊教授擔(dān)任主審,兩位教授對(duì)全書(shū)進(jìn)行了認(rèn)真的審閱,并提出了許多寶貴的修改意見(jiàn),編者在此表示衷心的感謝。
由于機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的理論