創(chuàng)新是一個民族進步的靈魂,是國家興旺發(fā)達的不竭動力。一個國家的創(chuàng)新能力,決定了它在國際競爭和世界總格局中的地位,所以我國正在為創(chuàng)建一個國家創(chuàng)新體系而努力。國家創(chuàng)新體系包括:知識創(chuàng)新系統(tǒng)、技術(shù)創(chuàng)新系統(tǒng)、知識傳播系統(tǒng)和知識應(yīng)用系統(tǒng)。其中,知識創(chuàng)新系統(tǒng)的核心部分是國家科學(xué)研究機構(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);知識應(yīng)用系統(tǒng)的主體則是企業(yè)和社會,主要是知識和技術(shù)的應(yīng)用。
近幾年來,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)達國家的差距還很大,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)達國家手里,我國關(guān)鍵技術(shù)的對外依存率達50%,只有萬分之三的國有企業(yè)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)。所以,作為知識傳播系統(tǒng)核心單位的高等學(xué)校,開展創(chuàng)新教育已經(jīng)是勢在必行。
在計劃經(jīng)濟時代形成的教育體制下,我國的高等工程教育用一個統(tǒng)一的培養(yǎng)方案來塑造全體大學(xué)生的培養(yǎng)模式,已經(jīng)不適應(yīng)改革開放后的社會主義市場經(jīng)濟的發(fā)展,也不適應(yīng)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的新趨勢和新特點,難以培養(yǎng)出在國際競爭中處于主動地位的人才。為適應(yīng)新時代知識經(jīng)濟和高科學(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,加強高等學(xué)校與社會、理論與實際的聯(lián)系,從傳授和繼承知識為主的培養(yǎng)模式轉(zhuǎn)向加強素質(zhì)教育、拓寬專業(yè)口徑、著重培養(yǎng)學(xué)生主動獲取和運用知識的能力、獨立思維和創(chuàng)新能力,融傳授知識、培養(yǎng)創(chuàng)新能力、鼓勵個性發(fā)展、全面提高學(xué)生素質(zhì)為一體的具有時代特征的人才培養(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、鼓勵個性發(fā)展、全面提高學(xué)生素質(zhì)”的基本教育思想必須通過各種教學(xué)環(huán)節(jié)予以落實,開設(shè)機械創(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,加強基礎(chǔ)、拓寬專業(yè),培養(yǎng)適合新時代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的高級工程技術(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)新意識和提高學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計能力和工程實踐能力,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)新意識和創(chuàng)新設(shè)計能力的具體教學(xué)計劃時,又遇到很多具體困難。因為我國的高等工程教育是按照理論課程體系和實踐課程體系進行分類綜合培養(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,還是單獨開設(shè)創(chuàng)新設(shè)計課程,各高等學(xué)校都進行了深入的探討與大量的實踐,并逐步取得了共識:除在一些課程中力所能及地介紹創(chuàng)新設(shè)計內(nèi)容外,單獨開設(shè)介紹創(chuàng)新設(shè)計理論與方法的課程是非常必要的。本書就是在這種形勢下,為了配合機械工程領(lǐng)域中創(chuàng)新教育要求而編寫的。
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,開設(shè)機械創(chuàng)新設(shè)計課程是機械工程專業(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)新技法的書籍很多。許多讀者讀完后感覺到發(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)計過程中就是不知道如何去創(chuàng)新與創(chuàng)造,感覺到這些書的可讀性很好,可操作性與可應(yīng)用性不夠。針對這一問題,很多專家學(xué)者進行了認(rèn)真思考、不斷探索與實踐,編寫了包含創(chuàng)新思維和創(chuàng)新技法的機械創(chuàng)新設(shè)計教科書。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并出版了機械創(chuàng)新設(shè)計教材,并在機械類專業(yè)的人才培養(yǎng)過程中發(fā)揮了一定的作用。
經(jīng)過多年的機械創(chuàng)新設(shè)計教學(xué)實踐,不斷探索機械創(chuàng)新設(shè)計的具體理論與方法,再結(jié)合其他學(xué)校的教學(xué)實踐和要求,我們逐漸總結(jié)出一系列的可操作性強的機械創(chuàng)新設(shè)計方法,使機械創(chuàng)新理論與方法日益完善與成熟。因此,在機械工業(yè)出版社的支持下,我們決定修訂新版的機械創(chuàng)新設(shè)計教材。
本書的第一篇為機械創(chuàng)新設(shè)計的基礎(chǔ)知識篇,闡述機械創(chuàng)新設(shè)計所需要的思維基礎(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);第二篇為機械創(chuàng)新設(shè)計的理論與方法篇,是本書的核心內(nèi)容,包括機構(gòu)的演化、變異與創(chuàng)新設(shè)計,機構(gòu)的組合與創(chuàng)新設(shè)計, 機械結(jié)構(gòu)與創(chuàng)新設(shè)計,仿生原理與創(chuàng)新設(shè)計,反求工程與創(chuàng)新設(shè)計,機械系統(tǒng)運動方案與創(chuàng)新設(shè)計,TRIZ理論與創(chuàng)新設(shè)計;第三篇為機械創(chuàng)新設(shè)計的實例篇,以工程中的創(chuàng)新實例來輔助說明創(chuàng)新方法的應(yīng)用過程,從而加強對創(chuàng)新理論與方法的理解。附錄簡單介紹世界機械發(fā)明史與中國古代機械發(fā)明史,從而說明機械的發(fā)展與創(chuàng)新過程對人類社會的發(fā)展與世界文明進程產(chǎn)生的巨大貢獻。
參加本次修訂工作的教師有:張春林、趙自強、李志香、孔凌嘉、張穎、馬超。本書由張春林、趙自強、李志香擔(dān)任主編。
本書由原機械基礎(chǔ)課程教學(xué)分指導(dǎo)委員會委員、清華大學(xué)的申永勝教授和原機械基礎(chǔ)課程教學(xué)分指導(dǎo)委員會副主任委員、北京科技大學(xué)的翁海珊教授擔(dān)任主審,兩位教授對全書進行了認(rèn)真的審閱,并提出了許多寶貴的修改意見,編者在此表示衷心的感謝。
由于機械創(chuàng)新設(shè)計的理論