创新是一个民族进步的灵魂,是国家兴旺发达的不竭动力。一个国家的创新能力,决定了它在国际竞争和世界总格局中的地位,所以我国正在为创建一个国家创新体系而努力。国家创新体系包括:知识创新系统、技术创新系统、知识传播系统和知识应用系统。其中,知识创新系统的核心部分是国家科学研究机构和研究型的大学;技术创新系统的核心部分是企业;知识传播系统的核心是指高等教育系统以及职业培训系统;知识应用系统的主体则是企业和社会,主要是知识和技术的应用。
近几年来,尽管我们的创新能力提高很快,创新成果也很丰富,但与世界发达国家的差距还很大,在高科技领域中,很多关键技术还要受制于人。例如,90%的发明专利掌握在发达国家手里,我国关键技术的对外依存率达50%,只有万分之三的国有企业拥有自主知识产权的核心技术。所以,作为知识传播系统核心单位的高等学校,开展创新教育已经是势在必行。
在计划经济时代形成的教育体制下,我国的高等工程教育用一个统一的培养方案来塑造全体大学生的培养模式,已经不适应改革开放后的社会主义市场经济的发展,也不适应科学技术发展的新趋势和新特点,难以培养出在国际竞争中处于主动地位的人才。为适应新时代知识经济和高科学技术的发展需要,必须更新教育思想和转变教育观念,探索新的人才培养模式,加强高等学校与社会、理论与实际的联系,从传授和继承知识为主的培养模式转向加强素质教育、拓宽专业口径、着重培养学生主动获取和运用知识的能力、独立思维和创新能力,融传授知识、培养创新能力、鼓励个性发展、全面提高学生素质为一体的具有时代特征的人才培养模式将是当前高等学校改革的主旋律。 “培养创新能力、鼓励个性发展、全面提高学生素质”的基本教育思想必须通过各种教学环节予以落实,开设机械创新课程就是其中的重要措施之一。
随着科学技术的飞速发展和教学改革的不断深入,加强基础、拓宽专业,培养适合新时代科学技术发展的高级工程技术人才,是高等工科学校改革与建设的主要任务。在高等学校的教学改革中,培养学生的创新意识和提高学生的创新设计能力和工程实践能力,已经成为系列课程内容与课程体系改革的指导思想。但是,在制订培养学生的创新意识和创新设计能力的具体教学计划时,又遇到很多具体困难。因为我国的高等工程教育是按照理论课程体系和实践课程体系进行分类综合培养的,其中理论课程体系又分为基础课程、专业基础课程和专业课程。把培养学生创新能力的教育内容放到一些相关课程中去,还是单独开设创新设计课程,各高等学校都进行了深入的探讨与大量的实践,并逐步取得了共识:除在一些课程中力所能及地介绍创新设计内容外,单独开设介绍创新设计理论与方法的课程是非常必要的。本书就是在这种形势下,为了配合机械工程领域中创新教育要求而编写的。
各类企业与研究院所是创新的主体执行者,高等学校是培养创造型人才的摇篮,开设机械创新设计课程是机械工程专业中培养创造性人才的探索与尝试。
目前,全面介绍发明学、创造学、创造思维、创造技法、创造与创新技法的书籍很多。许多读者读完后感觉到发明创造很重要,培养创造性思维也很重要,创造与创新技法也很好,但在具体设计过程中就是不知道如何去创新与创造,感觉到这些书的可读性很好,可操作性与可应用性不够。针对这一问题,很多专家学者进行了认真思考、不断探索与实践,编写了包含创新思维和创新技法的机械创新设计教科书。如清华大学的黄纯颖教授、北京化工大学的张美麟教授、燕山大学的曲继方教授、华中科技大学的杨家军教授、重庆大学的吕仲文教授等都先后编写并出版了机械创新设计教材,并在机械类专业的人才培养过程中发挥了一定的作用。
经过多年的机械创新设计教学实践,不断探索机械创新设计的具体理论与方法,再结合其他学校的教学实践和要求,我们逐渐总结出一系列的可操作性强的机械创新设计方法,使机械创新理论与方法日益完善与成熟。因此,在机械工业出版社的支持下,我们决定修订新版的机械创新设计教材。
本书的第一篇为机械创新设计的基础知识篇,阐述机械创新设计所需要的思维基础和技术基础,这也是创新人员必备的基本业务素质;第二篇为机械创新设计的理论与方法篇,是本书的核心内容,包括机构的演化、变异与创新设计,机构的组合与创新设计, 机械结构与创新设计,仿生原理与创新设计,反求工程与创新设计,机械系统运动方案与创新设计,TRIZ理论与创新设计;第三篇为机械创新设计的实例篇,以工程中的创新实例来辅助说明创新方法的应用过程,从而加强对创新理论与方法的理解。附录简单介绍世界机械发明史与中国古代机械发明史,从而说明机械的发展与创新过程对人类社会的发展与世界文明进程产生的巨大贡献。
参加本次修订工作的教师有:张春林、赵自强、李志香、孔凌嘉、张颖、马超。本书由张春林、赵自强、李志香担任主编。
本书由原教育部机械基础课程教学分指导委员会委员、清华大学的申永胜教授和原教育部机械基础课程教学分指导委员会副主任委员、北京科技大学的翁海珊教授担任主审,两位教授对全书进行了认真的审阅,并提出了许多宝贵的修改意见,编者在此表示衷心的感谢。
由于机械创新设计的理论与方法还在不断地发展和完善过程中,且作者水平有限,所以本教材的内容会存在误、漏和欠妥之处,敬请读者批评指正。
张春林于北京理工大学
