隨著我國(guó)近年來(lái)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，人們生活水平不斷提高，社會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)的需求越來(lái)越強(qiáng)烈、越來(lái)越普遍，我國(guó)的設(shè)計(jì)教育也在各個(gè)層次迅速開(kāi)展。隨著當(dāng)下世界制造業(yè)的進(jìn)一步升級(jí)，《中國(guó)制造2025》的提出，“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)”被提高到了前所未有的高度。國(guó)家層面的“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)”為設(shè)計(jì)教育的發(fā)展帶來(lái)了前所未有的機(jī)遇，也為設(shè)計(jì)教育提出了更嚴(yán)格的要求。
　　設(shè)計(jì)是科學(xué)和藝術(shù)交叉融合而來(lái)的，既需要藝術(shù)思維和審美法則，也需要科學(xué)理性思維和技術(shù)基礎(chǔ)。我國(guó)設(shè)計(jì)教育大多起步于美術(shù)教育，甚至在一段時(shí)間有人主張?jiān)O(shè)計(jì)是美術(shù)的一個(gè)分支，應(yīng)以造型設(shè)計(jì)為主要目的。這也造成了很多人誤解設(shè)計(jì)就是對(duì)產(chǎn)品、室內(nèi)、環(huán)境等的美化，而不能真正從設(shè)計(jì)是創(chuàng)造新的生活方式、創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)這個(gè)高度來(lái)看待。設(shè)計(jì)教育對(duì)設(shè)計(jì)中的科學(xué)基礎(chǔ)安排的課程太少，不能讓設(shè)計(jì)學(xué)各專(zhuān)業(yè)的學(xué)生準(zhǔn)確理解設(shè)計(jì)學(xué)中科學(xué)基礎(chǔ)的重要性。設(shè)計(jì)一旦不能恰當(dāng)?shù)厝诤纤囆g(shù)和科學(xué)，設(shè)計(jì)的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)能力就會(huì)大大減弱，甚至讓設(shè)計(jì)師淪落為造型師和繪圖員。因此，設(shè)計(jì)學(xué)各專(zhuān)業(yè)應(yīng)掌握一定的理性思維能力和自然科學(xué)基礎(chǔ)，特別是對(duì)實(shí)際從事設(shè)計(jì)工作需要的數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生命科學(xué)、地球科學(xué)等。如環(huán)境設(shè)計(jì)常常會(huì)涉及生態(tài)學(xué)相關(guān)問(wèn)題，室內(nèi)設(shè)計(jì)常常會(huì)涉及室內(nèi)空氣質(zhì)量，產(chǎn)品設(shè)計(jì)常常會(huì)涉及電子電路等自然科學(xué)知識(shí)。即使有些自然科學(xué)技術(shù)不需要我們真正掌握，但作為設(shè)計(jì)師也需要具備基本的自然科學(xué)技術(shù)素養(yǎng)，這對(duì)設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)時(shí)理解具體技術(shù)手段以及同工程師等不同領(lǐng)域從業(yè)者的溝通等方面均具有重要意義。設(shè)計(jì)師只有順利溝通和理解技術(shù)問(wèn)題，才能做到真正的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)。
　　由于自然科學(xué)涵蓋的范圍十分廣泛，因此，本書(shū)主要討論與設(shè)計(jì)關(guān)系比較密切和直接的科學(xué)門(mén)類(lèi)，如數(shù)學(xué)、物理、生命科學(xué)、地球科學(xué)等內(nèi)容。這些內(nèi)容是所有設(shè)計(jì)學(xué)專(zhuān)業(yè)需要理解和掌握的基本知識(shí)，也是設(shè)計(jì)學(xué)各專(zhuān)業(yè)應(yīng)該具備的基本素質(zhì)，這樣才能更好地提升設(shè)計(jì)師的科學(xué)基礎(chǔ)能力和想象力，培養(yǎng)設(shè)計(jì)師探索世界的好奇心和探索精神。
　　本書(shū)在寫(xiě)作過(guò)程中堅(jiān)持使用案例教學(xué)，用實(shí)際的設(shè)計(jì)案例展示自然科學(xué)知識(shí)在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用和重要性。本書(shū)堅(jiān)決摒棄枯燥的數(shù)理知識(shí)灌輸，更符合國(guó)內(nèi)廣大設(shè)計(jì)類(lèi)學(xué)生及設(shè)計(jì)師的學(xué)習(xí)習(xí)慣，易學(xué)易懂。
　　本書(shū)第一章、第二章、第五章由天津城建大學(xué)城市藝術(shù)學(xué)院張小開(kāi)執(zhí)筆；第三章，第四章第一節(jié)、第二節(jié)、第四節(jié)及第六章第一節(jié)由天津城建大學(xué)城市藝術(shù)學(xué)院鄧揚(yáng)陽(yáng)執(zhí)筆；第四章第三節(jié)、第五節(jié)、第六節(jié)，第六章第二節(jié)至第六節(jié)及第七章由大連工業(yè)大學(xué)藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院邵丹執(zhí)筆。全書(shū)由張小開(kāi)統(tǒng)稿。
　　在寫(xiě)作過(guò)程中，由于作者的知識(shí)和能力有限，不完善、不成熟的地方請(qǐng)大家批評(píng)指正。希望本書(shū)能引起學(xué)科和行業(yè)內(nèi)精英們的注意，拋磚引玉，吸引更多的人搭建屬于設(shè)計(jì)學(xué)科自己的設(shè)計(jì)科學(xué)基礎(chǔ)。