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理解 想象 创造 汪久根 （浙江大学机械工程系，杭州 310027 ） 摘要：工程技术是把科学原理转变为改造世界的动力，针对创新设计，从理解知识、想象和创造 三个创新设计阶段，讨论了产品设计前期的知识理解过程、自己自由想象进行思考的过程和创新 原理、方法与产品的过程。分析了学习知识、创新知识、应用知识与更新知识的循环。讨论了工 程科学与基础科学、技能、哲学与艺术的关联。探究了机械设计与固体力学、流体力学、热力学、 机械工程材料、机械制造工艺学以及设计方法学之间的关系。 关键词：产品设计 理解 想象 创造 机械设计 1、引言 科技创造，在历史上的重要性与科技创新上的卓越程度是十分一致的，具有重大历史意义的 创造，同时在科学技术上也是原始创新性强的。科学领域一共发生过5 次革命：哥白尼、牛顿、 [1] 18 世纪的机械工业革命产生了纺织工业、机械制造业、铁路运 达尔文、弗洛伊德和爱因斯坦 。 输业和煤炭工业等；第二次工业革命中崛起了电力工业、化工工业、冶金工业和汽车工业等；第 三次工业革命催生了电子工业、计算机工业、空间工业、合成材料工业和原子能工业等；第四次 工业革命必将出现生物工业，例如基因药物、转基因林木与转基因食品等。科技创新离不开创新 人才的培养，而且培养人才是高等教育的核心使命。 在很长的历史时期内，人们认为大学之道，在明明德、在新民、在至于至善。孔子作为中国的 早期平民教育家，提出了“有教无类”、“因材施教”等系列的教育观点。蔡元培先生作为近代科 学教育的思想家，提出了“兼容并包、思想自由”的教育理念。 在欧洲，英国重视教学的传统，而德国重视研究的传统。大学教育既要有历史的视野、也必 [2] 须有全球的视野 。英国人认为，创新教育的过程是求知、求悟、然后变革。现代科学言必称希 [3,4] 腊，伽利略、牛顿、哥白尼等奠定了现代科学研究的基本方法，即数学分析和科学实验 。我国 改革开放以来，高等教育借鉴发达国家的教育理念，从课程设置、教学计划、培养目标和学位授 予等方面，进行了一系列地改革。三十多年来，培养的高等专业人才在社会发展、经济发展和科 学技术进步方面，起到了支撑的作用。 现代社会永不停息地进行着全球化的科技革命，例如，拥有相当于人脑智能的计算机、机器 人辅助组织激增、可以进行分子水平的细胞重建、已经开始拓殖宇宙空间、人口增长逐渐得到了 控制、全球的民主化、世界贸易加速发展；人们比任何时候都生活得更充实、更健康并享受着更 [5,6] 长的寿命和信仰自由 。由此体现出，教育可以改变一代人的观念，可以促使社会的变革。 目前，面对科技的新发展、新趋势与社会发展的新要求，高等教育仍需与时俱进。生命科学 与技术、海洋科学与技术、空间技术等的发展，需要进一步变革机械设计课程的教学目的、教学 1 内容、教学环节与教学手段。本文拟从知识的理解、设计者的想象与产品创造三个方面，讨论培 养机械设计人才的要点与发展要求。 2 、知识的理解 机械设计课程与其它课程教学一样，首先是专业知识的传授。在机械设计知识的传授过程中， 应该学习全人类的一切优秀文化成果。机械设计知识包括：机械设备的设计原理、设计方法、模 型建立的方法、问题求解的数学方法；另一方面，机械设计 的知识还有：机械结构的设计、机械结构的制造工艺性、装 配与拆卸工艺性、材料的力学与热学性能等。 书籍是人类进步的阶梯。在人类的知识积累过程中，纸 与印刷术的发明是十分重要的、在人类进步史中也是非常重 要的。前人或他人的知识，大都通过书籍传授给别人，因此 书本知识的学习是基础，然后才是发展知识、应用知识来解 决问题。在知识的学习过程中，理解知识永远比记忆知识更 重要。只有理解机械设计的知识，才能够运用学到的知识。 图 1 所示是知识的循环过程，首先是学习知识，然后通过自 图1 知识的循环 己的丰富想象，来发展知识，并在工程实践中应用知识，从 而实现对已有知识的更新与发展；另一方面，又