隨著我國近年來經(jīng)濟的進一步發(fā)展，人們生活水平不斷提高，社會對設(shè)計的需求越來越強烈、越來越普遍，我國的設(shè)計教育也在各個層次迅速開展。隨著當下世界制造業(yè)的進一步升級，《中國制造2025》的提出，“創(chuàng)新驅(qū)動”被提高到了前所未有的高度。國家層面的“創(chuàng)新驅(qū)動”為設(shè)計教育的發(fā)展帶來了前所未有的機遇，也為設(shè)計教育提出了更嚴格的要求。
　　設(shè)計是科學和藝術(shù)交叉融合而來的，既需要藝術(shù)思維和審美法則，也需要科學理性思維和技術(shù)基礎(chǔ)。我國設(shè)計教育大多起步于美術(shù)教育，甚至在一段時間有人主張設(shè)計是美術(shù)的一個分支，應(yīng)以造型設(shè)計為主要目的。這也造成了很多人誤解設(shè)計就是對產(chǎn)品、室內(nèi)、環(huán)境等的美化，而不能真正從設(shè)計是創(chuàng)造新的生活方式、創(chuàng)新驅(qū)動這個高度來看待。設(shè)計教育對設(shè)計中的科學基礎(chǔ)安排的課程太少，不能讓設(shè)計學各專業(yè)的學生準確理解設(shè)計學中科學基礎(chǔ)的重要性。設(shè)計一旦不能恰當?shù)厝诤纤囆g(shù)和科學，設(shè)計的創(chuàng)新驅(qū)動能力就會大大減弱，甚至讓設(shè)計師淪落為造型師和繪圖員。因此，設(shè)計學各專業(yè)應(yīng)掌握一定的理性思維能力和自然科學基礎(chǔ)，特別是對實際從事設(shè)計工作需要的數(shù)學、物理、化學、生命科學、地球科學等。如環(huán)境設(shè)計常常會涉及生態(tài)學相關(guān)問題，室內(nèi)設(shè)計常常會涉及室內(nèi)空氣質(zhì)量，產(chǎn)品設(shè)計常常會涉及電子電路等自然科學知識。即使有些自然科學技術(shù)不需要我們真正掌握，但作為設(shè)計師也需要具備基本的自然科學技術(shù)素養(yǎng)，這對設(shè)計師在設(shè)計時理解具體技術(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)計師只有順利溝通和理解技術(shù)問題，才能做到真正的創(chuàng)新驅(qū)動。
　　由于自然科學涵蓋的范圍十分廣泛，因此，本書主要討論與設(shè)計關(guān)系比較密切和直接的科學門類，如數(shù)學、物理、生命科學、地球科學等內(nèi)容。這些內(nèi)容是所有設(shè)計學專業(yè)需要理解和掌握的基本知識，也是設(shè)計學各專業(yè)應(yīng)該具備的基本素質(zhì)，這樣才能更好地提升設(shè)計師的科學基礎(chǔ)能力和想象力，培養(yǎng)設(shè)計師探索世界的好奇心和探索精神。
　　本書在寫作過程中堅持使用案例教學，用實際的設(shè)計案例展示自然科學知識在設(shè)計中的應(yīng)用和重要性。本書堅決摒棄枯燥的數(shù)理知識灌輸，更符合國內(nèi)廣大設(shè)計類學生及設(shè)計師的學習習慣，易學易懂。
　　本書第一章、第二章、第五章由天津城建大學城市藝術(shù)學院張小開執(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)由天津城建大學城市藝術(shù)學院鄧揚陽執(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)大學藝術(shù)設(shè)計學院邵丹執(zhí)筆。全書由張小開統(tǒng)稿。
　　在寫作過程中，由于作者的知識和能力有限，不完善、不成熟的地方請大家批評指正。希望本書能引起學科和行業(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)計學科自己的設(shè)計科學基礎(chǔ)。