設計是科學和藝術交叉融合而來的，既需要藝術思維和審美法則，也需要科學理性思維和技術基礎。一般的設計教育對設計中的科學基礎安排的課程太少，不能讓設計學各專業的學生準確理解設計學中科學基礎的重要性。設計一旦不能恰當地融合藝術和科學，設計的創新驅動能力就會大大減弱，甚至讓設計師淪落為造型師和繪圖員。
因此，學習設計學應掌握一定的理性思維能力和自然科學基礎，特別是對實際從事設計工作需要的數學、物理、化學、生命科學、地球科學等。如環境設計常常會涉及生態學相關問題，室內設計常常會涉及室內空氣質量，產品設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不需要我們真正掌握，但作為設計師也需要具備基本的自然科學技術素養，這對設計師在設計時理解具體技術手段以及同工程師等不同領域從業者的溝通等方面均具有重要意義。設計師只有順利溝通和理解技術問題，才能做到真正的創新驅動。
由於自然科學涵蓋的範圍十分廣泛，因此，本書主要討論與設計關係比較密切和直接的科學類別，如數學、物理、生命科學、地球科學等內容。這些內容是所有設計學專業需要理解和掌握的基本知識，也是學習設計學應該具備的基本素質，這樣才能更好地提升設計師的科學基礎能力和想像力，培養設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，用實際的設計案例展示自然科學知識在設計中的應用和重要性。
