机械工程学科简介
一般认为，人类文明有四大支柱科学：材料科学、能源科学、信息科学和制造科学。没有制造就没有人类，恩格斯在《自然辩证法》中讲到：“直立和劳动创造了人类，而劳动是从制造工具开始的。”的确，人是从制造第一把石刀开始的。毛泽东在《贺新郎·咏史》一词中，一开始讲说：“人猿相揖别，只几个石头磨过，小儿时节。”
制造业是现代文明的支柱之一，它既占有基础地位，又处于前沿关键地位，既古老，又年青；它是工业的主体，是国民经济持续发展的基础；它是生产工具、生活资料、科技手段、国防装备等进步的依托，是社会现代化的动力源。制造是人类创造财富最基本、最重要的手段。机械工程学科是为机器制造业服务的学科。
机械工程的内涵
机械工程学科包括机械设计及理论、机械制造及自动化、机械电子工程和车辆工程四个二级学科。 机械设计及理论是对机械进行功能综合并定量描述及控制其性能的基础技术学科。它的主要任务是把各种知识、信息注入设计中，加工成机械制造系统能接受的信息并输入机械信息系统。机械制造及自动化是指接受设计输出的指令和信息，并加工出合乎设计要求的产品的过程。因此，机械制造及自动化是研究机械制造系统、机械制造过程手段的科学。
机械电子工程是20世纪70年代由日本提出来的用于描述机械工程和电子工程有机结合的一个术语。机械电子工程学科已经发展成为一门集机械、电子、控制、信息、计算机技术为一体的工程技术学科。该学科涉及的技术是现代机械工业最主要的基础技术和核心技术之一，是衡量一个国家机械装备发展水平的重要标志。图1-1所示为机械工程学科的技术构成。
设计与制造是两个不可分的统一体，忽视了这一点就有可能出现以下问题：若轻制造，用先进的设计技术，就可能制造出“质量不高的先进产品”；反之，若轻设计，用先进制造技术，又可能制造出“落后的高质量产品”。只有用先进的设计技术设计出适应社会需求的产品，以先进的制造技术制造，才能形成对市场的快速响应。
机械设计及理论学科的研究对象包括机械工程中图形的表示原理和方法；机械运动中运动和力的变换与传递规律；机械零件与构件中的应力、应变和机械的失效；机械中的摩擦行为；设计过程中的思维活动规律及设计方法；机械系统与人、环境的相互影响等内容。
机械制造及自动化学科包括机械制造冷加工学和机械制造热加工学两大部分。机械制造发展至今，正由一门技艺成长为一门科学。机械加工的根本目的是以一定的生产率和成本在零件上形成满足一定要求的表面。为此，正在逐步形成研究各种成形方法及其运动学原理的表面几何学；研究材料分离原理和加工表面质量的材料加工物理学；研究加工设备的机械学原理和能量转换方式的机械设备制造学；研究机械制造过程的管理和调度的机械制造系统工程学等。
机械电子工程的本质：机械与电子技术的规划应用和有效的结合，以构成一个最优的产品或系统。机械电子方法在工程设计应用中的基础是信息处理和控制。有些人可能对：“机械电子学”产生反感，
认为它“仅仅是控制工程的改头换面”，持这种观点的人没有认识到采用和结合电子技术与计算机技术对机械系统设计方法产生的直接影响。事实上，用机械电子工程的设计方法设计出来的机械系统比全部采用机械装置的方法更简单，所包含的元件和运动部件更少。例如，以机械电子方法设计的一台缝纫机，利用一块单片集成电路控制针脚花样，可以代替老式缝纫机约350个部件。因为将复杂的功能(如机械系统的精确定位)转化为由电子来实现，会带来了很多方便。多年来，机械工程、电气工程和电子工程早已相互结合。机械设备与电气设备是相互依存的关系。
车辆工程一般分为汽车理论与设计、汽车造型与车身设计、汽车发动机3个研究方向，它们分别是车辆工程与机械工程、工业艺术设计、动力工程之间的交叉学科方向，同时还与材料工程、电子工程、控制工程等学科互相交叉。车辆工程学科主要研究汽车、机车车辆、城市轨道交通车、拖拉机、工程车辆以及包括军用车辆、特种车辆等等在内的一切陆上移动机械的理论、技术和设计问题。车辆工程从初期涉及到力学、机械设计理论、动力机械工程理论、牵引动力传动理论，到今天已拓展至与计算机控制技术、电子技术、测试计量技术、交通运输、控制技术、艺术设计等相互融合，可谓“内外兼修”。
机械工程的本科专业
如前所述，机械工程学科下设四个二级学科(博士、硕士专业)：机械设计及理论、机械制造及其自动化、机械电子工程和车辆工程。机械类专业在1998年颁布的《普通高等学校本科专业目录》中有机械设计制造及其自动化、材料成形及控制工程、工业设计、过程装备与控制工程四个专业。
由于部分高校有自主设置专业的权利，所以在有些高校招生目录上依然可以看到诸如车辆工程、机械电子工程或机械工程及自动化等本科专业。
下面就这四个专业的设置和要求作一介绍，重点是机械设计制造及自动化专业。
1.机械设计制造及自动化专业
1.1专业方向和特点
机械设计制造及自动化专业包括了很广泛的内容，按照1998年颁布的《普通高等学校本科专业目录》，机械设计制造及其自动化专业涵盖过去的机械制造工艺与设备、机械设计及制造、汽车与拖拉机、机车车辆工程、流体传动及控制、真空技术及设备、机械电子工程、设备工程与管理、林业与木工机械等专业。
机械设计制造及其自动化是一个跨机械、材料、控制、电子、计算机信息、管理、经济学等多学科的综合性应用专业，涉及现代机械制造中的一些很热门、尖端的课题，如计算机辅助机械制造、微机械加工等。该专业加入了“自动化”元素，以“机为本、电为辅”，实现“机电一体化”。
机械设计制造及自动化的发展方向是进一步的机、光、电结合以及机械和控制等几方面的一体化，发明、研制、设计和制造具有“智能化”的功能性强的机器，在各领域中都是迫切需要的。当代各个技术领域发展都非常迅速，因此专业建设应能及时地适应并体现这方面发展的需求。
该专业的业务培养目标是：培养富有责任心、具有主动性和创造力、知识面宽、适应沟通能力强，以及在机械工程及自动化领域和相关、交叉领域内，从事科学研究、工程设计、制造开发、运行管理及经营等方面工作的复合型高级工程技术人才。
按照国务院学位委员会和教育部1998年联合颁布的《普通高等学校本科专业录》中规定的对机械设计制造及其自动化专业的业务培养要求，该方向毕业生应具有以几方面的知识与能力：
(1)较系统地掌握专业领域宽广的基础理论知识并具有专业领域内某个研究方向所必需的专业知识，了解学科前沿及发展趋势，具有较扎实的自然科学基础，较好的人文、艺术和社会科学基础；
(2)具有专业必需的制图、设计、计算、检测与控制、自动化、文献检索等基本技能及 较强的计算机和外语应用能力；
(3)具有机电产品和系统的研制、开发、制造、设备控制、生产组织管理及经营的基本能力；
(4)具有较强的自学能力、创新能力和较高的综合素质，具有一定的科研工作能力。
虽然现代机械为多学科知识综合应用的产物，但专业的培养目标还是以机械类中设计制造及其自动化方面的基础知识为其主要内容。毕业生应能具有在工业生产第一线如设计部门、生产部门(车间、生产装配现场等)独撑一面的实际工作能力，不但要掌握专业知识，如机械设计与制造以及自动化方面的知识，而且还要求具备诸如科技开发、应用研究、运行管理和经营销售等方面知识。如果知识面过窄，只掌握业内技术知识，则在面临科技新产品开发、应用研究等方面问题时，便会不知所措，错过产品开发的好时机，给企业造成损失。市场经济需要懂得运行管理和经营销售方面技能的产品设计者，市场需求决定了产品的未来命运，从而也决定了企业的命运。
1.2专业地位和应用
在一些以理工科为主的大学中，机械类专业的课程基本上各系中都有设置，机械类的最终产品，现在大都是机电一体化、机光电一体化的产品，找不到一种脱离机械而能独立存在的工业和产品。比如医学，似乎和机械没有多大的关系，但医疗中的一些诊断设备，如CT机、核磁共振仪等都是现代高级机电产品，现代医学对机械的要求愈来愈高，并越来越依靠机械。在我国传统的中医中药行业中，中药成品化，即将中药做成如同西药制剂(如针剂)一样，便于医疗操作，便于对药物的吸收，以提高药效，为此，也必须加强在中医中药制作中的机械化和自动化。再比如电子工业中，有的线路板上有成百上千个焊点，现代的生产工艺，只要把线路板在熔化了的焊锡槽里一浸，就可以完成，从根本上摒弃了原始手工焊接的生产方式，使质量更有保证，工时大为缩短，从而降低成本。
在这样的生产过程中，线路板输送、浸锡等各步骤离开机械化设备是不可设想的。如果还是手工焊接，不仅费时费力，而且质量还不能得到保证、成本不能降低，同时产量也会受到限制，家用电器也就无法普及了。
汽车、拖拉机等车辆工程方面均以机械类课程为主课。而其他如仪器仪表类、化工类、电子类、光学类等专业则属于近机类或非机类，在这些专业，一些机械专业的技术基础课程也作为重要的专业基础课加以设置。
机械工业是一切工业的基础，这本身就确定了它重要的地位。机械类专业的某些课程是理工科高等院校各类专业的共同基础课，如机械制图、理论力学、材料力学、机械原理、机械设计等，只有在掌握这些课程知识的基础上，才能继续后续课程的学习。随着现代科技的发展，有些产品被淘汰，被其他更新、更先进的科技产品所取代，比如晶体管淘汰了电子管。但至今，机械设计制造及其自动化专业不能被其他专业所代替，它一直是综合科技中最基础因而也是很重要的专业，具有重要的地位。
机械设计制造及其自动化专业的设置，避免了原先纯机械的局限性，拓宽了毕业生的就业领域，改
变了以前机械专业的毕业生主要在机械设计、机械制造领域就业的局面，使更多的学生毕业后能够进入到计算机、电子、通信、金融甚至房地产等领域，从事技术管理工作。像中国机械进出口总公司、中国电信集团公司、中国北方工业、北京机电研究院等单位都有大量的该专业毕业生。近几年来，供需见面、双向选择，使得学生毕业后的就业门路更加宽阔，外企、合资、国营、民营甚至私营企业里，都有该专业生工作的身影。毕业后自己创业的，也大有人在。
1.3前沿领域和新技术
20世纪是人类文明、科技发展最光辉的百年。这个人类历史长河中短短的一瞬间，人们首先用汽车解脱了双脚的步行之苦。尽管18世纪就发明了火车，但受到铁轨的限制，而未能广泛使用。虽然在1885年就发明了汽车，但直到1908年福特汽车开始大量生产后，才使得汽车成为普通的产品。自1927年林德伯格成功地飞越大西洋之后，便开始了动力飞行。34年后，第一个宇航员加加林又进入了太空，实现了太空飞行的梦想，到20世纪末，人类已能冲出太阳系，开始在太空建造居住地——宇宙空间站。人类将往返于地球与空间站之间对苍茫太空进行探索和开发。在这百年之内设计制造出了各种加工机床、机器人、电子芯片、计算机、电视机和各种方便快捷的通信设备，这一切使人类的生活方式和生产方式发生了极大的变化。
在21世纪，人类的生活将会更加辉煌、更加绚丽。汽车将既能在地上跑又能在空中飞还能在水里游，飞机将以几倍的音速飞行，而宇宙飞行也将向普通人开放。人类可以自由地在陆地上、海洋里甚至太空中居住，地面运输主力将是极高速的磁悬浮列车。微型机器人可以通过注射器进入到人的血管中为人治病，使人的寿命大大提高。可视电话使人们可以看到万里之外的亲朋好友，并且能如同面对面的相视交谈。人们的住宅将成为高度自动化的、可遥控的、宽敞的艺术建筑。新技术的应用将使太阳和海水成为主要的取之不尽、用之不完的能源。人们将设计制造出现在无法想象的未来产品，使人类的生活质量空前提高。
在我国，虽然机械工业仍然比较落后，但也在不断地发展，机械工业已有了很大的飞跃，已经成为世界制造工大国。
在机械学术研究方面，我国在很多领域中已赶上国际水平，并挤身于世界领先行列。比如，机床颤振非线性理论、电接触可靠性理论、超塑挤压定形规律、圆弧齿轮强度分析理论、农机仿生减阻脱附机理、弹性流体润滑理论、空间并联机构理论和计量型原子力显微镜等方面的研究已达到国际先进水平。
在新发明、新创造方面，有渐开线环形齿球形齿轮机构、高温下材料力学性能测量装置、超精密加工表面微观形貌在位检测仪、等角速万向联轴器、稀土化合物摩擦学特性和测试装置等。
在有些领域中，理论已转化为生产力，产生了很大的经济效益，如系列飞机安全可靠性研究、大型汽轮机组轴承系统的摩擦学设计、机器人离线编程系统HOLPS及其应用等。
科技发展至今，时代对机器的要求、对机械的要求，早已不像从前那么简单了。不同学科的交叉融合将不可避免地产生新的学科聚集。经济的发展、社会的进步与人类新的需求又对当前的学科产生了新的要求和期望，这种学科的聚集与对学科的期望，形成了科学的前沿。这种前沿也可以理解为已经解决了的课题和尚未解决的课题之间的界域。当然这个前沿是随时间和发展程度而向前推移的，这种动态前沿的前进将给人类带来更多的辉煌和希望。因为昨天的末解课题，明天会解决，而已解决的问题与更待解决的问题之间又将形成新的前沿。
多种学科的综合应用或称它们的集成，特别是包括了信息科学、材料科学、控制科学、生命科学、纳米科学、管理科学等科学与制造科学的交叉融合，组成了21世纪机械科学的主流和前沿，在这些现代科学的交叉融合，学科的集成过程中更会将前沿向前推进，更快地改变世界。具体而言，21世纪机械工程科学的重要前沿涵盖了各种制造方法学、制造系统与制造信息学、纳米机械与纳米制造学、仿生机械与仿生制造学、制造管理科中可重构制造系统之间的交叉融合与集成。
目前，我国的经济与制造技术在许多方面与国际水平相比还有着较大差距。如大型复杂机械系统的性能优化设计、机电产品创新设计、智能结构和系统、智能机器人及其动力学、特殊工况下的摩擦学、制造过程三维数值模拟和物理模拟、超精密和微细加工关键工艺基础、大型和超大型精密仪器装备的设计和制造基础、虚拟制造和虚拟仪器、纳米测量及仪器、并联轴机床、微型机电系统等领域，虽然做了很多研究，但许多与之相关的科学技术问题尚未解决。典型的诸如并联轴机床的精度、刚度等问题仍为国际性的难题。有关制造模式的研究目前尚处于摸索阶段，虚拟制造技术还仅限于仿真模拟。
设计制造的知识、信息和数据的获取、传递和处理所涉及的应用研究、生物制造、微型机械等领域与国际水平的差距还较大，任重而道远，迫切需要有识之士投身于机械学科的发展洪流之中，这里还有许多有待开发的领域，在这些具有前瞻性、交叉性、先导性、基础性和应用性的前沿课题研究中将会大有所为。
1.4主要专业知识学习和实践
机械设计制造及自动化包括了机械设计、机械制造和自动化三个方面内容。
大学中的课程大致可分为理论基础课、专业基础课和专业课三大类。机械类的理论基础课大致包括大学英语、高等数学、线性代数、概率论与数理统计、大学物理、大学化学、计算机基础、中国革命史、马克思主义哲学原理、毛泽东思想概论、邓小平思想概论、体育、法学基础等，这些课程为以后所学的各门课程打下理论基础。机械类的专业基础课大致包括机械制图、互换件与技术测量、理论力学、材料力学、机械原理、机械设计、机械制造基础、金属材料与热处理、电工和电子技术、模拟电子技术、微机原理及应用、控制工程基础、现代设计方法等，这些课程是从理论基础课向专业课过渡的中间课程，只有学完相应的专业基础课，才能进行专业课的学习。机械类的专业课大致包括金属切削原理与刀具、金属切削机床、机械制造工艺学、液压与气压传动、数控技术、计算机辅助机械设计、机械制造装备设计、机电一体化系统设计、CAD／CAM原理等。对于汽车与拖拉机、车辆工程、流体传动等专业方向，其专业基础课还有流体力学、工程热力学、传热学、燃料与燃烧、自动控制理论基础、现代测试技术基础、机电控制工程等，专业课还有内燃机学、车辆概论(包括车辆结构与车辆设计、汽车学)等。
在四年的本科学习期间，除以上介绍的理论基础课、专业基础课和专业课外，学生可根据自己的喜好选择学校设置的各类选修课，以扩展自己的知识面，开阔视野。通常开设的选修课有第二外语、现代机械工程、机械优化设计、内燃机设计、汽车车身结构与设计、有限元基础、机械振动学、企业管理概念、创新设计、技术经济学、工业产品造型、车辆传动、汽车造型、工业机器人，以及各类设计软件如CAD、模具设计等。以上课程，各学校、各专业视不同的具体情况和不同的要求可有不同的设置，有些学校还有其他最新课程设置，如虚拟制造等。
除以上课程设置外，机械类专业还有专业实践环节，包括实习(践)和课程设计，主要有人文社会实践、制图测绘、金工实习、电子实习、认知实习、生产实习、毕业实习、机械原理和机械设计课程设计、
机械制造工艺学课程设计、CAD综合应用课程、文献检索、毕业设计等。 2.材料成形及控制工程专业
材料成型及控制工程是材料、机械、控制、计算机等多学科交叉融合的工程技术专业，主要研究金属材料、非金属材料、超导材料、微电子材料及特殊功能材料的成型设备与工艺、成型过程的自动化与智能控制、质量检测和可靠性评价等。它以机械学和电子学为主干学科，主要学习机械设计与制造的基础理论，掌握金属、非金属材料成型的基础理论及各类成型模具的材料选择与设计方法。目前，许多院校把它分出详细的专业方向，如根据材料本身的性质，分为金属板料成型工艺及模具设计、塑料成型工艺及模具设计、纸浆模塑成型工艺与模具设计3个方向；依据材料成型的过程分工，分为材料成型与晶体生长、焊接成型及控制、模具与计算机辅助设计3个方向。
2.1专业方向和特点
材料成形及控制工程专业的培养目标是：培养具备机械热加工基础知识与应用能力、能在工业生产第一线从事热加工领域内的设计制造、试验研究、运行管理和经营销售等方面工作的高级工程技术人才。
该专业着重培养学生获得以下几方面的知识和能力：
(1)具有较扎实的自然科学基础，较好的人文、艺术和社会科学基础及正确运用本国语言、文字的表达能力；
(2)较系统地掌握专业领域宽广的技术理论基础知识；
(3)具有专业必需的制图、计算、实验、测试、文献检索和基本工艺操作等基本技能及较强的计算机和外语能力；
(4)具有专业领域内某个专业方向所必需的专业知识，并了解科学前沿及发展趋势；
(5)具有初步的科学研究、科技开发及组织管理能力；
(6)具有较强的自学能力和创新意识。
该专业的培养方向除了以铸造工艺技术及生产的机械化和自动化、塑性加工工艺技术及生产的机械化和自动化、焊接加工工艺技术及生产的机械化和自动化的主要目标外，还应大力研究对材料的热处理和化学处理等方面的理论和技术。
该专业研究通过对材料加热做各种不同的工艺处理，以获得所需要的不同使用性能、形状和精度。工艺过程中的温度环境与切削加工的常温环境有很大区别，材料可随温度的升高而产生结构上的变化，在某一特定温度下，施以热加工工艺，可以获得冷加工(如切削加工)工艺中不能获得的某些特殊性能，比如可以将毛坯变软，经冷加工后再变硬，可改变材料的强度、刚度等方面的性能。
2.2专业地位和应用
材料成形技术是机械制造业的重要组成部分，是任何机械的基础。它不仅是机械零件毛坯成形的基本途径，也可作为某些零件的最终成形的制造工序。材料成形工艺不仅可使原材料加工成符合一定形状要求的零件，还由于在材料成形过程中材料的内部组织、结构都将发生变化，从而影响到材料的使用性能。因此材料成形工艺担负着“成形”与“改性”的双重任务。材料的性能是保证机械零件使用安全、可靠、持久的关键，而热加工对成形件的性能影响非常大，因而对成形件的质量控制具有重要意义。没有成形设备的机械化、自动化、智能化做保障，保证成形件的质量是难以达到的，因此成形机械与设备
的设计制造技术也就成了成形工艺稳定性的基本保证。材料成形与控制工程在保证机械产品及产品质量上占有非常重要地位。
该专业在机械工业生产的以下几个方面发挥重要作用：
(1)根据国内外市场需求，设计相应的成形机械与设备或机电一体化产品，进而研制更新型的成形机械与设备；
(2)结合成形机械与设备的改造与设计，促进热加工新工艺的研究和开发；
(3)研制开发应用于成形机械与设备系统中的自动化技术；
(4)对热成形机械与设备的性能进行测试和分析，对热成形机械与设备加工质量及性能进行检测与试验；
(5)对材料成形机械与设备制造业进行技术经济分析和生产管理的研究；
(6)开发推广计算机在材料成形及控制工程领域中的应用。
材料成形及控制工程专业的学生，毕业后既可以在高校、研究院所等科研单位从事材料科学尤其是新型材料的研究与探索，也可以在公司、企业从事设备的开发和研制，还可以在机械设备进出口公司从事业务工作，以及在企事业单位从事专业管理工作。专业及知识面的拓宽，将促进更多的毕业生更快地融入社会的各个行业之中，发挥各自的聪明和才干。
2.3主要专业知识学习和实践
该专业的理论基础课主要包括大学英语、高等数学、线性代数、概率论与数理统计、大学物理、大学化学等，此外还包括一些必修课，如中国革命史、马克思主义哲学原理、毛泽东思想概论、邓小平思想概论、体育、法学基础等。必修的专业基础课主要包括机械制图、互换性与技术测量、理论力学、材料力学、机械设计基础、材料热力学、电工和电子技术、微机原理及应用、物理化学、材料科学基础、材料相变原理等。专业课主要包括热处理工艺学、陶瓷材料学、材料加热设备、材料热成形工艺、材料表面技术、材料热成形设备等。专业选修课主要有材料X射线测试与分析、材料电子显微分析、功能材料、材料物理性能、计算机在材料科学中的应用、复合材料、超微材料、精细陶瓷、锻压工艺及设备、材料CAD、粉末冶金等。专业实践环节主要有人文社会实践、金工实习、电子实习、生产实习、实践训练、机械设计课程设计、材料工程工艺设计课程设计、材料综合实践、文献检索、毕业设计等。
3.工业设计专业
工业设计专业属机械类中的第三个专业(可授工学或文学学士学位)。工业设计专业与前述的机械设计制造及其自动化专业的区别是，前者更倾向于工业产品的外形设计、广告设计、展示设计、企业形象设计和公共环境系统设计等，而后者则是以产品的使用性能、强度、刚度、结构、原理等方面为侧重点。当然，以工业产品的外形设计等方面为主要学习内容的工业设计专业，对学生的美术修养与绘画能力要求更高。
3.1专业方向和特点
工业设计专业以产品造型设计为主，同时涉及视觉传达和公共环境设计等，强调的是设计开发能力、设计实践能力、CAD应用和设计管理能力的培养。
工业设计成为独立专业的历史虽然并不算长，但它在工业领域中的作用越来越大。由最初着重于工
业产品造型设计，发展成为包括广告设计、展示设计、企业形象设计和公共环境设计等多方面形象设计的不可缺少的专业。理工与美术的结合适应了社会发展，更适应了产品的社会竞争。随着科学技术的迅猛发展，特别是高科技专业的迅猛发展，如计算机业和通信业等，经济贸易国际化的形成而带采的激烈竞争、工业发展和资源滥采而带来的世界范围内的环境污染，为工业设计专业提出了多方面的更高的要求。在今后的发展中，除保持原来的内容以外，将在多层次、各种技术的集成和绿色环保等多方面的综合要求下，担负起更艰巨的重任。
该专业毕业生应获得以下几方面的知识和能力：
(1)具有较扎实的自然科学基础，较好的人文、艺术和社会科学基础及正确运用本国语言、文字的表达能力；
(2)较系统地掌握专业领域宽广的技术理论基础知识，主要包括工业设计工程基础、设计表现基础、设计基础、设计理论、人机工程、设计材料及加工、计算机辅助设计、市场经济及企业管理等基础知识；
(3)具有新产品研究与开发的初步能力，有较强的表现技能、动手能力和美学鉴赏能力及较强的计算机和外语能力；
(4)具有专业领域内某个专业方向所必需的专业知识，了解其科学前沿及发展趋势；
(5)具有初步的科学研究、科技开发及组织管理能力；
(6)具有较强的自学能力和创新意识。
3.2专业地位和应用
工业设计专业的主要内容是工业产品设计，包括设计理念、设计方法、造型材料和工艺、机械与结构、计算机辅助设计，同时也兼含现代广告设计、展示设计、企业形象设计和环境系统设计等内容。 该专业学生主要学习工业设计的基本理论与知识，具有应用造型设计原理和规则处理各种产品的造型与色彩、形式与外观、结构与功能、结构与材料、外形与工艺、产品与人文、产品与环境、产品与市场关系的基本能力，并将这些关系统一表现在产品的造型中。
工业设计专业的毕业生就业门路宽、适应能力强，在电视台、广告公司、演出公司、展览中心等单位，他们工作得心应手、尽显才华，在像联想、长虹、康佳、诺基亚这样专业技术性很强的公司，他们也都有一席之地，并胜任工作。
3.3主要专业知识学习和实践
该专业的理论基础课主要包括大学英语、高等数学、线性代数、概率论及数理统计、大学物理、大学化学、设计概述、设计简史等，此外还包括一些必修课，如中国革命史、马克思主义哲学原理、毛泽东思想概论、邓小平思想概论、体育、法学基础等。专业基础课主要包括工业设计概论、机械与结构设计、人机工程在设计上的应用、计算机基础、工程制图基础、电路和电子技术、绘画透视、基础素描、色彩写生、立体构成、速写、设计素描、三维形态设计与模型制作、色彩构成、市场调查等，其他还有设计方法论、图案、计算机辅助图形设计、文字与标志设计、设计程序、产品设计及模型表现等。专业课主要包括电子产品设计、虚拟产品设计、产品包装设计等。专业选修课主要包括产品摄影、色彩设计、室内设计、专业外语、设计分析、市场调查、效果图、设计管理、艺术欣赏、设计心理、灯具设计、应用印刷、广告设计、展示设计等。专业实践环节有人文社会实践、金工实习、生产实习、色彩写生、毕业设计等。
4.过程装备与控制工程专业
过程装备与控制工程专业属机械类的第四个专业，其主要由化工设备与机械专业经过拓宽专业领域范围和扩展专业内容演化发展而来。该专业既是适应国民经济发展、顺应高等教育改革变化而构建的面向21世纪需要的新专业，又是为我国经济建设的发展，尤其是为我国化学工业的发展立下汗马功劳的原化工设备与机械专业的演变发展的结果。
4.1专业方向和特点
过程装备与控制工程专业既有化工机械专业较为长久的历史，又有经过拓展充实的新的专业面貌。该专业将面向化工、石油、能源、轻工、环保、医药、食品、机械及劳动安全等部门，培养具备化学工程、机械工程、控制工程和管理工程等方面的知识，能够从事工程设计、技术开发、生产技术、经营管理以及工程科学研究等方面工作的高级工程技术人才。相比过去的化工设备与机械专业方向，新名称下 的专业拓宽了面向行业范围，由化工设备与机械领域拓展为九个行业，由过去的设计、制造、研究、运行、管理老五大任务，变为工程设计、技术开发、生产技术、经营管理、工程科学研究新五大任务。 过程装备与控制工程专业中的“过程”(工业)是指处理流动型材料(如气体、液体、粉粒体等)，以改变物料状态或物理与化学性质为主要目的的工业。过程装备与控制工程专业中的“装备”一词，其内涵大于装置和设备两词。根据有关资料对其内涵的解释，共同完成一个任务的一组设备为装置，生产用装置与其他辅助装置的总和称为装备。该专业不仅要掌握单独设备的设计应用，还要研究与解决设备与设备之间在生产中的联系，以及生产设备与非生产装置之间的联系。过程装备与控制工程专业中的“控制工程”，要求的程度主要有三：其一是掌握控制工程学科的基本理论、基本知识；其二是掌握控制技术；其三是了解理论前沿。从这三项要求可知，该专业对控制工程的要求为对常见的过程设备，如流体输送设备、传热设备、传质设备及反应设备等，可进行操作控制，能够选择控制元件，进行控制系统的设计。
过程装备与控制工程专业具有区别于其他产业机械的显著特点。首先，过程装备(例如化工装备)的设计、研究、开发、制造和运行，都与装备内部的物理的或化学的过程密不可分，与其外部所提供的环境条件密不可分。其次，由于装备运行工艺过程复杂多样，有大到千万吨级的巨型炼油装置系统、百万吨级的大型烯烃成套系统，小到数吨级高纯度精细化工产品装置系统及涉及人造血浆制备系统等，这就要求从事过程装备的设计、研究、开发的技术人员必须同时具备“过程”与“装备”两个方面的知识基础。
随着现代科学技术的进步与发展，大型化、精细化、自动化的过程装备中，流程参数(如温度、压力、流量等)与过程的进行必须精确地自动控制，这样才能达到装备高效、安全、可靠地运行。过程装备与控制工程专业将“过程”、“装备”与“控制”三个相关学科(例
如化工、机械、控制)紧密地结合在一起，充分体现出21世纪技术发展的方向，也展现出过
程装备与控制工程专业“过程(化工)、机械、控制”三位一体的专业特点。
4.2专业地位和应用
化工机械专业改造为过程装备与控制工程专业之后，专业面拓宽，覆盖了原有化工设备与机械专业，以及真空技术与设备、制冷与低温技术、液体机械与流体工程、天燃气储运工程、制糖工程、油脂工程、
纸浆造纸工程、制药工程等专业的部分范围。这些专业可以算作“过程”工业的一部分，化学工业在这些工业中占有较大的比重。不论哪个工业部门，生产装备都是其行业的支柱，由此可见，该专业仍然会在其对应的行业范围内占有重要地位。
过程装备及控制工程专业的设置是经过多方调研和反复论证之后才确定的。在修订新的专业目录工作之初，原想将化工机械专业划归机械设计制造及其自动化专业。一些院士、专家和各高校教授与负责人从专业特点和重要性出发，提议教育部将其改为现在的专业名称。教育部接受了各方的建议，在机械类专业中保留了此专业。这个小小的故事也说明了该专业在国民经济中的地位，说明了化工机械专业经过改造后与国家工业体制、国民经济发展的需要、我国高等教育体制改革是相适应的。
该专业的应用范围是广泛的。首先，化工设备与机械专业的毕业生已经走出单纯的化工机械或化工行业，每年仅有10％的毕业生留在化工机械制造行业工作，85％以上的毕业生进入化工、轻工、以及其他各行业工作。教学内容变更后，其知识能力结构从“化工＋机械”扩展为过程工业、机械、控制和管理四个方面，更加符合整个过程工业的需要。
4.3主要专业知识学习和实践
过程装备与控制工程专业的特点是“过程”、“机械”、“控制”三结合。理论基础课和前几个专业大致相同，主要的专业基础课和专业课有物理化学、化工计算、化工原理、工程热力学、流体力学、粉体力学、计算机控制技术、计算机应用技术、化工装置设计、控制与管理技术等。各学校在拟定教学计划时，略有差异。各门课程在四年的学习中形成几条知识线：由政治理论系列课程组成思想教育一条线；由大学英语、科技外语、专业外语、文献检索等课程组成外语学习和应用一条线；由机械制图、计算机制图、工程力学、机械原理、机械设计、工程材料和机械制造基础等课程组成机械设计一条线；由化学、物理化学、化工原理等课程组成化工基础一条线；由大学物理、电工学基础、电子学基础以及过程控制基础等课程组成电控基础一条线。按照教学改革中的要求，专业课一般开设化工机械、过程控制基础、化工单元操作与设备等，此外还有有限元、断裂力学等选修课。
该专业的主要专业基础课和专业课有：
(1)化工技术基础课群，包括物理化学、工程热力学、化工原理，主要学习化学工程原理、化学热力学的溶液、相平衡理论以及节能技术的原理，其中化工原理是最为重要的化工基础课程，它主要讲授传质单元操作、流体流动时的理论计算和各种传热过程的基本理论。
(2)电学及控制基础课群，包括电路与电子技术、控制系统设计、仪表与测试技术等，主要学习电工与电子学方面的基础知识，学习怎样测量过程装备中的温度、压力、液位等技术参数以及常用的控制系统的结构、原理特点和适用场合，学习典型单元设备(流体输送设备、传热传质设备以及化学反应器等)的控制方案等。
专业课包括过程装备设计和过程机械等课程，各学校采用名称差别较大，也有一些学校在课程名称上仍用化工容器设计、化工设备设计、化工机器等名称。在学习化工用设备及机器的基础上，扩大到其他过程行业。专业课主要学习如何设计这些专业的生产设备和机器，学习如何将这些装置组成一个成套设备。
专业课除了必修课外，开设的选修课较多，例如压力容器安全技术、化工流体密封、化工机械制造、成套设备可靠性、投资决策和成本管理、制冷技术等，各院校根据自己的科研方向和成果以及学科特点
机械工程学科简介 开设选修课或讲座，主要为开阔学生眼界，使他们了解最新技术发展状况。 11
实践环节也是过程装备与控制工程专业学生获得工业生产基础知识、锻炼动手能力、掌握基本科研方法的重要环节，其中包括单独设立的实验课，如物理实验、电工电子实验等，也有了解各种机械加工手段的金工实习。实践环节中还有认知实习、生产实习以及与毕业设计相结合的实习。
一些了解机械工程学科发展、现状与发展趋势的文献：
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[4]宋健．现代科学技术基础知识[M]．北京：科学出版社，1994．
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[9]陈永久．机械基础[M]．长沙：国防科技大学出版社，2006．
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[18]路甬祥．坚持科学发展，推进制造业的历史性跨越[J]．机械工程学报，2007，43 (11)：1—6．
[19]杨叔子，史铁林．以人为本——树立制造业发展的新观念[J]，机械工程学报，2008，44(7)：1—5．
列为20世纪机械工程方向前十位的杰出成就分别为：汽车、阿波罗登月、发电、农业化、飞机、集成电路、空调和冷藏、CAD／CAM／CAE技术、生物工程、编码与标准化，无一不是机械工程专业化和综合化的体现。
机械工程学科简介
一般认为，人类文明有四大支柱科学：材料科学、能源科学、信息科学和制造科学。没有制造就没有人类，恩格斯在《自然辩证法》中讲到：“直立和劳动创造了人类，而劳动是从制造工具开始的。”的确，人是从制造第一把石刀开始的。毛泽东在《贺新郎·咏史》一词中，一开始讲说：“人猿相揖别，只几个石头磨过，小儿时节。”
制造业是现代文明的支柱之一，它既占有基础地位，又处于前沿关键地位，既古老，又年青；它是工业的主体，是国民经济持续发展的基础；它是生产工具、生活资料、科技手段、国防装备等进步的依托，是社会现代化的动力源。制造是人类创造财富最基本、最重要的手段。机械工程学科是为机器制造业服务的学科。
机械工程的内涵
机械工程学科包括机械设计及理论、机械制造及自动化、机械电子工程和车辆工程四个二级学科。 机械设计及理论是对机械进行功能综合并定量描述及控制其性能的基础技术学科。它的主要任务是把各种知识、信息注入设计中，加工成机械制造系统能接受的信息并输入机械信息系统。机械制造及自动化是指接受设计输出的指令和信息，并加工出合乎设计要求的产品的过程。因此，机械制造及自动化是研究机械制造系统、机械制造过程手段的科学。
机械电子工程是20世纪70年代由日本提出来的用于描述机械工程和电子工程有机结合的一个术语。机械电子工程学科已经发展成为一门集机械、电子、控制、信息、计算机技术为一体的工程技术学科。该学科涉及的技术是现代机械工业最主要的基础技术和核心技术之一，是衡量一个国家机械装备发展水平的重要标志。图1-1所示为机械工程学科的技术构成。
设计与制造是两个不可分的统一体，忽视了这一点就有可能出现以下问题：若轻制造，用先进的设计技术，就可能制造出“质量不高的先进产品”；反之，若轻设计，用先进制造技术，又可能制造出“落后的高质量产品”。只有用先进的设计技术设计出适应社会需求的产品，以先进的制造技术制造，才能形成对市场的快速响应。
机械设计及理论学科的研究对象包括机械工程中图形的表示原理和方法；机械运动中运动和力的变换与传递规律；机械零件与构件中的应力、应变和机械的失效；机械中的摩擦行为；设计过程中的思维活动规律及设计方法；机械系统与人、环境的相互影响等内容。
机械制造及自动化学科包括机械制造冷加工学和机械制造热加工学两大部分。机械制造发展至今，正由一门技艺成长为一门科学。机械加工的根本目的是以一定的生产率和成本在零件上形成满足一定要求的表面。为此，正在逐步形成研究各种成形方法及其运动学原理的表面几何学；研究材料分离原理和加工表面质量的材料加工物理学；研究加工设备的机械学原理和能量转换方式的机械设备制造学；研究机械制造过程的管理和调度的机械制造系统工程学等。
机械电子工程的本质：机械与电子技术的规划应用和有效的结合，以构成一个最优的产品或系统。机械电子方法在工程设计应用中的基础是信息处理和控制。有些人可能对：“机械电子学”产生反感，
认为它“仅仅是控制工程的改头换面”，持这种观点的人没有认识到采用和结合电子技术与计算机技术对机械系统设计方法产生的直接影响。事实上，用机械电子工程的设计方法设计出来的机械系统比全部采用机械装置的方法更简单，所包含的元件和运动部件更少。例如，以机械电子方法设计的一台缝纫机，利用一块单片集成电路控制针脚花样，可以代替老式缝纫机约350个部件。因为将复杂的功能(如机械系统的精确定位)转化为由电子来实现，会带来了很多方便。多年来，机械工程、电气工程和电子工程早已相互结合。机械设备与电气设备是相互依存的关系。
车辆工程一般分为汽车理论与设计、汽车造型与车身设计、汽车发动机3个研究方向，它们分别是车辆工程与机械工程、工业艺术设计、动力工程之间的交叉学科方向，同时还与材料工程、电子工程、控制工程等学科互相交叉。车辆工程学科主要研究汽车、机车车辆、城市轨道交通车、拖拉机、工程车辆以及包括军用车辆、特种车辆等等在内的一切陆上移动机械的理论、技术和设计问题。车辆工程从初期涉及到力学、机械设计理论、动力机械工程理论、牵引动力传动理论，到今天已拓展至与计算机控制技术、电子技术、测试计量技术、交通运输、控制技术、艺术设计等相互融合，可谓“内外兼修”。
机械工程的本科专业
如前所述，机械工程学科下设四个二级学科(博士、硕士专业)：机械设计及理论、机械制造及其自动化、机械电子工程和车辆工程。机械类专业在1998年颁布的《普通高等学校本科专业目录》中有机械设计制造及其自动化、材料成形及控制工程、工业设计、过程装备与控制工程四个专业。
由于部分高校有自主设置专业的权利，所以在有些高校招生目录上依然可以看到诸如车辆工程、机械电子工程或机械工程及自动化等本科专业。
下面就这四个专业的设置和要求作一介绍，重点是机械设计制造及自动化专业。
1.机械设计制造及自动化专业
1.1专业方向和特点
机械设计制造及自动化专业包括了很广泛的内容，按照1998年颁布的《普通高等学校本科专业目录》，机械设计制造及其自动化专业涵盖过去的机械制造工艺与设备、机械设计及制造、汽车与拖拉机、机车车辆工程、流体传动及控制、真空技术及设备、机械电子工程、设备工程与管理、林业与木工机械等专业。
机械设计制造及其自动化是一个跨机械、材料、控制、电子、计算机信息、管理、经济学等多学科的综合性应用专业，涉及现代机械制造中的一些很热门、尖端的课题，如计算机辅助机械制造、微机械加工等。该专业加入了“自动化”元素，以“机为本、电为辅”，实现“机电一体化”。
机械设计制造及自动化的发展方向是进一步的机、光、电结合以及机械和控制等几方面的一体化，发明、研制、设计和制造具有“智能化”的功能性强的机器，在各领域中都是迫切需要的。当代各个技术领域发展都非常迅速，因此专业建设应能及时地适应并体现这方面发展的需求。
该专业的业务培养目标是：培养富有责任心、具有主动性和创造力、知识面宽、适应沟通能力强，以及在机械工程及自动化领域和相关、交叉领域内，从事科学研究、工程设计、制造开发、运行管理及经营等方面工作的复合型高级工程技术人才。
按照国务院学位委员会和教育部1998年联合颁布的《普通高等学校本科专业录》中规定的对机械设计制造及其自动化专业的业务培养要求，该方向毕业生应具有以几方面的知识与能力：
(1)较系统地掌握专业领域宽广的基础理论知识并具有专业领域内某个研究方向所必需的专业知识，了解学科前沿及发展趋势，具有较扎实的自然科学基础，较好的人文、艺术和社会科学基础；
(2)具有专业必需的制图、设计、计算、检测与控制、自动化、文献检索等基本技能及 较强的计算机和外语应用能力；
(3)具有机电产品和系统的研制、开发、制造、设备控制、生产组织管理及经营的基本能力；
(4)具有较强的自学能力、创新能力和较高的综合素质，具有一定的科研工作能力。
虽然现代机械为多学科知识综合应用的产物，但专业的培养目标还是以机械类中设计制造及其自动化方面的基础知识为其主要内容。毕业生应能具有在工业生产第一线如设计部门、生产部门(车间、生产装配现场等)独撑一面的实际工作能力，不但要掌握专业知识，如机械设计与制造以及自动化方面的知识，而且还要求具备诸如科技开发、应用研究、运行管理和经营销售等方面知识。如果知识面过窄，只掌握业内技术知识，则在面临科技新产品开发、应用研究等方面问题时，便会不知所措，错过产品开发的好时机，给企业造成损失。市场经济需要懂得运行管理和经营销售方面技能的产品设计者，市场需求决定了产品的未来命运，从而也决定了企业的命运。
1.2专业地位和应用
在一些以理工科为主的大学中，机械类专业的课程基本上各系中都有设置，机械类的最终产品，现在大都是机电一体化、机光电一体化的产品，找不到一种脱离机械而能独立存在的工业和产品。比如医学，似乎和机械没有多大的关系，但医疗中的一些诊断设备，如CT机、核磁共振仪等都是现代高级机电产品，现代医学对机械的要求愈来愈高，并越来越依靠机械。在我国传统的中医中药行业中，中药成品化，即将中药做成如同西药制剂(如针剂)一样，便于医疗操作，便于对药物的吸收，以提高药效，为此，也必须加强在中医中药制作中的机械化和自动化。再比如电子工业中，有的线路板上有成百上千个焊点，现代的生产工艺，只要把线路板在熔化了的焊锡槽里一浸，就可以完成，从根本上摒弃了原始手工焊接的生产方式，使质量更有保证，工时大为缩短，从而降低成本。
在这样的生产过程中，线路板输送、浸锡等各步骤离开机械化设备是不可设想的。如果还是手工焊接，不仅费时费力，而且质量还不能得到保证、成本不能降低，同时产量也会受到限制，家用电器也就无法普及了。
汽车、拖拉机等车辆工程方面均以机械类课程为主课。而其他如仪器仪表类、化工类、电子类、光学类等专业则属于近机类或非机类，在这些专业，一些机械专业的技术基础课程也作为重要的专业基础课加以设置。
机械工业是一切工业的基础，这本身就确定了它重要的地位。机械类专业的某些课程是理工科高等院校各类专业的共同基础课，如机械制图、理论力学、材料力学、机械原理、机械设计等，只有在掌握这些课程知识的基础上，才能继续后续课程的学习。随着现代科技的发展，有些产品被淘汰，被其他更新、更先进的科技产品所取代，比如晶体管淘汰了电子管。但至今，机械设计制造及其自动化专业不能被其他专业所代替，它一直是综合科技中最基础因而也是很重要的专业，具有重要的地位。
机械设计制造及其自动化专业的设置，避免了原先纯机械的局限性，拓宽了毕业生的就业领域，改
变了以前机械专业的毕业生主要在机械设计、机械制造领域就业的局面，使更多的学生毕业后能够进入到计算机、电子、通信、金融甚至房地产等领域，从事技术管理工作。像中国机械进出口总公司、中国电信集团公司、中国北方工业、北京机电研究院等单位都有大量的该专业毕业生。近几年来，供需见面、双向选择，使得学生毕业后的就业门路更加宽阔，外企、合资、国营、民营甚至私营企业里，都有该专业生工作的身影。毕业后自己创业的，也大有人在。
1.3前沿领域和新技术
20世纪是人类文明、科技发展最光辉的百年。这个人类历史长河中短短的一瞬间，人们首先用汽车解脱了双脚的步行之苦。尽管18世纪就发明了火车，但受到铁轨的限制，而未能广泛使用。虽然在1885年就发明了汽车，但直到1908年福特汽车开始大量生产后，才使得汽车成为普通的产品。自1927年林德伯格成功地飞越大西洋之后，便开始了动力飞行。34年后，第一个宇航员加加林又进入了太空，实现了太空飞行的梦想，到20世纪末，人类已能冲出太阳系，开始在太空建造居住地——宇宙空间站。人类将往返于地球与空间站之间对苍茫太空进行探索和开发。在这百年之内设计制造出了各种加工机床、机器人、电子芯片、计算机、电视机和各种方便快捷的通信设备，这一切使人类的生活方式和生产方式发生了极大的变化。
在21世纪，人类的生活将会更加辉煌、更加绚丽。汽车将既能在地上跑又能在空中飞还能在水里游，飞机将以几倍的音速飞行，而宇宙飞行也将向普通人开放。人类可以自由地在陆地上、海洋里甚至太空中居住，地面运输主力将是极高速的磁悬浮列车。微型机器人可以通过注射器进入到人的血管中为人治病，使人的寿命大大提高。可视电话使人们可以看到万里之外的亲朋好友，并且能如同面对面的相视交谈。人们的住宅将成为高度自动化的、可遥控的、宽敞的艺术建筑。新技术的应用将使太阳和海水成为主要的取之不尽、用之不完的能源。人们将设计制造出现在无法想象的未来产品，使人类的生活质量空前提高。
在我国，虽然机械工业仍然比较落后，但也在不断地发展，机械工业已有了很大的飞跃，已经成为世界制造工大国。
在机械学术研究方面，我国在很多领域中已赶上国际水平，并挤身于世界领先行列。比如，机床颤振非线性理论、电接触可靠性理论、超塑挤压定形规律、圆弧齿轮强度分析理论、农机仿生减阻脱附机理、弹性流体润滑理论、空间并联机构理论和计量型原子力显微镜等方面的研究已达到国际先进水平。
在新发明、新创造方面，有渐开线环形齿球形齿轮机构、高温下材料力学性能测量装置、超精密加工表面微观形貌在位检测仪、等角速万向联轴器、稀土化合物摩擦学特性和测试装置等。
在有些领域中，理论已转化为生产力，产生了很大的经济效益，如系列飞机安全可靠性研究、大型汽轮机组轴承系统的摩擦学设计、机器人离线编程系统HOLPS及其应用等。
科技发展至今，时代对机器的要求、对机械的要求，早已不像从前那么简单了。不同学科的交叉融合将不可避免地产生新的学科聚集。经济的发展、社会的进步与人类新的需求又对当前的学科产生了新的要求和期望，这种学科的聚集与对学科的期望，形成了科学的前沿。这种前沿也可以理解为已经解决了的课题和尚未解决的课题之间的界域。当然这个前沿是随时间和发展程度而向前推移的，这种动态前沿的前进将给人类带来更多的辉煌和希望。因为昨天的末解课题，明天会解决，而已解决的问题与更待解决的问题之间又将形成新的前沿。
多种学科的综合应用或称它们的集成，特别是包括了信息科学、材料科学、控制科学、生命科学、纳米科学、管理科学等科学与制造科学的交叉融合，组成了21世纪机械科学的主流和前沿，在这些现代科学的交叉融合，学科的集成过程中更会将前沿向前推进，更快地改变世界。具体而言，21世纪机械工程科学的重要前沿涵盖了各种制造方法学、制造系统与制造信息学、纳米机械与纳米制造学、仿生机械与仿生制造学、制造管理科中可重构制造系统之间的交叉融合与集成。
目前，我国的经济与制造技术在许多方面与国际水平相比还有着较大差距。如大型复杂机械系统的性能优化设计、机电产品创新设计、智能结构和系统、智能机器人及其动力学、特殊工况下的摩擦学、制造过程三维数值模拟和物理模拟、超精密和微细加工关键工艺基础、大型和超大型精密仪器装备的设计和制造基础、虚拟制造和虚拟仪器、纳米测量及仪器、并联轴机床、微型机电系统等领域，虽然做了很多研究，但许多与之相关的科学技术问题尚未解决。典型的诸如并联轴机床的精度、刚度等问题仍为国际性的难题。有关制造模式的研究目前尚处于摸索阶段，虚拟制造技术还仅限于仿真模拟。
设计制造的知识、信息和数据的获取、传递和处理所涉及的应用研究、生物制造、微型机械等领域与国际水平的差距还较大，任重而道远，迫切需要有识之士投身于机械学科的发展洪流之中，这里还有许多有待开发的领域，在这些具有前瞻性、交叉性、先导性、基础性和应用性的前沿课题研究中将会大有所为。
1.4主要专业知识学习和实践
机械设计制造及自动化包括了机械设计、机械制造和自动化三个方面内容。
大学中的课程大致可分为理论基础课、专业基础课和专业课三大类。机械类的理论基础课大致包括大学英语、高等数学、线性代数、概率论与数理统计、大学物理、大学化学、计算机基础、中国革命史、马克思主义哲学原理、毛泽东思想概论、邓小平思想概论、体育、法学基础等，这些课程为以后所学的各门课程打下理论基础。机械类的专业基础课大致包括机械制图、互换件与技术测量、理论力学、材料力学、机械原理、机械设计、机械制造基础、金属材料与热处理、电工和电子技术、模拟电子技术、微机原理及应用、控制工程基础、现代设计方法等，这些课程是从理论基础课向专业课过渡的中间课程，只有学完相应的专业基础课，才能进行专业课的学习。机械类的专业课大致包括金属切削原理与刀具、金属切削机床、机械制造工艺学、液压与气压传动、数控技术、计算机辅助机械设计、机械制造装备设计、机电一体化系统设计、CAD／CAM原理等。对于汽车与拖拉机、车辆工程、流体传动等专业方向，其专业基础课还有流体力学、工程热力学、传热学、燃料与燃烧、自动控制理论基础、现代测试技术基础、机电控制工程等，专业课还有内燃机学、车辆概论(包括车辆结构与车辆设计、汽车学)等。
在四年的本科学习期间，除以上介绍的理论基础课、专业基础课和专业课外，学生可根据自己的喜好选择学校设置的各类选修课，以扩展自己的知识面，开阔视野。通常开设的选修课有第二外语、现代机械工程、机械优化设计、内燃机设计、汽车车身结构与设计、有限元基础、机械振动学、企业管理概念、创新设计、技术经济学、工业产品造型、车辆传动、汽车造型、工业机器人，以及各类设计软件如CAD、模具设计等。以上课程，各学校、各专业视不同的具体情况和不同的要求可有不同的设置，有些学校还有其他最新课程设置，如虚拟制造等。
除以上课程设置外，机械类专业还有专业实践环节，包括实习(践)和课程设计，主要有人文社会实践、制图测绘、金工实习、电子实习、认知实习、生产实习、毕业实习、机械原理和机械设计课程设计、
机械制造工艺学课程设计、CAD综合应用课程、文献检索、毕业设计等。 2.材料成形及控制工程专业
材料成型及控制工程是材料、机械、控制、计算机等多学科交叉融合的工程技术专业，主要研究金属材料、非金属材料、超导材料、微电子材料及特殊功能材料的成型设备与工艺、成型过程的自动化与智能控制、质量检测和可靠性评价等。它以机械学和电子学为主干学科，主要学习机械设计与制造的基础理论，掌握金属、非金属材料成型的基础理论及各类成型模具的材料选择与设计方法。目前，许多院校把它分出详细的专业方向，如根据材料本身的性质，分为金属板料成型工艺及模具设计、塑料成型工艺及模具设计、纸浆模塑成型工艺与模具设计3个方向；依据材料成型的过程分工，分为材料成型与晶体生长、焊接成型及控制、模具与计算机辅助设计3个方向。
2.1专业方向和特点
材料成形及控制工程专业的培养目标是：培养具备机械热加工基础知识与应用能力、能在工业生产第一线从事热加工领域内的设计制造、试验研究、运行管理和经营销售等方面工作的高级工程技术人才。
该专业着重培养学生获得以下几方面的知识和能力：
(1)具有较扎实的自然科学基础，较好的人文、艺术和社会科学基础及正确运用本国语言、文字的表达能力；
(2)较系统地掌握专业领域宽广的技术理论基础知识；
(3)具有专业必需的制图、计算、实验、测试、文献检索和基本工艺操作等基本技能及较强的计算机和外语能力；
(4)具有专业领域内某个专业方向所必需的专业知识，并了解科学前沿及发展趋势；
(5)具有初步的科学研究、科技开发及组织管理能力；
(6)具有较强的自学能力和创新意识。
该专业的培养方向除了以铸造工艺技术及生产的机械化和自动化、塑性加工工艺技术及生产的机械化和自动化、焊接加工工艺技术及生产的机械化和自动化的主要目标外，还应大力研究对材料的热处理和化学处理等方面的理论和技术。
该专业研究通过对材料加热做各种不同的工艺处理，以获得所需要的不同使用性能、形状和精度。工艺过程中的温度环境与切削加工的常温环境有很大区别，材料可随温度的升高而产生结构上的变化，在某一特定温度下，施以热加工工艺，可以获得冷加工(如切削加工)工艺中不能获得的某些特殊性能，比如可以将毛坯变软，经冷加工后再变硬，可改变材料的强度、刚度等方面的性能。
2.2专业地位和应用
材料成形技术是机械制造业的重要组成部分，是任何机械的基础。它不仅是机械零件毛坯成形的基本途径，也可作为某些零件的最终成形的制造工序。材料成形工艺不仅可使原材料加工成符合一定形状要求的零件，还由于在材料成形过程中材料的内部组织、结构都将发生变化，从而影响到材料的使用性能。因此材料成形工艺担负着“成形”与“改性”的双重任务。材料的性能是保证机械零件使用安全、可靠、持久的关键，而热加工对成形件的性能影响非常大，因而对成形件的质量控制具有重要意义。没有成形设备的机械化、自动化、智能化做保障，保证成形件的质量是难以达到的，因此成形机械与设备
的设计制造技术也就成了成形工艺稳定性的基本保证。材料成形与控制工程在保证机械产品及产品质量上占有非常重要地位。
该专业在机械工业生产的以下几个方面发挥重要作用：
(1)根据国内外市场需求，设计相应的成形机械与设备或机电一体化产品，进而研制更新型的成形机械与设备；
(2)结合成形机械与设备的改造与设计，促进热加工新工艺的研究和开发；
(3)研制开发应用于成形机械与设备系统中的自动化技术；
(4)对热成形机械与设备的性能进行测试和分析，对热成形机械与设备加工质量及性能进行检测与试验；
(5)对材料成形机械与设备制造业进行技术经济分析和生产管理的研究；
(6)开发推广计算机在材料成形及控制工程领域中的应用。
材料成形及控制工程专业的学生，毕业后既可以在高校、研究院所等科研单位从事材料科学尤其是新型材料的研究与探索，也可以在公司、企业从事设备的开发和研制，还可以在机械设备进出口公司从事业务工作，以及在企事业单位从事专业管理工作。专业及知识面的拓宽，将促进更多的毕业生更快地融入社会的各个行业之中，发挥各自的聪明和才干。
2.3主要专业知识学习和实践
该专业的理论基础课主要包括大学英语、高等数学、线性代数、概率论与数理统计、大学物理、大学化学等，此外还包括一些必修课，如中国革命史、马克思主义哲学原理、毛泽东思想概论、邓小平思想概论、体育、法学基础等。必修的专业基础课主要包括机械制图、互换性与技术测量、理论力学、材料力学、机械设计基础、材料热力学、电工和电子技术、微机原理及应用、物理化学、材料科学基础、材料相变原理等。专业课主要包括热处理工艺学、陶瓷材料学、材料加热设备、材料热成形工艺、材料表面技术、材料热成形设备等。专业选修课主要有材料X射线测试与分析、材料电子显微分析、功能材料、材料物理性能、计算机在材料科学中的应用、复合材料、超微材料、精细陶瓷、锻压工艺及设备、材料CAD、粉末冶金等。专业实践环节主要有人文社会实践、金工实习、电子实习、生产实习、实践训练、机械设计课程设计、材料工程工艺设计课程设计、材料综合实践、文献检索、毕业设计等。
3.工业设计专业
工业设计专业属机械类中的第三个专业(可授工学或文学学士学位)。工业设计专业与前述的机械设计制造及其自动化专业的区别是，前者更倾向于工业产品的外形设计、广告设计、展示设计、企业形象设计和公共环境系统设计等，而后者则是以产品的使用性能、强度、刚度、结构、原理等方面为侧重点。当然，以工业产品的外形设计等方面为主要学习内容的工业设计专业，对学生的美术修养与绘画能力要求更高。
3.1专业方向和特点
工业设计专业以产品造型设计为主，同时涉及视觉传达和公共环境设计等，强调的是设计开发能力、设计实践能力、CAD应用和设计管理能力的培养。
工业设计成为独立专业的历史虽然并不算长，但它在工业领域中的作用越来越大。由最初着重于工
业产品造型设计，发展成为包括广告设计、展示设计、企业形象设计和公共环境设计等多方面形象设计的不可缺少的专业。理工与美术的结合适应了社会发展，更适应了产品的社会竞争。随着科学技术的迅猛发展，特别是高科技专业的迅猛发展，如计算机业和通信业等，经济贸易国际化的形成而带采的激烈竞争、工业发展和资源滥采而带来的世界范围内的环境污染，为工业设计专业提出了多方面的更高的要求。在今后的发展中，除保持原来的内容以外，将在多层次、各种技术的集成和绿色环保等多方面的综合要求下，担负起更艰巨的重任。
该专业毕业生应获得以下几方面的知识和能力：
(1)具有较扎实的自然科学基础，较好的人文、艺术和社会科学基础及正确运用本国语言、文字的表达能力；
(2)较系统地掌握专业领域宽广的技术理论基础知识，主要包括工业设计工程基础、设计表现基础、设计基础、设计理论、人机工程、设计材料及加工、计算机辅助设计、市场经济及企业管理等基础知识；
(3)具有新产品研究与开发的初步能力，有较强的表现技能、动手能力和美学鉴赏能力及较强的计算机和外语能力；
(4)具有专业领域内某个专业方向所必需的专业知识，了解其科学前沿及发展趋势；
(5)具有初步的科学研究、科技开发及组织管理能力；
(6)具有较强的自学能力和创新意识。
3.2专业地位和应用
工业设计专业的主要内容是工业产品设计，包括设计理念、设计方法、造型材料和工艺、机械与结构、计算机辅助设计，同时也兼含现代广告设计、展示设计、企业形象设计和环境系统设计等内容。 该专业学生主要学习工业设计的基本理论与知识，具有应用造型设计原理和规则处理各种产品的造型与色彩、形式与外观、结构与功能、结构与材料、外形与工艺、产品与人文、产品与环境、产品与市场关系的基本能力，并将这些关系统一表现在产品的造型中。
工业设计专业的毕业生就业门路宽、适应能力强，在电视台、广告公司、演出公司、展览中心等单位，他们工作得心应手、尽显才华，在像联想、长虹、康佳、诺基亚这样专业技术性很强的公司，他们也都有一席之地，并胜任工作。
3.3主要专业知识学习和实践
该专业的理论基础课主要包括大学英语、高等数学、线性代数、概率论及数理统计、大学物理、大学化学、设计概述、设计简史等，此外还包括一些必修课，如中国革命史、马克思主义哲学原理、毛泽东思想概论、邓小平思想概论、体育、法学基础等。专业基础课主要包括工业设计概论、机械与结构设计、人机工程在设计上的应用、计算机基础、工程制图基础、电路和电子技术、绘画透视、基础素描、色彩写生、立体构成、速写、设计素描、三维形态设计与模型制作、色彩构成、市场调查等，其他还有设计方法论、图案、计算机辅助图形设计、文字与标志设计、设计程序、产品设计及模型表现等。专业课主要包括电子产品设计、虚拟产品设计、产品包装设计等。专业选修课主要包括产品摄影、色彩设计、室内设计、专业外语、设计分析、市场调查、效果图、设计管理、艺术欣赏、设计心理、灯具设计、应用印刷、广告设计、展示设计等。专业实践环节有人文社会实践、金工实习、生产实习、色彩写生、毕业设计等。
4.过程装备与控制工程专业
过程装备与控制工程专业属机械类的第四个专业，其主要由化工设备与机械专业经过拓宽专业领域范围和扩展专业内容演化发展而来。该专业既是适应国民经济发展、顺应高等教育改革变化而构建的面向21世纪需要的新专业，又是为我国经济建设的发展，尤其是为我国化学工业的发展立下汗马功劳的原化工设备与机械专业的演变发展的结果。
4.1专业方向和特点
过程装备与控制工程专业既有化工机械专业较为长久的历史，又有经过拓展充实的新的专业面貌。该专业将面向化工、石油、能源、轻工、环保、医药、食品、机械及劳动安全等部门，培养具备化学工程、机械工程、控制工程和管理工程等方面的知识，能够从事工程设计、技术开发、生产技术、经营管理以及工程科学研究等方面工作的高级工程技术人才。相比过去的化工设备与机械专业方向，新名称下 的专业拓宽了面向行业范围，由化工设备与机械领域拓展为九个行业，由过去的设计、制造、研究、运行、管理老五大任务，变为工程设计、技术开发、生产技术、经营管理、工程科学研究新五大任务。 过程装备与控制工程专业中的“过程”(工业)是指处理流动型材料(如气体、液体、粉粒体等)，以改变物料状态或物理与化学性质为主要目的的工业。过程装备与控制工程专业中的“装备”一词，其内涵大于装置和设备两词。根据有关资料对其内涵的解释，共同完成一个任务的一组设备为装置，生产用装置与其他辅助装置的总和称为装备。该专业不仅要掌握单独设备的设计应用，还要研究与解决设备与设备之间在生产中的联系，以及生产设备与非生产装置之间的联系。过程装备与控制工程专业中的“控制工程”，要求的程度主要有三：其一是掌握控制工程学科的基本理论、基本知识；其二是掌握控制技术；其三是了解理论前沿。从这三项要求可知，该专业对控制工程的要求为对常见的过程设备，如流体输送设备、传热设备、传质设备及反应设备等，可进行操作控制，能够选择控制元件，进行控制系统的设计。
过程装备与控制工程专业具有区别于其他产业机械的显著特点。首先，过程装备(例如化工装备)的设计、研究、开发、制造和运行，都与装备内部的物理的或化学的过程密不可分，与其外部所提供的环境条件密不可分。其次，由于装备运行工艺过程复杂多样，有大到千万吨级的巨型炼油装置系统、百万吨级的大型烯烃成套系统，小到数吨级高纯度精细化工产品装置系统及涉及人造血浆制备系统等，这就要求从事过程装备的设计、研究、开发的技术人员必须同时具备“过程”与“装备”两个方面的知识基础。
随着现代科学技术的进步与发展，大型化、精细化、自动化的过程装备中，流程参数(如温度、压力、流量等)与过程的进行必须精确地自动控制，这样才能达到装备高效、安全、可靠地运行。过程装备与控制工程专业将“过程”、“装备”与“控制”三个相关学科(例
如化工、机械、控制)紧密地结合在一起，充分体现出21世纪技术发展的方向，也展现出过
程装备与控制工程专业“过程(化工)、机械、控制”三位一体的专业特点。
4.2专业地位和应用
化工机械专业改造为过程装备与控制工程专业之后，专业面拓宽，覆盖了原有化工设备与机械专业，以及真空技术与设备、制冷与低温技术、液体机械与流体工程、天燃气储运工程、制糖工程、油脂工程、
纸浆造纸工程、制药工程等专业的部分范围。这些专业可以算作“过程”工业的一部分，化学工业在这些工业中占有较大的比重。不论哪个工业部门，生产装备都是其行业的支柱，由此可见，该专业仍然会在其对应的行业范围内占有重要地位。
过程装备及控制工程专业的设置是经过多方调研和反复论证之后才确定的。在修订新的专业目录工作之初，原想将化工机械专业划归机械设计制造及其自动化专业。一些院士、专家和各高校教授与负责人从专业特点和重要性出发，提议教育部将其改为现在的专业名称。教育部接受了各方的建议，在机械类专业中保留了此专业。这个小小的故事也说明了该专业在国民经济中的地位，说明了化工机械专业经过改造后与国家工业体制、国民经济发展的需要、我国高等教育体制改革是相适应的。
该专业的应用范围是广泛的。首先，化工设备与机械专业的毕业生已经走出单纯的化工机械或化工行业，每年仅有10％的毕业生留在化工机械制造行业工作，85％以上的毕业生进入化工、轻工、以及其他各行业工作。教学内容变更后，其知识能力结构从“化工＋机械”扩展为过程工业、机械、控制和管理四个方面，更加符合整个过程工业的需要。
4.3主要专业知识学习和实践
过程装备与控制工程专业的特点是“过程”、“机械”、“控制”三结合。理论基础课和前几个专业大致相同，主要的专业基础课和专业课有物理化学、化工计算、化工原理、工程热力学、流体力学、粉体力学、计算机控制技术、计算机应用技术、化工装置设计、控制与管理技术等。各学校在拟定教学计划时，略有差异。各门课程在四年的学习中形成几条知识线：由政治理论系列课程组成思想教育一条线；由大学英语、科技外语、专业外语、文献检索等课程组成外语学习和应用一条线；由机械制图、计算机制图、工程力学、机械原理、机械设计、工程材料和机械制造基础等课程组成机械设计一条线；由化学、物理化学、化工原理等课程组成化工基础一条线；由大学物理、电工学基础、电子学基础以及过程控制基础等课程组成电控基础一条线。按照教学改革中的要求，专业课一般开设化工机械、过程控制基础、化工单元操作与设备等，此外还有有限元、断裂力学等选修课。
该专业的主要专业基础课和专业课有：
(1)化工技术基础课群，包括物理化学、工程热力学、化工原理，主要学习化学工程原理、化学热力学的溶液、相平衡理论以及节能技术的原理，其中化工原理是最为重要的化工基础课程，它主要讲授传质单元操作、流体流动时的理论计算和各种传热过程的基本理论。
(2)电学及控制基础课群，包括电路与电子技术、控制系统设计、仪表与测试技术等，主要学习电工与电子学方面的基础知识，学习怎样测量过程装备中的温度、压力、液位等技术参数以及常用的控制系统的结构、原理特点和适用场合，学习典型单元设备(流体输送设备、传热传质设备以及化学反应器等)的控制方案等。
专业课包括过程装备设计和过程机械等课程，各学校采用名称差别较大，也有一些学校在课程名称上仍用化工容器设计、化工设备设计、化工机器等名称。在学习化工用设备及机器的基础上，扩大到其他过程行业。专业课主要学习如何设计这些专业的生产设备和机器，学习如何将这些装置组成一个成套设备。
专业课除了必修课外，开设的选修课较多，例如压力容器安全技术、化工流体密封、化工机械制造、成套设备可靠性、投资决策和成本管理、制冷技术等，各院校根据自己的科研方向和成果以及学科特点
机械工程学科简介 开设选修课或讲座，主要为开阔学生眼界，使他们了解最新技术发展状况。 11
实践环节也是过程装备与控制工程专业学生获得工业生产基础知识、锻炼动手能力、掌握基本科研方法的重要环节，其中包括单独设立的实验课，如物理实验、电工电子实验等，也有了解各种机械加工手段的金工实习。实践环节中还有认知实习、生产实习以及与毕业设计相结合的实习。
一些了解机械工程学科发展、现状与发展趋势的文献：
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列为20世纪机械工程方向前十位的杰出成就分别为：汽车、阿波罗登月、发电、农业化、飞机、集成电路、空调和冷藏、CAD／CAM／CAE技术、生物工程、编码与标准化，无一不是机械工程专业化和综合化的体现。