在明尼苏达大学就读是怎样的体验？第1页

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我本科就读于明大化工系，故请允许我擅自偷换一下概念，将讨论的话题转入到在明大化工系就读是个怎样的体验，写点个人之愚见，聊作补充。

作为明大的王牌专业之一，明大化工系在全美享有盛誉。事实上，明大是真正意义上的现代化学工业的发源地。化学工业起步和繁荣于石油的炼制，并从人造橡胶、化纤、聚乙烯等高分子材料的发明和工业化起开始大跨越式发展。然而，直到上世纪50年代以前，人们对化工领域的认识基本来自于纯经验，极少有系统性的理论被发掘出来用于解释化工中普遍存在的传热、传质和流体力学现象。当时，许多大学虽已成立化工系，但从课程的设置到教学方法均基本照搬照抄化学系，完全不能算是一门独立的工程学科。1950年代后，明大化工系Neal Amundson教授首次将数学方法引入到化工上来，从而开辟了作为一个独立学科而存在的化工的新纪元，同时也奠定了明大在化工领域中的地位。他建立的许多著名理论和模型已成为全世界任何一本化工传质或反应工程教材的经典章节，如固定床吸附/反应中溶质/催化剂的扩散现象（即著名的Lapidus-Amundson模型）[10]、非等温连续搅拌反应器（Non-isothermal CSTR）的多重稳态等[11]。Amundson教授同时是一位独具慧眼的伯乐。在他担任化工系系长的任内，聘用了许多后来的大牛，如Rutherford Aris, Lanny Schimdt, Edward Cussler, Kenneth Keller, Chris Macosko等等（这些都是用Wikipedia能搜到词条的人）[4]。在这些前辈们的合力下，明大化工系在上世纪60-80年代成为当之无愧的全美第一，而Amundson也因为他卓越的贡献被后人称为"现代化工之父"[5]。历经岁月，由于种种客观原因（严酷的自然环境以及作为公立大学没有私校有钱等），化工系排名有所下滑，但根据最新公布的US News的权威排名，明大化工系排名仅次于麻省理工学院，与加州理工学院和加州大学伯克利并列全美第二[9]。她仍拥有众多世界顶尖的教授，包括7名美国科学院/工程院院士，以及充沛的科研经费和强大的科研实力。

那么在这样的一个我们称之为具有"优秀传统和光明前途（a heritage of excellence and a promising future）"的系就读究竟是什么样的感觉呢？这是一个很难用三言两语回答的问题。我愿意开一个头，仅作抛砖引玉之用。

首先是课程的高强度、高难度和整个专业的高淘汰率。在本科课程的设置上，化工系延续了自身在传统化工领域（即传递过程和反应工程）上的优势和重视理论研究的特点。如化工系学生的第一门入门课CHEN 2001: 物料与能量衡算，是直接从线性分析和自由度分析开讲的。每年上这门课的人都会遇到一道作业题，是对一套复杂的化工生产装置所进进出出的几十种物料做物料衡算，我们那年最后得到了一个67乘67的矩阵，并要求我们求解这个67乘67的线性系统。我还记得当时我腾出了一整天的时间，什么也不干，就埋头在电脑前一遍遍地算，光是把coefficient矩阵的4489个elements准确输入到MATLAB里，就花了几个小时的功夫。最后求解的时候毫无意外地出了bug，只好又是debug又是做自由度分析看是不是矩阵线性相关了有木有！这门课的midterm也是巨难，许多人拿了0分，更多人则不堪打击，直接退出了化工系。据估计这门课中途退选及挂科需要重修的人占到了总人数的近一半。课堂纪律也是十分严明，上课期间要求绝对安静，连举手问教授问题或问旁边同学问题也是不被允许的，因为这会拖慢课堂进度。我记得有一次一个坐在前排的同学在上课途中从裤袋里拿出了手机（貌似只是看了看时间），教授不由分说冲上来，一把抽出同学手里的手机，直接往他的脸上重重一甩，并令他"马上出去（get out）"。这种在别人看来属于极度不尊重学生的侮辱行为，在化工系似乎已经司空见惯。这或许要归结于系里教授承受的巨大的教学和科研压力。

那次作业后，大家画了这样的暴漫以示纪念。

大三开始，节奏陡然紧凑起来，常常是连续从上午八点一直上到下午两点而没有午饭时间，像我这样的人中途下课基本都不会离开自己的座位，因为前面的教授基本都会拖堂，而后面的教授还要提前开讲，短短15分钟休息时间基本就剩不下多少。传递过程是由美国工程院院士、原美国化学工程师学会主席、著名的传质学泰斗Edward Cussler教授主讲，他风趣幽默、学识渊博，为了讲授流体在粘滞层中的流动可以不顾自己70多岁的身体，趴在地上，嘴里说着“Imagine I am a particle...”，也时常讲到兴起处，一个健步跨过讲台，爬上前排学生的桌子继续讲课。记得有一次，他为了向我们形象地讲述湍流时流体的运动形态，特地搬来了一幅家里藏着的一幅现代派油画（上面的混乱笔触很像流体湍流时的样子），讲着讲着讲到了这幅画的历史，不禁声泪俱下（这幅画是他的叔叔买的，他的叔叔在二战时被关押在奥斯维辛集中营并被残忍杀害）。可以说，他的授课不仅充满了知识的闪光，更有人文的熏陶。不只我一个人发自内心地坚信，上他的课是一种无与伦比的享受。曾经在rate my professor上看到一个关于Cussler教授的评语，说“其实，不管用什么方法讲授，传递过程都是化工里最难最复杂的学科，Cussler教授的考试和作业也很变态，我也没能够最终拿到一个好成绩，但这一切都不能改变我对教授的崇拜和认为他是明大最好的教授的看法”。Cussler先生是我本科遇到过的最好的教授没有之一。我在此祝愿他身体健康。

化工热力学由David Morse教授讲授，他曾在哥本哈根大学担任著名的Gauss Professor，故而上课时会不时冒出些德语。他也是个不折不扣的机关枪，讲起话来写起板书来速度极快，我们只有埋头抄笔记，整节课没有丝毫空闲。我们班曾有学生在他的课堂上用活动圆珠笔做笔记，因为写得实在太快，突然笔里面的弹簧飞出去了，整个笔也散了。曾有人在他的某堂课上计算，当课进行到一半的时候（25分钟），Morse教授一共用了19块黑板（包括擦了再用的，一块黑板和国内高中教室的黑板一样大），这人实在按捺不住内心的“激动”偷偷发了一条朋友圈，结果在朋友圈的最后写道“趁着编辑朋友圈的功夫已经写到第21块黑板了”。但不得不说，他的课严谨而充实，许多知识点我们都进行了难度上的加深和广度上的拓展，我后来在别的学校上研究生级别的化工热力学时，发现很多东西Morse教授已经讲过了，比如在对departure function、Legendre transform等的讨论时，他已经站在了很高的高度。

明大化工系的本科生课程，均由系里相关领域最好的教授担任主讲。在我本科四年当中，有幸能被系里所有6名美国两院院士教过。其中包括：时任化工系系长，著名的嵌段共聚物（block copolymer）领域大牛Frank Bates教授担任了材料科学导论的主讲；传质领域特别是中空纤维膜（hollow fiber membrane）领域的大牛Edward Cussler教授担任了传递过程和过程控制两门课的主讲；反应闪蒸过程和毫秒反应器的发明者，同时也是可再生能源领域的领军人物Lanny Schmidt教授担任了可再生能源概论的主讲；流变学泰斗，《大分子》杂志和《Langmuir》杂志的编委之一的Chris Macosko教授担任了化工导论的主讲之一。除此之外，与其它学校通常由研究生助教带小型讨论课所不同的是，明大化工系的讨论课也时常由教授们主讲。例如我的材料工程导论的小课便仍由系长Bates教授主讲，传递过程和过程控制的讨论课也是由Cussler教授主讲。理论上来说，只要没有时间上的冲突，所有化工系的课程你都可以选择主讲教授担任你的讨论课主讲。

不过要说最变态的课程，就要数明大化工系的王牌课——单元操作实验了。在我们上这门课（应该说是两门，两个学期上，分初级和高级）之前，就已经从学长学姐那听说了无数关于这门课恐怖的传言，如挂人率巨高，实验报告平均分巨低，教授巨变态等。但当我们真正开始上这门课时，才真正意识到我们绝非危言耸听。课程大纲和第一个实验的准备材料通常在离开学还有一个月时就发邮件通知学生了，三人一组，每组进行实验的时间和顺序都不尽相同，有些运气不好的组开学第一天就要做实验。有些组员相互间都不认识，这就逼迫着组员不得不缩短寒暑假，提前回学校meeting。由于一个实验只有两次机会，而教授对单元操作设备的构造和实验具体步骤绝对保密，需要大家进实验室后自己临时figure out，导致我们必须做到一次成功，故而前期准备工作显得尤为重要，需要我们将所有可能出现的状况和应对方法都事先考虑清楚，并将一次实验中的时间分配精确到分钟。整个大三下和大四上两学期，我平均每天的睡眠时间小于5小时，并和其他一百多位同学一样，至少有20天彻夜不眠写报告。如果你在凌晨4点走进明大任何一个理工学院的机房，你会发现基本上只有化工系的同学在里面苦逼。大家一起奋斗，为了报告不吃不喝不睡的拼劲，现在想起来，还挺值得回味的。单单讲这门课的变态，我能开一个讲座讲三天三夜。随便举几个小例子吧：

1. 平均每篇报告的页数是50-70页，词数1万词以上。满分200分，最惨烈的精馏塔实验报告，平均分只有50/200，作为负责放大设计的planner，经常出现写了十几页拿0分的情况。这课开了几十年，培养了几千人，但没人知道某个实验真正应该怎么做，因为教授从来不公布正确的design方法或实验步骤！包括已经毕业的我，还不知道到底某个实验应该如何scale up。导致这种怪象发生的原因有很多，但最主要的原因在于每个实验的独立变量和控制变量太多，实验时可能出现的突发状况也太多，因此同一个实验可以有无数种做法，全凭小组自己根据实际情况优化。比如，某组在摸清管路、引流、调阀以达到稳态等前期工作上若花时间过多，以至超出了实验前小组通过要径法（CPM）讨论出的时间，那么在这时候，作为整个实验决策核心的planner就需要和负责具体操作的experimenter进行沟通，在弄清实验和取样顺序条件下，临时调整实验进度，有时不得不在权衡利弊后冒险放弃某些取样和数据点。甚至有些实验，同一个组用同样方法上午做和下午做，结果也会不一样（实验室的室温和室压对某些实验影响颇大）。这一切都需要我们自己进实验室之后摸索，教授事先不会透露半点信息。

这是我们9个实验的其中一个——“精馏塔”的工艺流程图（PFD）。这张PFD是由我们进入实验后经过细致比对确认后自己画出来的。上面的阀门全部由手动控制，一个小小的失误就会导致整个系统稳态的打破。当我看到全美其它化工top10学校的实验都是由DCS自动控制，学生只需要按一个键然后记录数据就可以完成实验的时候，不由得哀吾生之多艰。

2. 负责这门课的总教授（是的，这门课由6个教授联合执教，足见其分量之重）会经常在大家做实验的时候过来巡视。为了尽可能模拟化工厂出现的各种突发状况，他会在巡视过程中，趁人不注意把某个阀门关掉，从而人为破坏了系统稳态，以考验小组处理突发状况的应变能力。有些实验本身系统稳态就很难达到（坑爹的双效蒸发！！！），阀门又多，还隐藏在各种角落（双效蒸发有63个阀！），教授只要动其中任何一个阀，稳态就被打破了，物料和能量都不平衡了，整个实验就废了。但教授总是乐此不疲。后面大家学乖了，每次只要教授一进来，所有人放下手中的活盯着教授的手，教授走到哪人就跟到哪，以防他又碰某个阀。后来把教授都惹毛了，放下狠话：“我以后都不会再管你们了，即使爆炸了也不关我的事，你们自求多福。”

3. Presentation是这门课的重要组成部分，主要是向教授汇报本小组对该次实验的理论认识（如涉及到的化工原理知识）、初定的实验步骤、以及自己的CPM（精确到小组里每个人）。但实际上，不论准备多么充分，每次presentation的主题只有一个，那就是被教授和助教骂...教授骂什么的都有，学期第一次汇报的时候，教授一般会说“你们做的是bullshit，赶紧退课吧，不要在化工系待了”；学期中的时候，教授则会说“你们做的是bullshit，赶紧退课吧，否则你们三个人都得挂”。即便如此，我们还是必须尽全力准备，否则教授甚至可能当面扔东西摔门而走。因为如此，几乎每年都会有学生因为连续准备某次实验的presentation连续几天不吃不喝不睡结果在presentation的时候晕倒送医的事情发生。我们这届是一个越南女生，上午晕倒下午还要继续做下一个实验，她向教授请示能否不做，教授回复说“你如果不做，这门课就直接不及格”，她于是不得不抱恙进入实验室做实验。期间她又头晕了，连助教都看不下去了，招呼她悄悄到实验室的非实验区域吃一个苹果以缓解症状。结果她还是被教授发现了，教授明确表示：“No food or drink is allowed in the lab，如果你要吃，请你出去。”

4. 因为挂人太厉害（大三下的junior lab又挂了好不容易熬到大三的学生的四分之一，大四上的senior lab还要继续挂人），这门课的变态引来了当地媒体的关注，并上了校报[3]。被采访的学生声泪俱下地表示，自己“每次写报告都aim for perfection, but only expecting not to fail”。而化工系系长则说，“You are either right or completely wrong, because there is no partial credit in real life，所以系里将继续按照更加苛刻的指标要求学生”。

5. 这门课除了实验部分，还有每学期两次的理论考试。教授第一次上课时就告诉了我们，考试只有两道题，一题考泵的计算一题考换热器的计算。学过化工的都知道，泵和换热器是两个最最基本的化工机械，照理来说，这种题应该分分钟拿满分了吧。如果这样想，那就真的是too simple, sometimes naive了。记得第一次考试时，见到题目的我们马上傻眼了，第一题确实有个泵，但除此之外还有茫茫管线，一会上一会下，一会通到敞开储罐一会又连到密闭储罐（对应着压强究竟算表压还是大气压），究竟在哪里画控制体积才能简化问题？英制公制单位并存，换算的时候乱得像坨翔。第二题呢？好吧，确实是换热器，可就在这换热器里的流体同时进行着液相升温、泡点沸腾、汽相蒸发和冷凝四个物态变化，那么每种过程分别对应了多少换热面积？主要机理是对流还是传导？如果是对流的话，是自然对流还是强制对流？一系列问题让我们根本无从下手。最后平均分，25/100算高的。下一次考试，下下次考试，又是两道一样的题目。可是直到我们毕业，都没有人真正知道正确的思路究竟是什么。同样的考试题目已经给了十几届学生，每次大家都是糊里糊涂来，糊里糊涂走，因为教授对正确答案完全保密。

惊悉2016届的理论考试平均分创下历史新低——8分！

6. 我们这届senior lab课正式结课的那天，大家在教室开起了香槟，并一同去附近的酒吧庆祝，更是在晚上燃放起了烟花，不是因为自己取得了好成绩，而仅仅是因为自己在这门课上终于幸存了下来。恐怕整个明大都没有那门课能够像这门一样，让学生恐惧到如此地步，以至于连完整地把这门课上完都值得大家如此欢庆。

附远古图片一张——单元操作实验课（初级）结课后的庆祝活动通知。小字描述意为：“该活动旨在庆祝您在经受住本课的变态打击和奇葩教授们的压迫后成功幸存。”

可以说，从大二开始，特别是从大三开始，一直到大四上结束，我和其他同仁们一道，都生活在巨大的阴影下，担心着自己会不会被踢出化工系。即便到了大四下学期，大家的课业压力也只是减轻了一点。每年的5月16日是理工学院毕业典礼的时间。可我们在5月16日当天上午和下午各有一个期末考试，考完试匆匆换好学士服去参加毕业典礼，典礼期间还在复习第二天的另一门考试（没错！我们毕业典礼后还有考试，也就是说，如果你不幸挂了科，毕业典礼就白去了，明年再来吧！）。参加完毕业典礼的我完全不敢进行任何庆祝活动，而是凌晨3点半爬起来继续复习量子力学考试。这就是化工系奇葩的课程设置，让同学们不到最后一天，一刻也不能放松。

有日历为证！

（不过话说，毕业典礼那天，当主持人宣布到“Candidates for the Degree of Bachelor of Chemical Engineering”的时候，全场爆发出了宣布其它系时所没有的极其热烈的掌声，令众化工学子们刹那间发自内心地觉得“our hard work is highly recognized and our effort has been well paid off”。那天的掌声和众人的欢呼声，大概一辈子都会记住。）

除了紧张的课程，几乎每个化工学子都在大二或大三开始进入到某个化工系教授的研究组里做起了科研。巨大的科研压力也使我们不堪重负。我跟随的是全球沸石领域的顶尖人物Michael Tsapatsis教授，这个团队由20多人组成，我则受一个印度大神研究生的直接指导，从事分子筛的膜分离研究。这个印度大神研究生阶段发表了两篇Science，我大三下的时候他博士毕业了，在自己组做了一年的博后之后，现在到了MIT做博后，前途无量。大神研究生自己干起活来就不要命，经常从早7点一直做实验做到晚10点，给本科生分配起任务来也是毫不含糊。我从大二上开始，每周除了上课外，花在科研上的时间至少15小时，大二大三寒假和大二暑假更是全职投身实验室，每天工作10小时以上。有时候课业任务紧，只好晚上来实验室工作到凌晨。到大四时，我已经可以独立开展一个研究课题了，在这期间，也与大牛合写了一篇论文，发表在了AIChE Journal上（化工界较好的综合性期刊）[8]。

（2015/2 消息：Tsapatsis教授刚当选为美国工程院院士[2]。化工系两院院士数增至7位。）

在科研方面，比我用功的人还有很多，我知道一位比我高一届的学长，任何时候见到他，他都基本上在机房奋战或在去实验室的路上，晚上也经常睡在组里的办公室，属于一有时间就泡在实验室的那种。即便是大四毕业的那个暑假，他依然没有回国，而是继续留校做足了三个月科研，然后直接去新学校开始读PhD。我还有一位大四的学弟，最近在PNAS上发了一篇一作[7]，拿了67届American Physical Society (APS)年会上的Gallery of Fluid Motion Award [6]，还被Discovery频道采访。我们这届的老美大神，高中时就来明大做起了科研，本科阶段发表了三篇一作，一篇二作，均在他研究领域的顶尖期刊Biomicrofluidics和Macromolecules。这样的例子数不胜数。大家都好像卯足了劲，拼了命地往前冲，无论是在科研还是在课程上，都拥有充沛的经历和巨大的能量。这在其它系大概是不多见的。

大四结束后，大家都有了好去处，老美们纷纷进入了埃克森美孚、BP、壳牌、3M、陶氏化学这样的公司，少数热心于学术的老美则进入了MIT、普林斯顿、斯坦福、伯克利等研究生院读博。中国学生则100%读博，刷新了学术新记录。可惜的是，明大化工系为了防止暗箱操作，也为了不断吸收新鲜血液，禁止本校本科生申请自己的研究生院。这项政策对美国学生的影响不大，但对国际学生则造成了一定影响。国际学生在学术成绩、科研能力和教授的推荐信上丝毫不输美国学生，但由于申请美国国家科学基金会（NSF）的研究生基金（对申请研究生院有巨大加分）需要申请人拥有美国国籍或是永久居民，一下把所有国际生拒之门外。再加上大三暑假老美们纷纷去公司实习，但大多数公司却不招收国际学生，导致我们在工业界的经历又比老美逊一筹。种种原因导致中国学生虽然100%读博，但去到的学校在化工专业的排名基本都落后于明大。这可以算是在美国读化工本科不得不考虑的负面效应之一。

（2015/1 消息：2015届有同学成功收到MIT、加州理工、伯克利的PhD offer，热烈祝贺他们！！终于给中国人长脸了！）

其次，化工系对学生GPA的刻意压低也是导致包括老美在内的化工系学生没能在顶尖学校占据更多席位的重要原因之一。众所周知，许多美国大学，特别是常青藤盟校等顶尖学校，普遍存在着grade inflation（GPA通胀）的现象，即毕业生的平均绩点越来越高[12]。在许多大学的许多专业，毕业时满绩已经不再是不可企及的了。造成这种现象的主、客观原因有不少，我对此不便评论。但据我所知，明大整体的grade inflation形势并不严重。明大化工系更是如此，毕业生的平均总绩点常年维持在2.8以下[1]。可以想象，抛开课程难度和竞争激烈程度，单单从数字上看，一个明大化工系的3.0毕业生，在明大已经属于above average的水平，但如果这个成绩放在其它学校一个平均绩点在3.2的化工系里看，该成绩则是below average。从系里或学校的角度看，对学生学术水平的严格把关对系/学校的声誉是有利的，但对学生而言，却对他们找工作或申请研究生院是不利的。我当时请教化工系研究生院的招生负责人，问他们怎么处理这种情况。他的回答很无奈，那就是他们在筛查GPA时只看GPA的数字，而并不会对你来自哪个学校做相应的权重考量（我也可以理解，这项工作的难度和量都很大，不现实）。这是在明大就读化工的另一个负面效应。

最后做一个总结。

的确，我们经常有事没事就诅咒化工系，希望化工楼某天被炸，希望上课的时候有火警大家全疏散，希望时间退回到大二时告诉那时的自己化工是个坑千万不要选，也时常自黑称自己为“化工狗”、“搬砖/洗试管/制造爆炸的命”，但不得不说，任何人如果经过了化工系的磨练，都应该具备了承受今后人生中几乎任何大风大浪的能力。明大化工本科的严谨扎实的学风，为我们今后从事任何与化工相关或不相关的工作都打下了坚实的基础。如果你喜欢挑战，喜欢那种和众多人一起为了一个共同目标奋斗的感觉，并想要接触到全球化工领域最尖端的科研和最牛的教授，欢迎来明大化工系，享受历经磨练但酣畅淋漓的大学四年。

这篇文很早就想写了，可惜一直没有时间。但还是想趁着记忆还算新鲜的时候，把发生在化工系的一些事情用文字的形式记录下来。说了那么多化工系，再说说明大本身吧。明大是一所好学校，至少比我现在所在的某村要好多了……来明大读本科的同学，你们的投资是性价比最高的，明大学费低廉（至少在我那个时候是这样），校内奖学金充裕，地处明尼阿波利斯-圣保罗都市圈，各类生活上的需求都能够得到满足，面对国际学生的工作（特别是商科类）机会较多，学校学术水平高声誉好，而且告诉你们一个秘密，不止一个教授告诉过我，明大在US News上的综合排名绝对是被低估了的，别被骗了，所以明大绝对是你们的不二选择。

前两天觉得无聊，于是登陆到明大课程主页乱翻，无意中翻出了大三时反应工程教授Prodromos Daoutidis在当时第三次考试前给我们写的一封信，里面引用了诺贝尔文学奖得主萨缪尔·贝克特的一句话，突然觉得很适合用来形容化工系的现实生活，就拿它来作结吧: