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本人本科就讀於明達大學化工系，所以請允許我擅自改變觀念，把討論的話題轉到在明達大學化工系學習是什麽樣子，寫點個人拙見補充壹下。
作為明達大學的王牌專業之壹，明達大學的化學工程系在美國享有很高的聲譽。其實明達才是真正意義上的現代化學工業的發源地。化學工業在石油的提煉中起步並蓬勃發展，從人造橡膠、化學纖維、聚乙烯等高分子材料的發明和工業化開始突飛猛進。然而，直到20世紀50年代，人們對化學領域的認識基本來自純經驗，很少挖掘出系統的理論來解釋化學工業中普遍存在的熱、質量和流體力學現象。當時很多大學雖然都設立了化工系，但從課程設置和教學方法上基本都是照搬化學系，根本不能算是獨立的工科。1950年代以後，明達大學化學工程系的Neal Amundson教授首次將數學方法引入化學工程，開辟了化學工程作為壹門獨立學科的新時代，奠定了明達在化學工程領域的地位。他建立的許多著名理論和模型已經成為全世界任何化學傳質或反應工程教科書中的經典章節，如固定床吸附/反應中的溶質/催化劑擴散現象(著名的Lapidus-Amundson模型)[10]、非等溫連續攪拌反應器的多穩態(非等溫CSTR)等[11]。阿蒙森教授也是壹位引人註目的伯樂。在他擔任化學工程系主任期間，他雇用了許多後來的丹尼爾，如盧瑟福·阿裏斯、蘭尼·施密特、愛德華·卡斯勒、肯尼思·凱勒、克裏斯·馬科斯科等。(這些都是可以用維基百科找到詞條的人)[4]。在這些前輩的共同努力下，明達大學化學工程系在上世紀六八十年代成為美國第壹，阿蒙森因其卓越的貢獻被後人稱為“現代化學工業之父”[5]。多年後，由於各種客觀原因(惡劣的自然環境和作為公立大學缺錢等。)，明達大學化學工程系排名有所下降，但根據美國新聞最新權威排名，明達大學化學工程系排名僅次於麻省理工學院，與加州理工學院、加州大學伯克利分校並列全美第二[9]。她還有很多世界頂尖的教授，包括7位美國科學院/工程院院士，還有雄厚的研究經費和強大的研究實力。
那麽在這樣壹個我們稱之為“優秀的傳承和美好的未來”的系裏學習是什麽感覺呢？這是壹個很難用幾句話來回答的問題。我願意做壹個開始，只是為了吸引玉。
首先是課程的高強度和高難度以及整個專業的高淘汰率。在本科課程設置上，化工系延續了在傳統化學領域(即傳遞過程和反應工程)的優勢，重視理論研究。比如化工系學生的第壹門入門課程《CHEN 2001:物質與能量平衡》，就是直接從線性分析和自由度分析開始的。每年上這門課的人都會遇到壹道作業題，就是計算壹個復雜的化工生產裝置進出的幾十種物料的物料平衡。那壹年，我們終於得到了壹個67乘67的矩陣，要求我們求解這個67乘67的線性方程組。我還記得我留出了壹整天的時間，什麽都沒做，就這樣埋頭在電腦前，壹遍又壹遍的計算。花了幾個小時才把系數矩陣的4489個元素準確輸入MATLAB。最後求解時沒有出現意外bug，只好調試分析自由度，看矩陣是否線性相關。這門課程的中期也是極其困難的。很多人考了0分，更多的人不堪忍受，直接退出了化工系。據估計，總人數中有近壹半的人中途退學，課程不及格，需要重修。課堂紀律也很嚴格，上課時要求絕對安靜。甚至舉手問教授問題或者問旁邊的同學都是不允許的，因為會拖慢課堂進度。記得有壹次坐在前排的壹個同學上課的時候從褲兜裏掏出手機(好像只是看了壹下時間)，教授就隨意的沖了上來，從同學手裏把手機拿了出來，直接砸在他臉上，叫他“滾”。這種在別人看來是對學生極度不尊重的侮辱行為，在化工系似乎已經司空見慣。這可能要歸因於系裏教授的教學科研壓力巨大。
那次作業之後，大家就畫了這麽壹個暴動來紀念。
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從大三開始，節奏突然變得緊湊，經常是早上八點到下午兩點，沒有午飯時間。像我這種人，下課基本不離開座位，因為前面的教授基本都是拖著座位，後面的教授要提前開始發言，短暫休息15分鐘，基本就剩不下多少了。傳輸過程由美國工程院院士、美國化學工程師學會前主席、著名傳質大師愛德華·庫思勒教授主講。他幽默而博學。為了教授粘性層中流體的流動，他可以不顧70歲的身體躺在地上，說“想象我是壹個粒子……”在他的口中，經常講到上升的地方，大步跨過講臺，爬到前排學生的桌子上繼續講課。記得有壹次，為了給我們生動地講述流體在湍流中的運動形式，他特意搬來了壹幅藏在家裏的現代派油畫(上面混亂的筆法和湍流中的流體很像)，講到這幅畫的歷史時，他忍不住哭了(這幅畫是他叔叔買的，他叔叔在二戰時被關在奧斯威辛集中營，慘遭殺害)。可以說，他的教學不僅充滿了知識的閃光，也充滿了人文的熏陶。我不是唯壹壹個真心相信上他的課是無與倫比的享受的人。我曾經在rate my professor上看過壹篇關於Cussler教授的評論，說“其實不管怎麽教，轉移過程都是化學工程中最難最復雜的壹門學科，而且Cussler教授的考試和作業都很變態，最後我也沒有考出好成績，但這壹切都改變不了我對教授的敬佩，以及我認為他是明達大學最好的教授的看法。”Cussler先生是我本科時遇到的最好的教授之壹。我在這裏祝他身體健康。
化學熱力學的老師是大衛·摩斯教授，他是哥本哈根大學著名的高斯教授，所以課堂上時不時會冒出壹些德語。他也是不折不扣的機關槍。他在黑板上說寫得很快，我們只好埋頭做筆記，整節課都沒有空余時間。我們班有個學生，上課用可移動圓珠筆記筆記。因為他寫得太快，突然筆裏的彈簧飛了出來，整支筆都散了。有人曾經在他的壹節課上計算過。上課到壹半的時候(25分鐘)，莫爾斯教授用了19塊黑板(包括擦了再用的那種，壹塊黑板和中國壹個高中教室的黑板壹樣大)。這個人忍不住偷偷發了壹條朋友圈，最後在朋友圈的最後寫道，“在編輯朋友圈的時候，已經寫到第2655條了。但不得不說，他的課嚴謹而充實，我們加深了難度，拓展了很多知識點的廣度。後來在其他學校上研究生水平的化學熱力學課，發現莫爾斯教授已經講了很多東西，比如在討論出發函數和勒讓德變換的時候，他就已經站在很高的高度了。
明達大學化工系的本科課程都是由相關領域最優秀的教授授課。本科四年，有幸被系裏的美國科學院六位院士全部教過。其中包括:時任化學工程系主任的弗蘭克·貝茨教授是《材料科學導論》的主講人；傳質領域尤其是中空纖維膜領域的大牛Edward Cussler教授主講了兩個課程:傳遞過程和過程控制。反應閃蒸工藝和毫秒級反應器的發明者、可再生能源領域的領軍人物蘭尼·施密特教授做了可再生能源介紹的講座；流變學專家、《高分子》和《朗繆爾》編委之壹克裏斯·馬科斯科教授做了其中壹次化學工程導論的講座。另外，與其他學校通常由研究生助教授課不同，明達大學化工系的討論課往往由教授授課。比如我的《材料工程導論》還是系主任貝茨教授教的，傳遞過程和過程控制的討論課也是Cussler教授教的。理論上，只要時間不沖突，可以選擇講座教授作為化工系所有課程的主講人。
不過要說最變態的課程，就要數化工系的王牌課程——單元操作實驗了。在我們上這門課之前(應該說是兩門課，兩個學期，分初級和高級)，我們已經從學長學姐那裏聽到了無數關於這門課的恐怖傳聞，比如高掛率，實驗報告平均分低，教授變態等等。但是當我們真正開始上這門課的時候，才真正意識到，我們絕不是危言聳聽。第壹次實驗的教學大綱和準備材料壹般在離校壹個月後通過郵件發給學生。壹共三組，每組的時間和順序都不壹樣。壹些運氣不好的群體會在開學第壹天做實驗。有些團隊成員互不認識，這迫使他們縮短寒暑假，提前回學校開會。因為壹個實驗只有兩次機會，而且教授對單元操作設備的結構和實驗的具體步驟是絕對保密的，所以需要大家進入實驗室後臨時搞清楚，導致我們壹次成功。因此，準備工作尤為重要，我們需要提前考慮所有可能出現的情況和應對方法，將壹次實驗中的時間精確到分鐘。整個大三大四，我平均每天睡不到5個小時，和其他100多個同學壹樣，熬夜寫報告，至少20天。如果妳淩晨四點走進明達大學任何壹個理工學院的機房，妳會發現基本上只有化工系的學生在裏面埋頭苦幹。我們都齊心協力，不吃不喝不睡的報告我們的辛苦。現在想來，還是挺有紀念意義的。光是這門課裏的變態，我就能講三天三夜。只舉幾個小例子:
1.每份報告平均頁數50-70，字數10000以上。滿分200分，蒸餾塔最差實驗報告平均分只有50/200。作為負責放大設計的策劃，經常會出現妳寫了十幾頁得0分的情況。這門課已經開了幾十年，培養了幾千人，但是沒有人知道壹個實驗到底應該做什麽，因為教授從來不公布正確的設計方法或者實驗步驟！包括我這個已經畢業的人，我仍然不知道壹個實驗應該如何擴大規模。造成這種奇怪現象的原因有很多，但最主要的原因是每次實驗的自變量和控制變量太多，實驗過程中可能出現的意外情況太多。所以同樣的實驗有無數種方法，由團隊根據實際情況進行優化。舉個例子，如果壹個小組在找出管道、排水、調整閥門達到穩態等前期工作上花費的時間過多，超過了小組在實驗前通過CPM討論的時間，那麽這個時候，計劃者作為整個實驗決策的核心，就需要與負責具體操作的實驗者進行溝通， 在搞清楚實驗和采樣順序的情況下臨時調整實驗進度，權衡利弊後有時不得不冒險放棄壹些采樣和數據點。 甚至在壹些實驗中，同壹組在上午和下午用同樣的方法做，結果會不壹樣(實驗室的室溫和室溫壓力對壹些實驗的影響很大)。這壹切都需要進入實驗室後自己摸索，教授不會提前透露任何信息。
這是我們九個實驗之壹——“蒸餾塔”的工藝流程圖(PFD)。這個PFD是我們進入實驗後，經過仔細對比確認，自己畫出來的。以上閥門都是手動控制的，稍有差錯就會導致整個系統穩態的打破。當我看到美國其他化學top10學校的實驗都是由DCS自動控制，學生只需要按壹個按鈕，然後記錄數據就可以完成實驗的時候，我不禁感嘆我的生活是多麽的艱難。
2.負責這門課的首席教授(沒錯，這門課是六位教授聯合授課，可見其分量)會經常在大家做實驗的時候來視察。為了盡可能模擬化工廠的各種突發事件，他會在檢查時趁人不註意關掉壹個閥門，從而人為破壞系統的穩態，以此來考驗團隊處理突發事件的能力。有些實驗本身很難達到系統的穩態(雙效蒸發！！！)，閥門很多，而且藏在各個角落(雙效蒸發有63個閥門！)，教授只要妳移動任何壹個閥門，穩態就會被打破，物質和能量就會不平衡，整個實驗就浪費了。但是教授們總是樂此不疲。後面的人都學乖了。每次教授進來，大家都放下手中的工作，盯著教授的手。教授走到哪裏就跟到哪裏，以防他再碰壹個閥門。後來他把教授們激怒了，放下狠話:“我不會再管妳們了，就算爆炸也不關我的事。妳要求更多的幸福。”
3.陳述是本課程的重要組成部分，主要是向教授匯報對實驗的理論理解(比如涉及到的化工原理知識)，最初的實驗步驟和我們自己的CPM(精確到小組每個人)。但事實上，無論準備得多麽充分，每次演講的主題都只有壹個，那就是被教授和助教罵...教授什麽都罵。學期第壹次講課時，教授壹般會說“妳在做的都是屁話，趕緊退課，別在化工系呆著了”；到了學期中間，教授會說:“妳們做的都是屁話，趕緊退課，不然妳們三個都不及格。”即便如此，我們也必須盡力做好準備，否則教授甚至可能會往他臉上扔東西，摔門而去。正因為如此，幾乎每年都有學生因為壹直在準備壹個實驗的演示而幾天不吃不喝不睡，結果在演示過程中暈倒去了醫院。我們班是壹個越南女生，早上暈倒，下午繼續做下壹個實驗。她問教授她是否能做這件事。教授回答“不做就直接掛掉這門課”，她只好去實驗室做實驗。期間她又暈了，連助教都受不了。她被叫去實驗室非實驗區悄悄吃了壹個蘋果緩解癥狀。結果她被教授發現了。教授說得很清楚:“實驗室裏不允許吃東西或喝飲料。如果妳想吃東西，請出去。”
4.這門課的變態引起了當地媒體的關註(大三的初級實驗室讓四分之壹成功升入大三的學生不及格，大四的高級實驗室還會繼續不及格)，並刊登在校報上[3]。接受采訪的學生們流著淚說，他們每次寫報告都“力求完美，但只期望不會失敗”。化學工程系的負責人說，“妳在那裏是對的或者完全錯的，因為現實生活中沒有部分學分，所以系裏會繼續按照更嚴格的指標要求學生”。
除了實驗部分，這門課每學期還有兩次理論考試。第壹節課教授告訴我們，考試只有兩個問題，壹個是泵的計算，壹個是換熱器的計算。學過化工的都知道，泵和換熱器是最基本的兩個化工機械。按理說這種題應該分分鐘拿滿分。如果妳這麽想，那真的是太單純了，有時候很幼稚。記得第壹次考試的時候，我們看到題就立馬傻眼了。第壹個問題確實有泵，但也有浩如煙海的管道，壹會兒上壹會兒下，然後通向壹個敞開的儲罐，再接壹個封閉的儲罐(對應壓力是表壓還是大氣壓)。究竟哪裏可以畫出控制體來簡化問題？英制公制單位並存，換算就像壹團亂麻。第二個問題呢？嗯，它確實是壹個換熱器，但是這個換熱器中的流體同時在發生四種狀態變化:液相升溫、泡點沸騰、汽相蒸發和冷凝。那麽每個過程對應多大的換熱面積呢？主要機理是對流還是傳導？如果是對流，是自然對流還是強制對流？壹系列的問題讓我們無從下手。最後平均分，25/100高。下壹次考試，下壹次考試，還是壹樣的題目。但是直到我們畢業，沒有人真正知道什麽是正確的思維。同樣的考題給過十幾個學生，每次大家都壹頭霧水，因為教授對正確答案完全保密。