詳解化學(xué)專(zhuān)業(yè)

化學(xué)專(zhuān)業(yè)Chemistry

每年12月10日，諾貝爾評(píng)委員會(huì)公布一年一度的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者名單。

作為科學(xué)界中的頂級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)之一，諾貝爾獎(jiǎng)由瑞典著名化學(xué)家阿爾弗雷德·貝恩哈德·諾貝爾的部分遺產(chǎn)作為基金所創(chuàng)立的獎(jiǎng)項(xiàng)。

每年頒獎(jiǎng)典禮都吸引著無(wú)數(shù)人的注意力。

今天我們就來(lái)聊聊諾貝爾博士的老本行，化學(xué)專(zhuān)業(yè)的前景。

Why chemistry

最早化學(xué)Chemistry這個(gè)概念是從煉金術(shù)Alchemy中引申過(guò)來(lái)，通常和點(diǎn)石成金（或者點(diǎn)鉛成金）相聯(lián)系。

現(xiàn)代化學(xué)所關(guān)注的重點(diǎn)在于化合物的分子原子結(jié)構(gòu)、其物理/化學(xué)特性以及各個(gè)化合物之間的交互，更加前沿的研究更偏向于化合物的量子力學(xué)模型。

化學(xué)亦與日常生活的關(guān)系分外密切，從使食物香噴噴的美拉德反應(yīng)到清洗時(shí)的皂化反應(yīng)，更不要說(shuō)人體內(nèi)每時(shí)每刻都在進(jìn)行著的各種生物化學(xué)反應(yīng)了?？梢哉f(shuō)只有初步理解了化學(xué)的各種概念，才能最終認(rèn)識(shí)和改造物質(zhì)世界。

Where

化學(xué)系Department of Chemistry是美國(guó)大學(xué)中舉足輕重的一個(gè)大系，各個(gè)綜合型大學(xué)也開(kāi)設(shè)了五花八門(mén)的化學(xué)相關(guān)項(xiàng)目。下面我們就來(lái)看看美國(guó)大學(xué)在化學(xué)學(xué)科中排名前列的幾個(gè)頂尖學(xué)府。

根據(jù) USNews 2019年的報(bào)告——

加州理工California Institute of Technology

麻省理工Massachusetts Institute of Technology

哈佛大學(xué)Harvard University

斯坦福大學(xué)Stanford University

加州大學(xué)伯克利分校University of California - Berkeley

西北大學(xué)Northwestern University

……等學(xué)校在化學(xué)學(xué)科排名中名列前茅。

1加州理工學(xué)院California Institute of Technology

加州理工學(xué)院專(zhuān)注于科學(xué)和工程，相比其他的綜合型大學(xué)而言，加州理工小而精，每年在讀的本科生不超過(guò)1000人。

學(xué)校坐落于加州Pasadena，每年學(xué)校都有許多與政府和商業(yè)機(jī)構(gòu)的合作項(xiàng)目，在校學(xué)生可以深度參與到此類(lèi)項(xiàng)目中去積累經(jīng)驗(yàn)。加州理工學(xué)院去年在化學(xué)學(xué)科排名第一。

加州理工引以為豪的師生比student-faculty ratio僅為3比1。同學(xué)們有充足的機(jī)會(huì)和教授討論想法、拓展視野。教授對(duì)每個(gè)同學(xué)的情況都比較了解，也能給出非常個(gè)性化的答案。

每年夏季，SURF（The Summer Undergraduate Research Fellowships）都會(huì)吸引一大部分有志于研究工作的同學(xué)參與。在10周時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)師給每一個(gè)參與者適合于個(gè)人的定制化課題來(lái)做研究。

與此同時(shí)，每周也會(huì)有來(lái)自JPL等國(guó)際知名的實(shí)驗(yàn)室和研究機(jī)構(gòu)的專(zhuān)家和工程師來(lái)做小型報(bào)告，分享最前沿的科研知識(shí)。可以說(shuō)加州理工夏季的研究項(xiàng)目是大家可以拓展個(gè)人科研能力的一個(gè)絕好機(jī)會(huì)。

2哈佛大學(xué)Harvard University

哈佛大學(xué)是美國(guó)歷史最悠久的幾所私立大學(xué)之一。創(chuàng)立于1636年，哈佛大學(xué)為了紀(jì)念一位牧師John Harvard而命名，他在學(xué)校創(chuàng)立初期給這個(gè)新學(xué)院捐贈(zèng)了400卷圖書(shū)和他的半數(shù)財(cái)產(chǎn)。

快400年過(guò)去了，哈佛大學(xué)已經(jīng)成為了常春藤聯(lián)盟Ivy League Schools中最大和最有挑戰(zhàn)性的大學(xué)之一。

每年有超過(guò)20000名注冊(cè)學(xué)生在校。在去年的USNews排名中，哈佛大學(xué)榮居第二。

這也使得其申請(qǐng)難度居高不下，許多對(duì)哈佛有執(zhí)念的申請(qǐng)者往往在Early Decision階段就早早提交了申請(qǐng)，期望能被哈佛選中成為幸運(yùn)兒。

哈佛化學(xué)系以其雄厚的師資力量而著稱(chēng)，即使是大一的基礎(chǔ)化學(xué)課也都由化學(xué)領(lǐng)域聞名的牛人來(lái)教授。

在哈佛化學(xué)系你可以和2013年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主Martin Karplus博士暢談他的團(tuán)隊(duì)所構(gòu)筑的的生化分子的電子結(jié)構(gòu)模型，你可以和岸義人博士Dr.Yoshito Kishi討論其團(tuán)隊(duì)最新研發(fā)的E7130抗癌藥物，你可以體驗(yàn)Adam Cohen博士關(guān)于神經(jīng)突觸中電化學(xué)變化模型的報(bào)告，你可以接觸到最前沿的研究和想法。

3杜克大學(xué)Duke University

杜克大學(xué)成立于1838年，坐落于美國(guó)北卡羅來(lái)納州達(dá)勒姆。

在此你們可以享受到美國(guó)的小鎮(zhèn)文化和美國(guó)南部和煦的風(fēng)光。杜克大學(xué)的學(xué)生本科前三年都被要求住在校內(nèi)，此舉意在鼓勵(lì)學(xué)生參與學(xué)校活動(dòng)和項(xiàng)目。

作為常年蟬聯(lián)NCAA籃球聯(lián)賽的學(xué)院之一，杜克大學(xué)上下彌漫著一股對(duì)籃球的瘋狂氣氛。去年杜克大學(xué)在化學(xué)學(xué)科上排名第32。

4約翰霍普金斯大學(xué)Johns Hopkins University

約翰霍普金斯大學(xué)坐落于馬里蘭州巴爾的摩市，是美國(guó)第一所研究型大學(xué)。校內(nèi)研究氣氛濃郁，可以說(shuō)是個(gè)學(xué)霸扎堆的大學(xué)。其基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、生物工程以及近年來(lái)展露頭角的Carey商學(xué)院都全美聞名。

JHU另一個(gè)有趣的課程特質(zhì)就是不存在一個(gè)核心課程 Core Curriculum，幾門(mén)最基礎(chǔ)的課程之外，很少有必修的課程。

學(xué)生可以完全根據(jù)自己的興趣和學(xué)校顧問(wèn)重新設(shè)計(jì)她/他最適合的課程，這樣既保證了學(xué)業(yè)的扎實(shí)程度又最大程度上滿足了學(xué)生的學(xué)術(shù)延展性。JHU去年在化學(xué)學(xué)科中排名第24。

除開(kāi)以上幾所學(xué)校

賓夕法尼亞大學(xué)University of Pennsylvania

喬治亞理工學(xué)院Georgia Institute of Technology

華盛頓大學(xué)University of Washington

埃默里大學(xué)Emory University

匹茲堡大學(xué)University of Pittsburgh

范德堡大學(xué)Vanderbilt University

南加州大學(xué)University of Southern California

……等學(xué)校均是美國(guó)前50名內(nèi)化學(xué)專(zhuān)業(yè)的有力競(jìng)爭(zhēng)者。

Which courses

和上期理科特輯中一樣，我們這次也以斯坦福大學(xué)的化學(xué)學(xué)士學(xué)位為例子來(lái)闡述。The mission of the undergraduate program in Chemistry is to provide students with foundational knowledge in the subdisciplines of chemistry as well as depth in one or more advanced areas, including cutting-edge research. Introductory course work allows students to gain hands-on experience with chemical phenomena, gather data, and propose models and explanations for their observations, thus participating in the scientific process from the start. In advanced labs and lectures, students build an in-depth knowledge of the molecular principles of chemistry empowering them to become molecular engineers comfortable with the methodologies necessary to solve complex problems and effectively articulate their ideas to the scientific community. Ultimately the analytical thinking and problem solving skills developed within the chemistry major make students successful candidates for a wide range of careers in chemistry and beyond, including engineering, teaching, consulting, medicine, law, science writing, and science policy.可以看出斯坦福大學(xué)的設(shè)立化學(xué)學(xué)士學(xué)位項(xiàng)目的最終目標(biāo)是給本系的學(xué)生提供一個(gè)扎實(shí)的化學(xué)基礎(chǔ)和介紹一些前沿的化學(xué)研究。

基礎(chǔ)的課程能培養(yǎng)學(xué)生第一手的實(shí)驗(yàn)室技巧、整合數(shù)據(jù)的能力、構(gòu)建模型并作出合理解釋的能力；高級(jí)課程和實(shí)驗(yàn)?zāi)芘囵B(yǎng)學(xué)生在處理復(fù)雜任務(wù)的能力。其核心目的在于培養(yǎng)一位位能獨(dú)立提供解決方案的化學(xué)工程師。

2019年開(kāi)始，斯坦?；瘜W(xué)系提供兩個(gè)大類(lèi)的化學(xué)系專(zhuān)精：傳統(tǒng)化學(xué)Traditional Chemistry和生物化學(xué)Biological Chemistry。我們就來(lái)分別看看它們的課程設(shè)置。

傳統(tǒng)化學(xué)專(zhuān)精的基礎(chǔ)課程包括有——

生物活性分子中的有機(jī)化學(xué)Organic Chemistry of Bioactive Molecules

復(fù)合功能化合物中的有機(jī)化學(xué)Organic Polyfunctional Compounds

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)Organic Chemistry Lab

無(wú)機(jī)化學(xué)Inorganic Chemistry

物理化學(xué)Physical Chemistry

電化學(xué)測(cè)量實(shí)驗(yàn)Electrochemical Measurement Lab

……等等。同時(shí)，化學(xué)系本科生還要選修一些數(shù)學(xué)和物理的課程：

微積分Calculus

線性代數(shù)Linear Algebra

力學(xué)Mechanics

電磁學(xué)Electricity and Magnetism

在傳統(tǒng)課程的基礎(chǔ)上，生物化學(xué)專(zhuān)精的同學(xué)還要額外選擇一些生物方面的課程：

基因?qū)WGenetics

生理學(xué)Physiology

細(xì)胞生物學(xué)Cell Biology

此外他們還必須根據(jù)自己的興趣，選擇一門(mén)研究生水平的課程。例如：

材料化學(xué)和物理學(xué)Materials Chemistry and Physics

分子細(xì)胞免疫學(xué)Molecular and Cellular Immunology

計(jì)算生物學(xué)-生物分子和細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和組織Computational Biology: Structure and Organization of Biomolecules and Cells

生物大分子Biological Macromolecules

……等高端課程。

在研究生階段，化學(xué)又會(huì)往更加細(xì)分的領(lǐng)域發(fā)展：

有機(jī)化學(xué)Organic Chemistry

無(wú)機(jī)化學(xué)Inorganic Chemistry

物理化學(xué)Physical Chemistry

理論化學(xué)Theoretical Chemistry

生物化學(xué)Biochemistry

材料化學(xué)Materials Chemistry

催化化學(xué)Catalytic Chemistry

計(jì)算化學(xué)Computational Chemistry

等等……

Who are they looking for?

要在申請(qǐng)化學(xué)系的競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出，申請(qǐng)者就要給學(xué)校招生辦公室一個(gè)不能拒絕你的理由。國(guó)際國(guó)內(nèi)的化學(xué)學(xué)術(shù)活動(dòng)獎(jiǎng)項(xiàng)中名列前茅的申請(qǐng)者往往比其他人要更有優(yōu)勢(shì)。在高中階段申請(qǐng)者如果能接觸到入門(mén)的科研小組要盡力去參與。

但并不是所有申請(qǐng)人都能擁有此類(lèi)硬性條件。

在申請(qǐng)的文書(shū)中，同學(xué)們就要把平時(shí)參加的課外活動(dòng)、業(yè)余的愛(ài)好與化學(xué)緊密聯(lián)系在一起。要在文書(shū)中有條理的闡述為什么化學(xué)系是你所追求的目標(biāo)。

如果把Why Chemistry這個(gè)核心的問(wèn)題回答地盡善盡美，那這份申請(qǐng)?jiān)谡猩傺壑袝?huì)更為突出。所以在文書(shū)的寫(xiě)作思路方面，可以多思考平時(shí)自己的思想歷程，想一想為什么非化學(xué)不可，有了化學(xué)的知識(shí)又能幫助你實(shí)現(xiàn)怎么樣的人生目標(biāo)。

在申請(qǐng)準(zhǔn)備期間，如果能在SAT Subject Test考試中取得一個(gè)好的化學(xué)成績(jī)，這對(duì)你的申請(qǐng)也會(huì)有一個(gè)錦上添花的作用。

同時(shí)，如果還有時(shí)間能參加一些Advanced Placement的化學(xué)考試，這在秋季入學(xué)的時(shí)候可以替代許多入門(mén)的基礎(chǔ)課程，在財(cái)力、精力和時(shí)間上就會(huì)多出許多富余，不失為一個(gè)好的選擇。

如果在申請(qǐng)時(shí)期實(shí)在擠不出時(shí)間，那也沒(méi)必要勉強(qiáng)。

Future Career

和其他基礎(chǔ)學(xué)科的本科畢業(yè)生一樣，化學(xué)本科畢業(yè)生大多選擇繼續(xù)深造，攻讀碩士/博士項(xiàng)目。未來(lái)的職業(yè)選擇也比較寬廣：

化學(xué)碩博畢業(yè)生可以在醫(yī)藥企業(yè)、化工企業(yè)和其他研究機(jī)構(gòu)充當(dāng)研究的先鋒軍，可以在政府機(jī)構(gòu)充當(dāng)顧問(wèn)的角色，可以在大學(xué)或者高中找到一份教職全職教書(shū)，可以為公檢法單位提供相關(guān)專(zhuān)業(yè)的咨詢。

與此同時(shí)，化學(xué)專(zhuān)業(yè)所修習(xí)的課程內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)技巧在很大程度上只限于很狹窄的一面。如果要轉(zhuǎn)行那就需要付出一定的沉沒(méi)成本，之前學(xué)習(xí)的內(nèi)容可能并不能在新的學(xué)科中得到體現(xiàn)。

所以在選擇化學(xué)這樣的基礎(chǔ)學(xué)科時(shí)，比較推薦輔修Minor另外一門(mén)實(shí)用型的學(xué)科，那以后選擇的余地會(huì)更大

Epilogue

最后讓我們回到諾貝爾獎(jiǎng)，21世紀(jì)以來(lái)諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)所授予的研究成果大多存在于在交叉學(xué)科中：

03年細(xì)胞膜中離子通道的發(fā)現(xiàn)和建模

08年綠色熒光蛋白GFP的發(fā)現(xiàn)和改造

09年對(duì)核糖體的完整結(jié)構(gòu)的確定

14年超分辨率熒光顯微技術(shù)的應(yīng)用

15年DNA修復(fù)的細(xì)胞機(jī)制解密

……等研究，都揭示了化學(xué)這門(mén)古老的科學(xué)在新時(shí)代新技術(shù)的支持下所能擁有的多樣面貌。