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宣统元年九月十二日（1909年10月25日），一场大雨过后，秋风瑟瑟，北京城一团肃杀之气。在近郊清华园外，出现了几位官员的身影。其中一位年约30多岁，生得眉清目秀，眉宇间透着坚毅和稳重。此人正是学部员外郎、游美学务处会办范源濂。
范源濂，字静生，湖南湘乡人，早年就学于长沙时务学堂；戊戌变法失败后流亡日本，先后在大同学校、东京高等师范学校、东京弘文书院、法政学校学习。光绪三十年（1904）回国，曾任清政府法政学堂主事、学部参事，倡导妇女留学，并组织护送一批女学生到东京学习。三十一年（1905）任学部主事。翌年创办殖边学堂。是年任游美学务处会办。
当时，总办周自齐正请假回山东省亲，不久母亲去世；而另一会办唐国安正在赴美途中。范源濂特奉军机大臣、外务会办大臣那桐之命，与外务部郎中长福一起，同奉宸院（管理各园亭的机构）官员铭山举行肄业馆交接仪式。因为他们深知，尽早确定肄业馆址并好生修缮完工，以迎接新生入住并接受预科教育，已成为当务之急的要事。
范源濂远远望见那围墙大都坍塌，仅剩10余丈断壁残垣，不禁皱了皱眉头。他走进大宫门（后被称为“二校门”），见两棵参天古柏分立大宫门两旁。大宫门大殿曰“永恩寺”。看去影影绰绰，见几位和尚走进殿内。木鱼敲打声、诵经声不绝于缕。穿过大宫门就是清华园，只见园内空空荡荡，荒草疯长，花木凋零，黄叶纷飞，一片破败景象。远远望去，远处二宫门上悬挂的咸丰所书“清华园”3个大字匾额倒是遒劲有力，颇为醒目（而后来二校门上的“清华园”，则是那桐所题，几个大字肥厚有力，至今还丰采熠熠。不过梁实秋认为并不见佳。那桐时任中堂，支持把清华园作为游美肄业馆。）
一旁陪同的铭山介绍道：
“‘清华园’系文宗显皇帝（咸丰）所书。此园最初是圣祖仁皇帝（康熙）的行宫熙春园，后成为康熙三子诚亲王胤祉（后改名允祉）之私园，始建于康熙四十六年（1707），是圆明园的附属园林。康熙曾先后10次莅临熙春园，多次在这里接受皇子们的祝寿。世宗雍正八年（1730）允祉获罪被囚于景山，熙春园收归内务府；之后转赐给康熙十六子庄亲王允禄，为其别墅。高宗乾隆三十二年（1767）允禄死后，将熙春园收归改建为御园。此后26年间，乾隆时常来此憩息、观麦、赏景、题诗。仁宗（嘉庆）即位后亦为御园，也年年临幸于此。
“到宣宗道光二年（1822）时，熙春园被一分为二，东部叫‘涵德园’，西部叫‘春泽园’，道光分赐三弟惠亲王绵恺和四弟瑞亲王绵忻。数年后，东边的园子仍恢复原名‘熙春园’，道光另将其赐于五子惇亲王奕誴，俗称‘小五爷园’；西边的园子名为‘近春园’，则赐于四子咸丰奕詝，俗称‘四爷园’。而近春园西北角，亦是圆明三园之一‘长春园’的一部分。咸丰登基后（1850），将东边的熙春园改名为‘清华园’，地域大约2顷61亩，并亲题匾额。咸丰十年（1860）英法联军焚烧圆明园后（当时仅一墙之隔的近春园、清华园却幸免于难），曾有重修圆明园的计划。因近春园在其近旁，所以园内的斋堂轩榭尽被拆卸。但后未果，而近春园却因此沦为“荒岛”。惇亲王去世后，清华园为其长子载濂贝勒爷所有。义和团运动期间贝勒爷与拳匪交往甚密，庚子年（1900）支持他们在清华园中设坛，因此被削职为民。清华园被内务府收回后，由于财政吃紧，无钱修缮，至今已闲置近10年！”
范源濂想到那就在清华园隔壁的圆明园，自英法联军焚烧后，也已经面目全非。曾经辉煌的大清国势竟如江河日下，不禁默然不语。只见前、后两大殿中间以短廊相接，俯视恰似一“工”字。铭山介绍道：“此处便是‘工字殿’了。”院内曲廊缦折，勾连成一座座独立的小套院。来到工字殿西端，过“藤影荷声之馆”（为吴宓命名），只见眼前一垂花门，额曰“怡春院”，当年为安置伶工的场所。与工字厅西院一巷之隔，有一处独立的小庭院，称“古月堂”。此处原为园主的专用书房。工字殿、怡春院、古月堂三处的房屋，虽然陈旧，稍加修葺，便可以居住。
绕过工字厅后门，三人来到清华园内最引人入胜的胜景——“水木清华”。人们常把它同颐和园内的“谐趣园“相比，称之为“园中之园”。铭山道：“‘水木清华‘的正廊，本为工字殿的后厦。正额‘水木清华’4字，据传为康熙帝的墨宝，庄美挺秀。”“水木清华”典出晋朝谢混《游西池》诗：“惠风荡繁囿，白云屯曾阿。景昃鸣禽集，水木湛清华。”
在“水木清华”背后，一个小小的圆池中生着田田的莲叶，有一两支红荷已绽开了花朵。圆池周围是一带土山，种满了树木，蓊蓊郁郁，给人以森然之意。四周清凉、静谧，实在是休憩的极佳之地。
平素忙于公务、今日有幸“偷得浮生半日闲”的范源濂，凝视着正中朱柱上悬挂的楹联，念道：
“‘槛外山光历春夏秋冬万千变幻都非凡境，窗中云影任东西南北去来澹荡洵是仙居’。好像这是礼部侍郎殷兆镛老先生的名联。殷老先生是道光年间的进士，历咸丰、同治、光绪3代，都恪尽职守。”
范源濂之所以中意于清华园，还出于另一层考虑。他心里有一个规划，想在肄业馆的基础上，再不断发展扩充，创设正规的留美预备学校（Training School）。如果必要，还准备在中国其他城市设立分校。这主要是有鉴于当时各省新制学堂设立不久，完全依靠从这些学校的学生中考选合格的直接留美生，实在难以满足需要。
清华园地处城郊，“与西山诸名胜相距咫尺”，清静幽雅，有房舍数十间，稍加修葺，即能开设学堂。而且它四周有很多荒地，以后学校发展扩大，征用土地就会非常方便。更为令人满意的是，它远离京城的繁华，能使学生安心读书，不去沾染恶习。后来，清华学校的学生即使身为达官子弟，也不敢在校园内公然穿华丽的衣服。黑布和蓝布衣服，就是清华学生的校服。当时选择清华园为校址，实为高瞻远瞩之举。
日影西移，不觉间已近下午。几人交接好手续，各自回去交差不提。此后范源濂便整天学务处和肄业馆两头跑，忙得不可开交，以至焦虑不已。却说周自齐丁母忧，在朝廷的一再催促下只得返京。他一回京，便马不停蹄地投入到游美肄业馆的建校工程。第一步是修建围墙。“乃先支银7172两，筑围墙652丈”。随着围墙的合拢，校门也随之建成。接着修缮工字厅、怡春院、古月堂等原有较完善的建筑，拆掉马圈、车房、黄花院、佛楼等已坍毁的建筑。到此年底，游美学务处将游美肄业馆建筑工程承包给奥地利建筑商斐士所经营的顺泰洋行，新建筑即陆续开工。
又是一年桃花艳，又是一年柳絮飞，转眼是宣统二年（1910）。北京城内，杏树上翠绿的叶子之间，依稀可见几朵残留枝头如雪的杏花。游美学务处呈文外务部，提出本年考选留美学生及各省提学使考选留美学生办法。呈文称：除照上年招考第一格考生外，并招考第二格学生300名，各省按所缴庚款数额确定考生名额共184名，余116名作为在京招考的名额。要求各省提学使于四月二十日（5月底6月初）举行选拔考试，于五月十五日（6月21日）以前，把考取送京复试的第二格学生名单报到游美学务处。
北京的盛夏，其炎热程度一点也不比南方的几个“火炉”逊色。太阳从早到晚，一刻也不放松，炙烤着这座古城。花草树木都无精打采地低垂着头，小狗热得吐出舌头不停地喘气，唯有知了在声嘶力竭地叫喊着。六月十五日（7月21日），第二次留美学生选拔考试初试在法政学堂讲堂举行。初试先考国文、英文。其中国文试题为“不以规矩，不能成方圆说”；英文试题则是“借外债兴建国内铁路之利弊说”。4天后张榜晓示，报考之430余人（一说有2000余人）录取272名。六月二十日（7月26日）第二场考试，考高等代数、平面几何、希腊史、罗马史、德文、法文。翌日第三场考试，考物理学、动植物学、生理学、平面三角、化学；第三日下大雨，停考一天。六月二十三日（7月29日）第四场考试，考立体几何、英史美史、地理学、拉丁文。
对于初试和复试，考生胡适（1891—1962，安徽绩溪上庄村人）事后回忆道：
“留美考试分两场，第一场考国文、英文，及格者才许考第二场的各种科学。国文试题为《不以规矩不能成方圆说》，我想这个题目不容易发挥，又因我平日喜欢看杂书，就做了一篇乱谈考据的短文，开卷就说：‘矩之作也，不可考矣。规之作也，其在周之末世乎？’下文我说《周髀算经》作圆之法足证其时尚不知道用规作圆；又孔子说‘不逾矩’，而不并举规矩，至墨子、孟子始以规矩并用，足证规之晚出。这完全是一时异想天开的考据，不料那时看卷子的先生也有考据癖，大赏识这篇短文，批了100分。英文考了60分，头场平均80分，取了第十名。第二场考的各种科学，如西洋史，如动物学，如物理学，都是我临时抱佛脚预备起来的，所以考的很不得意。”
另一考生赵元任（1892—1982，祖籍江苏武进，生于天津）回忆道：
“7月21日是考试的第一天，考试的题目是从《孟子》第四章来的“无规矩即不能成方圆”，我写了500多字。午饭给我们吃了几个馒头。下午考英文作文，时间3小时。要是国文和英文及格，5天后考其他科目。我的朋友们都及格了。然后考代数、平面几何、希腊史、罗马史、德文或法文，我选择了德文。次一天考的是物理、植物、动物、生理、化学、三角。第三天凌晨两点钟，我便起床温习立体几何、英国史、世界地理、拉丁文，最后一项是选习的。天开始下雨，等到我乘坐骡子拉的轿车到达地安门附近的考场时，街道上积满了雨水，轿车的车轮几乎有一半没在水中。到了8时左右，430名考生只有100人左右到场。那时一个斋役手中拿着告示牌，写着考试因雨延期于明天举行。”
赵元任在江南高等学堂读书的时候，相当刻苦，差不多有古人闻鸡起舞之风。他和同窗好友章元善两人卧榻相连。那时又没有闹钟，要尽早起床，怎么办呢？两个人便头顶头睡，枕头上用绳子连着，谁先起来，就把绳子一牵，两个人就一起下床，利用时间，到校园广场高声练习英文发音，互学互教。
六月二十七日（8月2日），游美学务处发榜录取竺可桢（1890—1974，浙江上虞人）、张彭春（1892—1957，天津人）、胡适、赵元任等70名考生。复试第一为杨锡仁（生卒年不详，江苏震泽人）。赵元任排名第二，后人称之为“榜眼及第”。张彭春排名第十。仅排名第55名的胡适对他们赞誉有加，常说他那一班最聪明的两位正是考第一的杨锡仁和第二的赵元任。本次考试还录取备取生143名，等新建肄业馆落成后即入高等科。
胡适在《追想胡明复》一文里曾讲述发榜的趣事：
“那一天，有人来说，发榜了。我坐了人力车去看榜，到史家胡同，天已黑了。我拿了车上的灯，从榜尾倒看上去。看完了一榜，没有我的字句很失望。看这头上，才那一张‘备取’的榜。我再拿灯照读那‘正取’的榜。仍是倒读上去。看到我的名字了！仔细一看，却是‘胡达（胡明复）’，不是‘胡适’。我再看上去，相隔很近，便是我的名字了。我抽了一口气，放下灯，仍坐原车回去了，心里却想着，那个胡达不知是谁，几乎害我空高兴一场！”
接下来的行程，赵元任回忆道：
“我于8月10日恢复写日记时，已经到了上海准备去美。我们须去美国领事馆办理入境手续。这时我才知道，我的生日壬辰年九月十四日，是西历1892年11月3日。我们必须换穿西装，最重要一点是剪掉发辫。我告诉理发师剪掉辫子时，他问了我两次，以便确定我要那么做。他说有一个人（不是我们团体之一）剪掉了辫子，他的太太竟而自杀。我们每人获得旅行津贴，做全套西装和购置旅行装备，包括一个衣箱和一个大皮箱。我带了一顶圆顶硬毡帽和一个便帽，后来我发觉很少场合需要戴圆顶帽。在我们快起程前，美国总领事举行园游会，请我们全班。”
七月十二日（8月16日），由英文文案唐孟伦和学务提调胡敦复（1886—1978，江苏无锡人）护送70名学生依然搭乘“中国号”赴美。为了与西洋“合流”，他们均换穿西装，剪掉发辫。
赵元任回忆道：
“搭的船名为‘中国’号，10200吨，我们须坐小火轮到‘中国号’停泊的地点。我在3号舱，和陆元昌、路敏行同舱；对面的舱由周仁和王预住。吃饭以敲锣为号，由于餐厅面积有限，必须分两次吃，先是中国旅客，第二批是西方人。我们发觉念菜单和学外国吃法，颇不容易，对我们来说，无异是上了一课。那天在海上航行时间不多，所以我们都兴高采烈离开中国驶向美洲。”
当年秋，赵元任、胡适、胡明复（1891—1927，江苏无锡人，胡敦复之弟）、胡宪生（胡明复堂兄）都获准进入康乃尔大学。首批庚款留美生到美时，由于美国大学都已开学，学生们只得暂入补习学校，等待明年再进入各大学攻读。此时，清华先后两批中国学生在美国大学校园里相聚。
但驻美学生监督容揆为人非常刚愎自用，大多数学生都很讨厌他。这些中华学子大都选入美国一些名牌大学，但梅贻琦自有主见，他根据自己的一些特殊情况，投入美国东部的吴士脱理工学院选习电机工程学专业。在校4年，他学习、生活都很刻苦，成绩一贯优异，经常荣获奖学金，当选学生组织主要领导，并皈依了基督教。
从1909年到1911年，游美学务处先后选派3批直接留美生共180人（第一批47人，第二批70人，第三批63人）。这些留美生因是经过“品学甄别考试”后送去留美的，故又被称为“甄别生”。
这一时期是清华的前身和雏形，校友们称之为“清华的史前史时期”。