侯德榜在陈宝琛开办的中学学习近一年，由于成绩优异，被保送到闽皖铁路学校学习测量技术。毕业时，被分配到当时正在兴建的津浦铁路的叫符篱集的一个小车站，从事测量工作。
侯德榜想，这下，可以真正为国家尽一份力量了。可是，到了那里，他才发现，这条铁路并不是中国人的铁路，而是英国人出钱，雇用中国工人在中国的土地上修筑的一条铁路。
这些工人与福州码头的工人一样，受辱受罪，从事着繁重而廉价的劳动。
有一次，一位指导他学习的和蔼可亲的工程师告诉他：“用轮船从英国运来的洋货，通过这一条条中国人修筑的铁路源源不断地运进中国内地，而中国人口袋里大把大把的黄金、白银就流入了洋人的口袋里……”
侯德榜想：自己学习科学技术的目的是要振兴自己的民族、拯救自己的祖国，而今呢？却在为英国人做事。于是，他开始怀疑他所从事的工作的意义。
1911年，北京清华留美学堂首次公开招考赴美留学生。侯德榜得知此消息后，心有所动，他想：这不是去国外学习先进科学技术的好机会吗？后来，他决定弃职投考留美学堂。
消息不胫而走，大多数同学同事都觉得他丢了在铁路工作这个铁饭碗真是太可惜了，甚至有人在背后说他是傻子，发了疯。
一位自从上学以来一直与侯德榜同学的同乡特意好心来劝他，希望他能回心转意，他说：“老弟，你我可是老朋友了，我是真心诚意地劝你，要舍弃这份工作，可不是件小事，你知道我们农家的孩子能到城里谋到这样一个可以养家糊口的职业，在别人看来是多么不容易啊！许多人想干都干不上，你却要白白地把它舍弃。你可要三思而行，后悔可来不及啊！"
听完朋友的这番善意的劝告，他说：
“老兄，我知道，你是好心好意劝我的，但是我现在主意已定，不会更改，我相信我以后也不会后悔的。”
接着侯德榜又说：
“你看到没有，现在在上海的工厂里做苦工的都是我们中国人，而驱使这些中国人干活的却是洋人；铁路是我们中国人辛辛苦苦修筑的，而且是在中国的土地上，可是用这铁路的却是洋人，他们利用中国人修的铁路来掠夺和奴役中国人。如果在铁路上干一辈子，我个人的生活倒不用发愁，可是我这不是为洋人效劳吗？这次要出国，我就打算把洋人的先进的科学技术学到手，回来用它来开拓属于我们自己民族的工业。”
那个朋友听侯德榜讲得头头是道，便也不再说什么了。
这年元月，侯德榜在考试中连闯三关，进入了清华学堂的高等班。这所学堂就是现在清华大学的前身。
当时进入清华学堂的大部分学生都是有钱人家的子弟，他们大都过着阔气的生活。相比之下，侯德榜这个靠公费维持生活，衣着朴素的农家子弟就显得十分的寒酸和土气了。
有一次，几个有钱人家的阔少爷在一起谈论起谁家更有钱，谁家的房子更漂亮，谁有更多的新鲜洋玩意的时候，一个长得白胖胖的，有着一对眯缝眼的男生的目光忽然落到了正在一边专心看书的侯德榜身上，并且指着他衣服上的一块补丁，有意嘲笑地说：“请问诸位，此公灰色长袍上镶一块圆圆的黑布块，此为何种饰物？”此时的侯德榜因专心看书而未听到他们在说什么，只觉得他们的争论影响了他，于是拿起书本向教室外面走去，这时，那个胖少爷又捕风捉影地说：“你们看，这位仁兄，走起路来可真是风尘仆仆哇！”另一位阔少目睹侯德榜离去的身影，以鄙夷的目光，随声附和地说：“真是个活脱脱的‘土包子’！”
这一句话使那一群学生哄堂大笑起来。
从此，那些纨绔子弟或当面或背后就叫侯德榜为“土包子”，对此，侯德榜不加以理会，他没时间和精力去在乎他们对他说些什么，他只专心于他的学业，嘲笑由它去吧，只当做耳边风。
然而，也正是这个被他们称为所谓的“土包子”，在清华园创造了那些纨绔子弟无法创造的奇迹。
天渐渐地冷了起来，宿舍里的条件虽然还算好，白天并不冷，但每到深夜，屋子里就变得冷了起来。那些娇气十足的阔少爷这时早就钻到被窝里去了，只有侯德榜还在挑灯夜读。他有个“今日事，今日毕”的习惯，今天规定的事情没做完，绝不上床睡觉。忙碌中的时间总是过得那样快，他总觉得时间不够用。一眨眼的工夫，夜已深了，那些阔少们夜半醒来，发现侯德榜的床头灯光依然亮着。
每到这个时候，人家都熟睡了，屋子里静悄悄，这时也是他学习效率最高的时候。静静的屋子，也因为人们都睡下的缘故，空间似乎顿时大了许多，寒冷从四面八方向他一个人袭来。渐渐地，他的手冻得起了冻疮……
期末考试刚刚过去，其他同学都急不可待地打点东西，准备回家过春节。侯德榜却不忙，他仍旧与往常一样，早早地来到教室，拿出书来读。
宣布考试成绩那天，教室里人声鼎沸，笑语喧哗，侯德榜却旁若无人地专心看书。
这时，那个给侯德榜起绰号的小胖子，指着正埋头看书的侯德榜说：“‘土包子’这会儿可不好过了，考完试了还在看书，该不是准备补考吧！”
听他这么说，同学们都看着侯德榜轻蔑地笑了起来。
笑声还未散去，教室的门开了，一位黄头发的美国女教师，拿着试卷走了进来。教室里顿时鸦雀无声，几十双眼睛盯着老师，在等待着老师宣布成绩。
洋老师走上讲台，打开成绩单，瞅了一下仍旧在看书的侯德榜，微笑了。
她开始宣布成绩了：
“侯德榜，数学100分、物理100分、化学100分、英文100分……”
十门功课，不折不扣，总分正好1000分！
同学们不由地把目光全部投向了侯德榜，那几个平日里常叫侯德榜为“土包子”的阔少们顿时瞠目结舌，对这个“土包子”，他们不得不刮目相看了。
从那以后，那几个人再也不叫他“土包子”了。
十门功课，总分1000分。这不仅使同学们羡慕和敬佩，同时，这个消息也震惊了清华园。
不久，辛亥革命爆发了。由于清政府占用了清华学堂的经费，没有经费来源的清华学堂不得不暂时宣布停课，侯德榜也只得回老家自学了。
辛亥革命后，清华学堂在改名为清华学校后又开始上课。
1年以后，侯德榜等16人，被批准赴美留学。