学习，总结农民的生产经验，并在极其简陋、艰苦的条件下进行科学实验。孙大业回忆道：“在农村，有很多东西可以学，大自然就是一部百科全书，会不断地激发你学习和探究的劲头。这段时期初步训练了我怎样统计资料，怎样做论文，为后来的科研之路奠定了基础。”从1974年开始，他陆续在《遗传》、《中国农业科学》等杂志上发表文章。
矢志报国的科研 闯“地狱”
1978年的全国科学大会好似一股春风，迎来了我国科技事业发展的春天。孙大业回忆，自己真正开始做科研是在改革开放后，当时河北省出台了一个通过考试选派人才出国访学的通知，他过五关斩六将，以第一名的成绩被选为访问学者出国。孙大业动情地说道：“这次考试就将我在农村积累的知识和经验派上用场了，在那样艰苦的年代，为了这个机会，我们等了整整20年，但到了美国，就为我们的进一步学习和求索打开了另一片天地。”其实，机会对于任何人而言都是平等的，只有脚踏实地、刻苦努力，才有可能抓住机遇。
孙大业作为访问学者到美国德克萨斯大学植物系进修期间的合作教授斯坦利·茹是世界植物光敏色素领域的权威。斯坦利·茹给了他四个题目，供他选择——其中两个是斯坦利·茹研究方向的光敏色素，另外两个分别是向重力性和钙调素。面对这四个题目，孙大业陷入了沉思之中。前两个题目是斯坦利·茹希望他选择的题目，因为斯坦利·茹是这个研究领域的权威，在他的指导下出成果很快，也会很容易，而向重力性的课题需要先进的仪器设备和实验条件，钙调素则是刚刚出现的研究方向，该怎么办？选择哪个课题？
斯坦利·茹在焦急地催促和等待。在这种非常矛盾的情况下，孙大业没有立即选题，因为当时我国的科学研究水平与国外的差距很大，对国际上植物科学各领域的研究状况缺乏了解。为了弄清楚这四个课题的研究背景、研究状况及进展程度，在长达4个月的时间里，孙大业没有开始做实验，而是详细查阅有关文献，听有关的课程和讲座。4个月后，他了解到我们国家的生物科学研究与国外相差甚远，许多研究领域都是空白。作为一名中国学者，他心里有了自己明确的目标，国家出钱送自己到国外进修培训，他必须要学有所成，他要填补国内这些研究领域的空白，他要回报自己的祖国和学校，他要知道自己的选题回国后是否具有继续开展实验的条件、自己从事的科研课题能否赶上外国人、能否在国际上占有一席之地。
经过认真的思考和反复比较，并向河北师范大学领导及专家征求了意见，最后，为了国家在科学研究前沿领域能够有长远发展，孙大业毅然选择了当时在国际上刚刚开始研究的颇具前沿性的崭新研究领域——“植物钙调素”课题。知道了他的这一选题后，他的一些美国同事向他投来了蔑视的目光，并嘲讽他说：“国外的博士后都不行，你能行吗？”面对冷嘲热讽，生性要强的孙大业坚定地说：“为什么我就做不成？我一定要做成！”
孙大业深知，自己选择的这个课题是国际上新兴的学科，是冒险的难题，要靠自己摸索，但是这个课题回国后能做，而且通过自己的努力，一定能为我们国家的生物学研究在国际上赢得一席之地，也只有这个课题才有可能为培养自己的祖国献出最好的报答。“我不能让外国人瞧不起，我要证明中国人不比他们差！”
科研是一条艰辛之路，从来都不是一帆风顺的。这一点，孙大业比谁都清楚。选择高难度的“植物钙调素”课题，无异于进入地狱的大门。但是他相信：谁最能吃苦，谁最能坚持，谁就能寻找到一条走出地狱的道路。
矢志报国的孙大业把压力化为动力，誓把不可能变成可能。带着对祖国的挚爱、对事业的热忱，他一头扎进实验室，常常一干就是连续十几个小时，甚至日夜吃住在实验室。忘我的工作，使得他的留学生涯里很少有休息日、节假日，独守在实验室面对仪器、试剂，实验，再实验，探求，再探求……
凭着坚韧的毅力和刻苦的攻关，在国外的短短两年时间里，孙大业完成了3项开拓性的科研任务，取得了丰硕的研究成果。在地面微重力条件下，孙大业证明了植物向重力性反应与Ca2+离子再分布有关，因对原有向重力性理论有所发展而受到同行高度重视；在国际上率先发表了植物钙调素免疫组织化学定位论文，发现根冠富含钙调素且与向重力性有关；与他人合作发表在《植物生理学》上的论文，因首次报道了钙调素的亚细胞分布而被SCI引用近５０次，获得专家们的高度评价。斯坦利·茹称：“孙先生有关重力性研究的论文，对这个领域产生了较大的震动和影响。”这时，许多同事们不得不向孙大业树起了大拇指。
在国外做植物钙调素亚细胞定位研究时，孙大业意外地发现钙调素不仅存在于细胞内，而且还存在于细胞以外的细胞壁中。钙调素存在于细胞外这在当时看来是一件不可思议的事情。为此，对这一意想不到的结果，许多专家不以为然。科学要去伪存真，孙大业坚持认为在细胞外发现的钙调素不是假象，为了把这个事情搞清楚，他带着这个课题回国，继续研究探索。
孙大业的哥哥早年就定居美国。哥哥多次提出把他的妻子和孩子接过去，要他也留在美国。但他抱着对祖国的挚爱，1983年如期回到了河北师范大学。在一无实验室、二无实验设备、三无科研经费的情况下，他和系领导商量，把一间闲置的储藏室作为实验室。
回到河北师范大学，孙大业一手创办了河北师范大学细胞生物研究室。除了讲台，孙大业把大量的精力花费在实验室，继续专心从事生物学前沿热点研究。他最初带的几个研究生用不同的材料、不同的手段证明了植物细胞外的确存在钙调素。为证实钙调素存在于细胞外是有意义的，而不是排泄物，孙大业又立即带领研究小组开展胞外钙调素功能研究，随即发现胞外钙调素能够促进细胞分裂和原生质体再生细胞壁。
“回到国内，条件很艰苦，学校的实验室没有冷冻离心机，我们千辛万苦想尽办法来保存细胞，继续着实验研究。有次省里领导来视察看到这个情景很感动，拨款资助我们买了一台冷冻离心机，一直沿用至今。”孙大业回想起当初的创业历程感慨万千。
随着连续得到国家自然科学基金和河北省自然科学基金的资助，研究条件逐渐好转，孙大业的研究工作在随后的几年里进展很快。尤其是在申请到国家和省自然科学基金重点项目后，他和学生们通过一系列具有说服力的实验，发现了胞外钙调素通过花粉质膜的信号转换器——G蛋白来传递信号，从而影响花粉的萌发和花粉管的生长。
20世纪90年代初，孙大业主持编写了《细胞信号转导》一书——由于出版社当时对此一无所知，出版工作也颇费一番周折。书最后是他自己出资3万多元出版的，但如今《细胞信号转导》一书已经出了3版，印刷了5次——许多深入的研究都会涉及“细胞信号转导”理论。正是凭着这股犟劲，孙大业才走上成功的道路……
在一般人看来，孙大业取得了常人难以企及的成绩，获得了各种该有的荣誉，完全可以功成身退。然而，对教学的热爱、对发展科研的豪情，使他从不自满，而是把荣誉当作前进的动力，不停地在教科一线上努力拼搏，不畏艰险，勇攀高峰。他每过几年就会拿出高水平的成果，总是不停地让人惊喜。然而，他看淡自己的成就与名利，从不以权威自诩，而是将自己放在普通平凡的教师位置上看待。即使到了现在，他依然壮志满怀、雄心未了，从未认为自己是个老人，还要继续发光发热，鞠躬尽瘁。他在学术领域的研究与探索从不止步，他说要活到老，做到老，学到老。
“大业辉辉，科苑执一席牛耳，创生命奇葩功盖当世；美誉煌煌，杏坛掌半生教鞭，育桃李新秀利泽千秋。”“教学科研楷模，为人师表典范。”“大爱泽众，业绩鸿峻”……这是在“孙大业院士从教50周年庆祝大会”上，河北师范大学师生给孙大业的美誉。该校生命科学学院院长刘敬泽如此评价：孙先生做学问的见解，高屋建瓴，孙先生的学问具有一种气象。如东风拂面，日月在天，庄严恢弘，清远雅正。不强服人而人自服，无庸标榜而下自成蹊。形成这种气象至少具备三个条件：第一是敬业的态度，对学问十分虔诚，一丝不苟；第二是博大的胸襟，不矜己长，不攻人短，不存门户之见；第三是清高的品德，潜心学问，坚持真理，堂堂正正。先生把学问和道德并重，用正直、诚实、刚强成其宽容、独立之气象。
曾有诗曰：“老牛自知夕阳短，不用扬鞭自奋蹄”。年过古稀的孙大业常用这种“自奋蹄”的精神自勉，在植物细胞学领域中昂首阔步！