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先是光緒二十一年，津海關道盛宣懷於天津創設頭、二等學堂。頭等學堂課程四年，等一年習竣，欲專習一門者，得察學生資質酌定。專門凡五：一工程學，二電學，三礦務學，四機器學，五律例學。二等學堂課程四年，按班次遞升，習滿升入頭等。意謂二等擬外國小學，頭等擬外國大學。因初設，采通融求速辦法。教員既苦乏才，學生亦難精擇，無甚成效。
二十三年，宣懷又於上海創設南洋公學，如津學制而損益之，經費取給招商、電報兩局捐助。奏明辦理，因名公學。分四院：曰師範院，曰外院，曰中院，曰上院。外院即附屬小學，為師範生練習之所。中、上院即二等、頭等學堂，寓中學堂、高等學堂之意。課程大體分中文、英文兩部，而注重法政、經濟。上院畢業生，擇尤異者咨送出洋，就學於各國大學。意謂內國大學猝難設置，以公學為豫備學校，而以外國大學為最高學府。論者謂中國教育有系統之組織，此其見端焉。後改歸郵傳部管轄，定名高等實業學堂。其課程性質，非復設立之初旨。此第一期無系統教育之大略也。
自甲午一役，喪師辱國，列強群起，攘奪權利，國勢益岌岌。朝野志士，恍然於鄉者變法之不得其本。侍郎李端棻、主事康有為等，均條議推廣學堂。光緒二十四年，德宗諭曰：「邇者詔書數下，開特科，改武科制度，立大、小學堂。惟風氣尚未大開，論說莫衷一是。國是不定，則號令不行。特明白宣示中外，自王公至士庶，各宜努力發憤，以聖賢義理之學植其根本，博採西學切於時務者，實力講求，以救空疏迂謬之弊。京師大學為各省倡，應首先舉辦。凡翰林編、檢，部、院司員，各門侍衛，候補、候選道，府、州、縣以下各官，大員子弟，八旗世職，各省武職後裔，均準入學肄業，以期人材輩出，共濟時艱。」下軍機大臣、總理各國事務王、大臣，妥議奏聞。尋議覆籌辦京師大學堂。擬定章程，要端凡四：一寬籌經費，二宏建學舍，三慎選管學大臣，四簡派總教習。詔如所擬。命孫家鼐管理大學堂事務，經費由戶部籌撥。
五月，又諭各直省督、撫，將各省府、、州、縣大、小書院，一律改為兼習中、西學之學校，其階級，以省會之大書院為高等學，郡城之書院為中學，州、縣之書院為小學。頒給京師大學章程，令仿照辦理。各書院經費，侭數提作學堂經費。紳民如能捐建學堂，或廣為勸募，準奏請給獎。有獨立措捐钜款者，予以破格之賞。民間祠廟不在祀典者，一律改為學堂，以節糜費而隆教育。是時管學大臣之權限，不專管理京師大學堂，並節制各省所設之學堂。實以大學校長兼全國教育部長之職權。
又以同文館及北洋學堂多以西人為總教習，於中學不免偏枯。且外國文不止一國，學科各有專門，非一西人所能勝任。必擇學貫中、西，能見其大之中國學者，為總教習，破格錄用，有選派分教習之權。蓋以管學大臣必大學士或尚書充任，而總教習則不拘資格，可延攬新進之人才也。學生分兩班，已治普通學卒業者為頭班，現治普通學者為二班，猶是南洋公學之舊法。課程分普通、專門兩類。普通學，學生必須通習；專門學，人各占一門或二門。普通學科目為經學，理學，掌故學，諸子學，初級算學，初級格致學，初級政治學，初級地理學，文學，體操學，語言文字學。專門學科目為高等算學，高等格致學，高等政治學、法律屬之，高等地理學、測繪屬之，農學，礦學，工程學，商學，兵學，衛生學、醫學屬之。考驗學生，用積分法。學生月給膏火銀兩有差。上海設編譯局，各學科除外國文外，均讀編譯課本。籌辦大學章程之概要如此。
未幾，八月政變，由舊黨把持朝局，卒釀成庚子之禍。逮二十七年，學校漸有復興之議。其首倡者，則山東巡撫袁世凱也。初，世凱奏陳東省開辦大學堂章程，有旨飭下各省仿辦，令政務處會同禮部妥議選舉鼓勵章程。尋議言：「東西各國學堂，皆系小學、中學、大學以次遞升，畢業後始予出身，擬請按照辦理。小學畢業生考試合格，選入中學堂。畢業考試合格，再選入大學堂。畢業考試合格，發給憑照。督、撫、學政，按其功課，嚴密扃試。優者分別等第，咨送京師大學堂覆試，作為舉人、貢生。其貢生留下屆應考，原應鄉試者聽。舉人積有成數，由京師大學堂嚴加考試，優者分別等第，咨送禮部。簡派大臣考試，候旨欽定，作為進士，一體殿試，酌加擢用，優予官階。查世凱辦法，以通省學堂一時未能遍舉，先於省城建立學堂，分齋督課，其備齋、正齋，即隱寓小學、中學之規制。既經諭令各省仿辦，應酌照將來選舉章程，用資鼓勵。」報可。所議混合科舉、學製為一事，謂之學堂選舉鼓勵章程，各省多未及實行而罷。
辛醜，兩宮迴鑾。以創痛钜深，力求改革。十二月，諭曰：「興學育才，實為當今急務。京師首善之區，尤宜加意作育，以樹風聲。前建大學，應切實舉辦。派張百熙為管學大臣，責成經理，務期端正趨鄉，造就通才。其裁定章程，妥議具奏。」旋諭將同文館併入大學堂，毋庸隷外務部。二十八年正月，百熙奏籌辦大學堂情形豫定辦法一條，言：「各國學制，幼童於蒙學卒業後入小學，三年卒業升中學，又三年升高等學，又三年升大學。以中國準之，小學即縣學堂，中學即府學堂，高等學即省學堂。目前無應入大學肄業之學生，通融辦法，惟有暫時不設專門，先設立一高等學為大學豫備科。分政、藝二科，以經史、政治、法律、通商、理財等事隷政科，以聲、光、電、化、農、工、醫、算等事隷藝科。查京外學堂，辦有成效者，以湖北自強學堂、上海南洋公學為最。此外如京師同文館，上海廣方言館，廣東時敏、浙江求是等學堂，開辦皆在數年以上，不乏合格之才。更由各省督、撫、學政考取府、州、縣高材生，咨送來京，覆試如格，入堂肄業。三年卒業，及格者升大學正科。不及格者，分別留學、撤退。大學豫科與各省省學堂卒業生程度相同，由管學大臣考驗合格，請旨賞給舉人。正科卒業，考驗合格，請旨賞給進士。惟國家需材孔亟，欲收急效而少棄才，則有速成教員一法。於預備科外設速成科，分二門：曰仕學館，曰師範館。凡京員五品以下、八品以上，外官道員以下、教職以上，皆許考入仕學館。舉、貢、生、監，皆許考入師範館。仕學三年卒業，擇尤保獎。師範三年卒業，擇優異者帶領引見。生準作貢生，貢生準作舉人，舉人準作進士，分別給予準作小學、中學教員文憑。蓋豫科生必齲年歲最富、學術稍精者，再加練習，儲為真正合格之才。速成生則取更事較多、立志猛進者，取其聽從速化之效。至增建校舍，附設譯局，廣購書籍、儀器，尤以寬籌經費為根原。經費分兩項：一，華俄道勝銀行存款之息金，全數撥歸大學堂；一，請飭各省籌助經費，每年大省二萬金，中省一萬金，小省五千金，常年撥解京師。」從之。
七月，百熙遵擬學堂章程，疏言：「古今中外，學術不同，其所以致用則一。歐、美、日本諸邦現行制度，頗與中國古昔盛時良法相同。禮記載家有塾，黨有庠，州有序，國有學。比之各國，則國學即大學，家塾、黨庠、州序即蒙學、小學、中學。等級蓋甚分明。周以前選舉、學校合而為一，漢以後專重選舉，及隋設進士科以來，士皆殫精神於詩、賦、策、論，所謂學校，名存而巳。今日而議振興教育，必以真能復學校之舊為第一要圖。雖中外政教風氣原本不同，然其條目秩序之至賾而不可亂，不必盡泥其跡，不能不兼取其長。謹上溯古制，參考列邦，擬定京師大學暨各省高等學、中學、小學、蒙學章程，候欽定頒行各省，核實興辦。凡名是實非之學堂及庸濫充數之教習，一律從嚴整頓。」詔下各省督撫，按照規條實力奉行。是為欽定學堂章程。教育之有系統自此始。
