洋務派認為，當時中國內憂外患十分嚴重，要想「靖內患，禦外侮，非講求兵制不可」，「整頓陸營則內患不作，整頓水師則外寇不興。」為此，直隸總督李鴻章建議於天津機器局設立水師學堂；之後，再建江南水師學堂；接著李鴻章又於天津設立武備學堂，此為中國第一所西式陸軍學校。天津水師學堂，光緒六年（1880），直隸總督李鴻章鑑於北洋添購鐵甲快船，急需管理機輪炮位各類人員，因此建議就天津機器局建設水師學堂，光緒七年（1881）學堂落成，這是中國最早的海軍學校。課程有：英國語言文字、地輿圖說、算學、幾何原本、代數、平弧三角法、駕駛諸法、測量天象、重學、化學格致等。除在堂學習專業理論知識外，還要在船上實習一年。在學時，除供給膳食外，還有衣履費，並實行公費醫療制度。江南水師學堂，為了加強海軍建設，清政府通令沿海各省創設水師學堂，「而南洋地當沖要，為中外交接之門，各水師兵船需人尤多，故宜另設堂教習，以備南洋之用」。光緒十六年（1890）江南水師學堂建立，仿照英國水師學堂辦法，分駕駛、管輪兩科。課程按專業不同，駕駛科課程有英文、幾何、代數、平弧三角、中西海道、星辰部位、升桅帆纜、划船泅水、槍砲步伐、水電魚雷、重學、微積、駕駛、御風測量…「凡為兵船將領應知應能之事均應學習」。管輪科課程有英文、算學、氣學、力學、水學、火學、輪機理法、推算繪圖之法，此外，還要到工廠學習生產技能。並且要求每日傍晚放學後到操場進行體育鍛鍊。根據1892年「格致匯編」記載，江南水師學堂辦得頗有成績。天津武備學堂，繼天津水師學堂後，於光緒十一年（1895）再建天津武備學堂，是中國第一所陸軍學校。李鴻章認為：「我非盡敵之長，不能致敵之命」，創辦武備學堂就是為了「以其人之道，還治其人之身」，即以武力，反對侵略者的武力。天津武備學堂，選聘德國軍官為教習，並選派通習中外文字的人充當翻譯。課程內容分為學科和術科兩方面，學科有：天文、地輿、格致、測繪、算化諸學，及砲台營壘新法等實用知識；術科有：馬隊、步隊、炮隊急行軍部陣分合攻守諸法，並且還要兼習經史之學。天津武備學堂創辦兩年後，已卓然有成效，北洋軍閥段祺瑞、馮國璋、曹錕、吳佩孚等，均為武備學堂學生。之後，令各省添設武備學堂，各省紛紛仿造天津武備學堂辦法。