江南製造局和福州船政局是旨在探查西方力量奧秘的一個更大規劃的組成部分；從一開始，李鴻章和左宗棠就打算在建立兵工廠、造船廠的同時開辦培訓學校。幾百名半文盲工匠和學徒在外國工頭的指導下在工廠裡做工，許多中國人將要成為技術精練的工人。年紀較輕的學徒的聰穎智力和靈巧手藝尤為外國人所讚賞。
但是，只有在那些範圍很小的學校裡，人們才能希望西方技術會在中國人中間紮下根來，因為在這裡，來自書香門第的青年除去學習普通的中文課程之外，還學習數學和自然科學。按照設想，這些學校應與兵工廠和造船廠合作，既講授理論，也講授實際操作。
雖然早在1862年已由總理衙門主辦了一所新的官辦學校(京師同文館)，但是它的初意僅僅在於培訓中西外交上所需要的翻譯人員。因而同文館所遵循的先例是18世紀中葉在清帝贊助之下創辦的俄羅斯文館。1862 年的「章程」是仿照俄羅斯文館的章程制定的，它最初的錄取人數限制在從八旗滿族子弟當中挑選的24名青年；學生們要在學習中文課程的同時，也學會一種歐洲語言。
由於在上海和廣州未能找到可以教授英語和法語的合適的中國人，便以不準在學生中傳教為條件，延聘英國傳教士包爾騰教授英文。此後不到一年，於1863年4月，一個法國牧師和-一個俄國翻譯受僱，又添設了法文館和俄文館。(俄羅斯文館便於此時停辦，那裡原打算用來教授俄文的滿族人被發現並不真懂俄語。)同文館的一些學生確實至少學到了 一些洋文洋話：在1866年，他們之中有三個人被選作由赫德帶領到歐洲去的第一一個非官方清朝使團的低級成員。
與此同時，在1863年4月李鴻章奏請清帝在上海和廣州建立同樣的外語學校。不過，李鴻章設想中的學校具有更廣泛的目標，打算同時也教授數學和自然科學。他說：「彼西人所擅長者，推算之學，格物之理，制器尚象之法，無不專精務實，泐有成……我中華智巧聰明，豈出西人之下！果有精熟西文者轉相傳習，一切輪船火器等巧技，當可由漸通曉。」
李鴻章的建議得到批准，上海同文館於 1864年7月在上海道臺的監督下興辦起來。所取除10名已經通習中文、年齡較大的學生之外，另外限取40名由有聲望的官紳保送的十四虛歲以下的青年。學生們除了讀經、史、朱熹的著述以及作文等中文課程之外，還由美國傳教土林樂知講授英文，由-位中國教習講授數學。
廣州同文館雖然也是根據李鴻章的奏摺在1864年夏季以同樣方式創辦的，但它基本上是由廣州的-位韃靼將軍所管轄。 該校僱用了一個傳教士講授英文和數學，但學校的章程似乎是為了使這個城市的中國居民避免受過分的西方影響而制定的(由於英法聯軍之役，廣州已被英國佔領將近4年之久)。招生人數定為20名，16 個名額留給在廣州駐防的八旗子弟； 10名年齡較大的學生取滿族、漢族均可。雖然學校的章程一部分依據 了新建的上海同文館所採用的規章，但在實際上廣州同文館辦得像一所滿洲旗人 學堂。
由於清朝的文官制度和科舉考試制度沒有改變，這些新學校從一開始就不得不面臨鼓勵學生的問題。總理衙門援引原俄羅斯文館的先例請得清帝的批准：京師同文館三年制優等畢業生可以被保舉為八品或九品官，通過更進一 步考試的學生甚至可以升授為七品官，直到委任為京畿官僚機構中的主事。
不過，上海和廣 州的學校並沒有這個有利條件。上海同文館提出，學完三年制學業的最佳學生應為「附生"(符合參加鄉試條件的低級「生員」)。廣州同文館仿照旗人學校的先側，許諾它的畢業生做翻譯(最初指的是能夠在滿文和漢文之間進行翻譯的人)或者名譽「監生」。
這可以使人想起，李鴻章曾在1864年春天向總理衙門建議在科舉考試中增設新科，給有專長技術的考生一個應試高級功名的機會。這個建議毫無結果，實際上，上海和廣 州同文館的學生儘管進了這些學校，並領取津貼以學習英文和數學，但仍舊發現他們為準備應鄉試而在那裡練習做八股文！
不過，對於那種一成不變的格局總算進行了一次突破的嘗試。回顧起來，這主要由於在1865- 1866 年建立了江南製造局和福州船政局，也由於在諸如制定總理衙門政策的文祥和董恂等士大夫中間引起的思想上的騷動，雖然這種騷動是微弱的。恭親王本人被李鴻章、左宗棠等人就有關新技術所需人才的長期計劃而提出的論點所打動。赫德和丁韙良的上書也激發了總署的大臣們的熱情(丁韙良曾把沃頓所著的《萬國公法》譯成中文，並且在準備一部關於 自然哲學的新書時就在總理衙門裡面演示了電報發報機的操作)。
在1866- -1867 年的冬天，恭親王和文祥作出了一個實在大膽的計劃，但此計劃的激進性質通常為歷史學家們所忽略。在1866年冬天以前當赫德回國休假時，恭親王和文祥就委託他在歐洲代為招聘自然科學教習，為將在京師同文館內設立的「天文算學」科目配備人員。(按照清朝的傳統看法，「天文算學」有些實際用途，並且確實是持某種主張的儒家學者在知識探索中的正統課題。
不過，這個科目的舊名稱現在被總理衙門用來包括化學和機械學之類的西方科學。)恭親王和文祥不是僅僅打算增加同文館的課程：他們的目的完全是想讓西學本身的合法性得到清帝以及像翰林院那樣的正統部門的承認。在1866年12月的奏摺中，總理衙門建議應該鼓勵那些舉人和舉人出身的官吏報名到同文館肄習新開科目。之後在1月28日，恭親王和他的同僚們進一步上書，建議應該鼓勵進士，特別是翰林院成員包括有聲望的編修們一報名， 並在三年課程結業之後給予「格外優保」。
也許，我們作以下設想並不過於牽強：如果這個建議達到了預想的效果，那麼一個清代的教育和文官體制的重大改革也就指日可期了。