基于“自强”的需要，李鸿章在引进“制器之器”、创办军事工业的同时，试图推进科举改革，造就掌握科学技术知识的新式人材。
清承明制，取士仍由科举。清以科举为“抡才大典”，无论文武，总以科甲为重，谓之正途。“其余虽能学贯天人，道侔伊吕者，皆谓异路。”文科乡会试皆三场，各场试以四书文、五经文’、表、判、策、论，三场中以首场为重，而首场尤以四书文为重。乡会试如此，童生院试与生员的岁、科试亦然。四书文亦称八股文，八股言其形式，四书则言其内容。以八股取士的科举制度，坚持“凭文而取，按格而官”的原则，企图用功名利禄笼络知识分子，用儒家学说“化民成俗”，借以巩固封建统治。随着封建制度的愈趋腐朽，科举制度流弊日深。及至鸦片战争前后，由于外国资本主义的崛起，促使一批忧国之士认识到八股取士导致士子只知诗文而不通中外，“心术坏而义理锢”。为了遴选真才，以适应时势之变迁、挽救清朝统治的危亡，必须改革科举制度。当时，龚自珍、潘德舆等倡导于下，祁、王茂荫等奏请于上，他们相互呼应，要求改善而不是废除科举制度。他们尽管都是封建制度的“补天”者，但他们讥切时弊，呼吁改善八股取士制度，却使“万马齐喑”的黑暗王国透露出一线光明。
太平天国运动和第二次鸦片战争，犹如强烈地震一样，撼动者清朝封建统治。严重的“内忧外患”，暴露了科举乏才的危害，推动着晚清科举改革的进程。早期维新志土和某些洋务官僚成为推动晚清科举改革的主要力量。
1861 年早期维新志士冯桂芬在《校邠庐抗议》一书中，发表了《改科举议》、《制洋器议》等论文，成为 60 年代思想界倡导科举改革的嚆矢。随后王韬、郑观应等维新志士接踵而起，分别写成《上丁中丞》、《变法自强》和《论考试》、《西学》等论著，在思想界掀起了一股宣传科举改革的浪潮。
与此相呼应，李鸿章等一批洋务官僚纷纷上疏清廷，企图依靠皇权把变通考选之制的理想付诸实践。据约略统计，从同治三年李鸿章请专设一科取士开始，到光绪十三年陈琇莹请将明习算学之人归入正途考试为止，洋务官僚奏请变通考选之制的，就多达十五、六人次，比鸦片战争前后增加了七、八倍。
著书立说的早期维新志士和上疏建言的洋务官僚在改革科举问题上，具有某些一致或相似的见解。
他们朦胧地认识到经过两次鸦片战争，资本主义列强纷至沓来，闭关锁国、孤立于世界之外的时代一去不复返了。在中外接触中，中国封建主义暴露了自己的落后，而外国资本主义则显示出自己的先进。中国只有翻然变计，师敌所长以自强自立，才能摆脱落后而跻身于先进之列，免于挨打受辱的命运。新时代要求“洞达时世之英才，研精器数之通才，练习水陆之将才，联络中外之译才。”然而，八股取士制度却只能引导士子“鹜虚而避实”，学用脱节。为了造就新时代所需要的新式人才，必须“推广中西之学，宏开登进之途”，改革之举，引进西学，以西学之精否为取士的标准之一。这就突破了封建主义的藩篱，更新了传统的崇尚义理、轻视末技的价值观念，为改变人们对封建文化的盲目追求和在中国广泛传播西学开辟了道路。
他们一般都认为科举制度系“祖宗成法”，难于率议更张，应“寓变通于转移之中”，一面改革科举考试内容，一面于文武正科之外，特设专科以考西学，“可与科目并行不悖，而又不以洋学变科目之名。”当然，他们之中也有人或者主张废八股、进而“废科第而为荐举”，或者主张兴艺学而反对另立一科。
他们一般都主张把改革科举与兴办学堂联系起来，多设学堂随地教人，多选学生出洋学习西学，以期造就适合于新时代需要的“真才”，并力图使学堂毕业生和留学生都获得正途出身，齐仕进于科第。当然，他们之中也有人或偏重于改革科举，或只倡导兴办学堂而未涉及科举改革的。
李鸿章早年既业八股以窃科第，又著意通经致用之学，前者使他深知八股之害，后者使他关心“尊主庇民”。他的科举改革思想与实践，经历了一个逐步发展的过程。大约从 19 世纪 60 年代初开始，他的侧重点在于变通考试功令，另开洋务进取一格，而不是否定科举制度本身。因此，他一面力争改功令、兴洋学、废弃小楷试帖，一面采取了一些趋就“科目”的措施。
如果说李鸿章的洋务活动是从“师夷长技”“练兵练器”开始的话，那么李鸿章推进科举改革的努力则是以创办新式学堂作为突破口的。因为当时科举制度制约着教育制度。正象时人所说的：
“自明科举之法兴，而学校之教废矣。国学、府学、县学徒有学校之名耳。考其学业，科举之法外，无他业也；窥其志虑，求取科名之外，无他志也。”要改革科举制度，就势必触动旧的教育体制。李鸿章深知办理对外交涉事件，必须有懂得外国语言文字，“通其志，达其意，周知其虚实诚伪”之人，才能“有称物平施之效”；引进西方近代军事装备、机器生产，只有同造就掌握近代科学技术的人才相结合，才能发挥应有的作用；而所有这类人才都是无法指望科举制度制约下的旧教育所能培养出来的。早在 1863 年江苏巡抚任上李鸿章就根据冯桂芬的建议，奏准在上海设立广方言馆。这个广方言馆虽说是“仿照同文馆之例”，但实际上却突破了同文馆的模式。同文馆的学生“系由八旗咨取”，实为八旗子弟学校。而上海广方言馆则招收近郡文童，“候补佐杂及绅士中有年及弱冠愿入馆学习者，一体准保进馆学习”。同文馆是外语学校，而上海广方言馆则不仅培养“精熟西文”的翻译人才，而且学习西方自然科学和制造技术。同文馆学习外语“如能纯熟， 即奏请给以优奖，庶不致日久废弛。”上海广方言馆则规定：文童学生“学成之后，送本省督抚考验，作为该县附学生，准其应试”，以便谋取科甲正途出身。上海广方言馆和北京同文馆一样，作为传统教育的对立面，在当时无疑起了开风气之先的作用。1869 年上海广方言馆并入江南制造总局，招收 15—20岁的学生入学，学习汉文、英文、法文、算学、舆地等课程，4 年毕业。
在创办上海广方言馆的第二年，李鸿章乘答复总署有关学制外国武器问题询问之机，首次向清廷提出变通考试功今、“专设一科取士”的问题。他认为传统的科举制度排斥科学技术教育， 是中国人才缺乏和技术落后的原因之一。中国只有“学习外国利器”，才能“自强”而与外国并驾齐驱，而“学习外国利器”的关键在于引进外国的“制器之器”和培养自己的“制器主人”。他正是从学习西方近代的军事装备和机器生产、造就掌握近代工程技术的人才出发，呼请“专设一科取士”的。他所提出的“专设一科取士”的主张，深受冯桂芬思想的影响，而略胜于同俦。当时冯桂芬正在李鸿章幕府，“有大政或遇事变，得所咨度”，冯桂芬“每一书成，远近学者争快睹焉”，李鸿章自然也不会例外。冯桂芬在《改科举议》和《制洋器议》两文中，主张“改定科举”与“特设一科”“并行不悖”，而“特设一科”的目的则在于引导“聪明智巧之士”“以从事于制器尚象之途”，“自造自修自用”西方坚船利炮。很显然，冯、李关于“专设一科取士”的设想如出一辙。冯、李企图把西方近代工程技术引进科举，无疑是一种历史的进步。当然，李鸿章毕竟不是冯桂芬，他尚未象冯桂芬那样，把“改定科举”与“特设一科”结合起来，而只是主张在原有“科目”之外另立一科罢了。1867 年李鸿章代呈藩司丁日昌条款，主张对“文场科举之制，略为变通”：
取士兼求实用之才，戚继光云：所用非所学，所习非所用，最为兵家大害。夫岂独治兵也哉？今之儒者，殚心劳神于八股文字，及出而致用也，闭户造车，或不能出门合辙，似应于文场科举之制，略为变通。拟分为八科，以求实济。一曰忠信笃敬，以觇其品。二曰直言时事，以觇其识。三曰考证经史百家，以觇其学。四曰试帖括诗赋，以觇其才。五曰询刑名钱谷，以觇其长于吏治。六曰询山川形势，军法进退，以觇其能兵。七曰考算数格致，以觇其通，问机器制作，以尽其能。八曰试以外国情势利弊，言语文字，以觇其能否不致辱命。上以实求，下亦必以实应，并特设一馆，延致奇技异能之士，则人才将日出而不竭，即海外华人之抱负绝艺者，亦将返中国以营爵禄。这个“条款”实际上是李鸿章借丁日昌之口表达自己“所欲言而未敢尽情吐露者”。因为丁日昌深受李鸿章倚重，丁氏恳祈李鸿章代呈的“条款”内容，事先不征得李鸿章的同意是不可思议的，更何况丁氏“条款”内容还来自早期维新志士王韬的《代上苏抚李官保书》呢！1864 年避居香港的王韬为黄胜代写了上李鸿章书，并“别录副本”送交丁日昌。王韬认为“人材者，国势之所系也，国家之有人材，犹人身之有精神。”为了“振作人材，增重国势”，必须改革取士制度。他写道：
江左既已久罢科场，许行荐举，则所以荐举者仍在语言文字乎？抑将在政事军旅乎？或采之虚名试之实效乎？此数者虽足以召才，而但举其所能知，不能及其所未知，则真才仍或不出其中。今请分八科取士，拔其尤者以荐诸上。一曰直言时事以觇其识，二曰考据经史以觇其学，三曰试诗赋以觇其才，四曰询刑名钱谷以觇其长于吏治，五曰询山川形势军法进退以觇其能兵，六曰考历算格致以觇其通，七曰问机器制作以尽其能，八曰试以泰西各国情事利弊语言文字以觇其用心。行之十年，必有效可见。把王韬和丁日昌分别提出的八科取士的内容加以比较，就可以发现，丁日昌对王韬的建议采取了基本接受、部分修正的态度。首先，丁日昌增加了“忠信笃敬，以觇其品”一科，并在王韬提出的“试诗赋以觇其才”一科中加上考试“帖括”的内容；其次，丁日昌把王韬提出的“考历算格致以觇其通”和“问机器制作以尽其能”两科合而为一。后者无关宏旨，而前者却显示出维新志士和洋务官僚的歧异。主要来源于王韬、经过李鸿章代呈丁日昌条款而形诸于章奏的主张，堪称当时较为全面、激进的变通科举之制的纲领。它不仅把传统科举中独占鳌头的帖括诗赋考试降格为八科之一，冲击了崇尚时文、小楷之陋习；而且把中国传统的经世致用之学和内容更加广泛的西学引进科举。1864 年李鸿章还仅仅建议把西方近代工程技术引进科举，而丁氏“条款”却把引进科举的西学内容从近代工程技术扩展为“算学格致”、“机器制造”、“外国情势利弊、语言文字”，这就为改变八股士人谫陋空疏、学用脱节的积弊以励实学而拔真才创造了条件。可惜的是，清廷拒绝采纳丁氏“条款”，致使八股取士制度依然如故。李鸿章基于“功令所在自应趋就”的考虑，特于 1869、1870 年分别奏请加广安徽省文武乡试永远中额各 1 名，加广合肥县一次文武学额各 3 名；加广江苏省文武乡试永远中额 8 名。
1867 年李鸿章会同曾国藩、丁日昌在江南制造总局附设翻译馆。沪局是一所专门制造军械的兵工厂，而近代军事技术是离不开数学和其他科技知识的。李鸿章等认为，“洋人制器，出于算学，其中奥妙皆有图说可寻，特以彼此文义扞格不通，故虽日习其器，究不明夫用器与制器之所以然”，而要弄清其“用器与制器之所以然”，就必须翻译西方有关工业制造和与之相关联的实用学科的著作。因此，他们断言“翻译一事，系制造之根本。”他们聘请英国伟烈亚力、美国傅兰雅、玛高温同中国专家李善兰、华蘅芳、徐寿合作，“专择有裨制造之书，详细翻出”，业已译成《汽机发》、《汽机问答》、《运规约指》、《泰西采煤图说》四种，“拟俟学馆建成，即选聪颖子弟，随同学习，妥立课程，先从图说入手，切实研究，庶几物理融贯，不必假手洋人，亦可引申另勒成书。”这表明李鸿章等倡导围绕军事技术而探索西学，并不重视人文科学和其他基础理论著作的翻译。
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