洋務一開辦，科學和學術風氣有了新起色。在政府和洋務派官僚設立的與洋務有關的新機構中出現了一批洋務派理論家。其中有郭嵩燾(1818～1891)、王韜(1828～1897)、薛福成(1838～1894)、鄭觀應(1842～1921)、馬建忠(1845～1900)、陳熾(?～1900)、宋育仁、湯壽潛(1857～1917)、何啟(1858～1914)、胡禮垣等。他們一般都因參與洋務或弱國外交到過國外，見過世麵。他們的目光要比當權的大臣們略高一些，因為在自己不直接置身於政治權力中心的情況下，思想略為超脫一些，言論的自由度也略大一些。鄭觀應於1862年發表了《救時揭要》，1871年這本書增改後又以《易言》出版，1893年再版後變成《盛世危言》。他們不但認識到中國需要引進西方先進的技術和科學，還感到有必要進行相應的變政和改革，某些人還提出了一些零碎的實際主張。從林則徐、魏源到上述洋務理論家們，他們的思想是一脈相承的。中國官僚階層中的一批人已經把目光投向西方。洋務運動是這部分人中有權勢的人物在朝廷的支持下所采取的實際行動。他們的基本目的就是所謂“師夷之長技以製夷”，靠自強來應付外侮。
武器和軍隊
洋務運動的初衷主要是改善中國軍隊的武器裝備。中國人在和歐洲人作戰中感受最深的是武器的差距。魏源說：“夷之長技三：一戰艦，二火器，三養兵、練兵之法。”(《海國圖誌·籌海·議戰》)讓我們來看看這三方麵的情況。
戰艦。中國人曾造出過遠航印度洋的鄭和寶船，但沒有突破用木造船的觀念。另外，古代所有船的動力都是風帆和人力槳。美國人富爾頓於1807年把瓦特發明的蒸汽機裝到了船上，成為動力。這種船最初是木鐵結構，大部分部件仍是木質的，稱為輪船。洋務運動開始不久的1866年，馬尾造船局、江南製造局等開始製造出輪船。這些輪船和購買的外國輪船一起裝備了中國的福建海軍、南洋海軍和北洋海軍。這時西方的造船技術又進了一步，戰艦變成了鐵甲艦。而中國的造船局還造不出鐵甲艦。1884年8月23日的中法戰爭中，法國艦隊擊毀了中國福建海軍的30艘船隻，基本上消滅了這支海軍。1885年，李鴻章通過中國駐德國公使李風苞首先從德國購買來“定遠”、“鎮遠”(6000匹馬力)和“濟遠”(2800匹馬力)三艘鐵甲艦，接著又從德英兩國買來一批新艦隻，隨之建設了軍港、炮台、船塢等，請了一些外國人參與海軍的技術工作。北洋艦隊裝備了一流的鐵甲艦，成了中國海軍的主力。1894～1895年中日甲午海戰中，北洋艦隊遭到重創，此後不得不慢慢重新組建，新建的北洋海軍實際上已不能擔當禦侮的責任，不過，它的技術裝備卻有改進。1905年，北洋水師在天津設立無線電報學校，並從意大利買入7台馬可尼(1874～1937)發明的電火花式無線電報機，在4艘軍艦上安裝了這種設備。此時，軍隊中也有了無線電報機。
火器。中國原是火器的故鄉，但槍炮的製造沒有精密化。歐洲人在明初有了鐵管步槍，而且在上麵裝有瞄準具，明末時發展成為用燧石發火的燧發槍。1800～1818年間，英國人用化學方法造出了雷汞，發明了用擊錘打擊雷汞的步槍點火方法，淘汰了燧發槍。炮的鑄造更精密，也采用了雷汞底座的發火方法。但槍炮的子彈都是從前端裝入的，所以一般叫前裝槍炮。1860～1870年洋務派買進或在各地機器局所造的槍炮都是前裝槍炮。而歐洲軍隊的武器又在向後裝槍炮發展。1835年普魯土人德塞色設計出後裝槍。1848年歐洲各國開始生產後裝槍，意大利和法國人在設計新型的後裝大炮。1870年的普法戰爭用的便是後裝槍。1870年後，後裝槍通過武器交易市場進入中國。1880～1890年，中國已能夠自己製造後裝槍炮，甚至仿製某些發明不久的連發步槍和重機槍。自然，中國洋務工廠生產的規模還不能滿足改變軍隊裝備的需要。1895年甲午戰爭失敗後清朝開始建設新式陸軍，裝備依然主要依靠輸入。1910年，清廷還向法國購買了一架沙麥式飛機，並在南苑創辦了飛機試行工廠。
養兵、練兵之法。自從1840年鴉片戰爭的炮聲響起之後，中國在軍事上的徹底失敗導致了軍隊近代化過程的開始。最先出現的近代化軍隊是曾國藩的湘軍、李鴻章的淮軍和海軍，其中隻有李鴻章的北洋艦隊才基本上實現了裝備的近代化。他們的陸軍還是一種火器和冷兵器混用的準近代化軍隊。盡管如此，曾和李仍然依靠自己的武裝成了清廷舉足輕重的權貴。甲午戰爭失敗後，清廷才下決心建立新式陸軍，便命袁世凱(1859～1916)在天津小站編練新軍(1895年開始)，張之洞在湖北時也編練了一批新軍。這種新軍在武器裝備、服裝、訓練方法和編製等幾方麵都是完全新式的。正是這些用近代武器武裝、用近代方法訓練出來的軍隊，標誌著中國軍隊的主體部分最終告別了冷兵器時代，並且在中國20世紀初的曆史中扮演了舉足輕重的角色。
西學東漸的節奏
隨著1860—1895年間洋務運動的開展，社會上一些有經世致用之學的知識分子被搜羅到政府和洋務機關新設的書館、譯局和企業中，開始比較係統地介紹西方的技術和科學。這是洋務運動的需要。不了解西方的技術和科學知識，新工廠中的機器和技術工藝就無法掌握。從此，西方的機械知識、力學、物理學、化學知識和電學知識等，開始大量地進入中國社會，並同近代化的產業聯係在一起。與此有關的三項工作最為重要。
第一是開辦與洋務有關的書局和譯局。在這類機構中出現了一批中國近代科學家。1862年，清廷設立了由美國傳教士丁韙良(1827～1916)主持的“同文館”。1863年又在上海設立了“廣方言館”，1864年在廣州設“廣方言館”。廣方言館和同文館一樣，一般都由外國人主持，是招收一批青年學習外語的書館，也兼學一些自然科學。1868年上海江南製造局設立了由英國人傅蘭雅(1839～1928)主持的譯書館。另外，英國人麥都斯於1847年在上海開始經營“墨海書館”。這些譯館和書館中有大量中國學者參加，他們和外國人一起翻譯、研究、介紹和出版西方近代科學技術知識。這種譯館和書館的開辦，標誌中國學者在洋務運動興起之後已經與清朝中期以來那種個人的、與西方隔絕的學術研究時代告別。
在這類譯館和書館中工作並有突出成就的有數學家李善蘭(1811～1882)。他在上海的8年中同外國人合譯了80多卷天文、數學和力學著作。其中徐光啟和利瑪竇未完成的《幾何原本》後9卷(共15卷)是由李善蘭和英國人偉烈亞力(1815～1885)、艾約瑟(1823～1905)等譯完的。李善蘭最先把牛頓力學較係統地介紹到中國。他1860年離開上海後，在官僚徐有壬和曾國藩手下當了幾年幕僚，於1868年到北京同文館，擔任天文算館總教習達十幾年。在這段時間裏，李善蘭獨立地證明了數學中有名的費爾瑪定理，並且獨立地研究得出了一些定積分公式。李善蘭工作的意義是相當重要的。因為翻譯本身就是創造，中國古代科學中的概念和西方科學中的概念必須準確地對應起來才有助於中國人理解，而且近代科學的一部分概念是新的，需要造相應的新詞和新符號來表達。李善蘭創造了不少今天還在用的符號。
另外一個近代科學家是華蘅芳(1833～1902)，他和英國人傅蘭雅合譯數學著作。概率論是他們介紹到中國的，最初譯為《決疑數學》。華蘅芳的譯文通順易懂，超過了李善蘭的譯文。他翻譯的英國人賴爾的《地學淺釋》中已提到了進化論，但還沒有提到達爾文的名字。1887年在天津武備學堂教數學時，他設計製造了中國第一個氫氣球。
化學家徐壽(1818～1884)和李善蘭、華蘅芳齊名。他編譯過包括《化學鑒原》在內的十幾種化學書，在編譯時創造了眾多的新元素的漢字名稱，今天化學元素的造字方法是他開創的。徐壽在安慶時和華蘅芳一起設計出了由中國人製造的第一艘蒸汽機推動的汽船。徐壽在自己研究的基礎上很快掌握了近代技術工藝。他1867年在上海江南製造局工作時，曾指導船炮槍彈製作，並自製鏹水、硝棉、雷汞、炸藥等。他把譯書和實驗結合起來，因而負有盛名。徐壽的兒子徐建寅也是一位科學家，編譯過一些西方科學著作，在1871年增補了《談天》一書。1901年，徐建寅在武漢試驗無煙火藥時因火藥爆炸而付出了生命的代價。
洋務運動中書館和譯館中還有一部分通漢語的外國人編譯了一些科學書，英國醫生合信1855年編著的《博物新編》是較早的一本。一些外國人辦的學校也組織編譯為中國學生用的教科書。從1853年到1911年間，共有468部西方科學著作在中國翻譯出版。其中總論和雜著44部，天文氣象12部，數學164部，理化98部，博物92部，地理58部。這中間包括嚴複譯的一係列名著。除了這些著作，1857年墨海書館出版了《六合叢刊》，1876—1890年格致書院出版了《格致彙編》，這是中國最早的綜合性科學刊物。譯館、書館的業務和印刷業的關係很密切。最初中國學者們編譯的書籍大都由外國人開設的印刷廠印刷。後來學校的發展對教科書的需求量增大，1897年商務印書館在上海成立。1911年中華書局在上海成立。
第二件事是開辦學校。在未廢科舉之前，洋務派已開始辦新式的學校。以上書館中多附設各門課程，所以書館也是最初的學館。在辦洋務和開學館的同時，李鴻章、左宗棠、張之洞等在各地開辦了幾所軍事學堂，其中著名的有1866年開辦的福建馬尾船政學堂、1880年開辦的北洋水師學堂、1885年開辦的天津武備學堂、1887年開辦的廣州水師學堂等。軍事學堂的興辦是因為中國對軍事落後的感受最深，所有屈辱性的條約都是在無法取勝的條件下簽訂的城下之盟。除了軍事學堂以外，和李鴻章一起操辦洋務的大官僚盛宣懷於1895年奏請清廷批準設立了天津中西學堂，1897年又在上海創立南洋公學，這個公學包括師範學堂、小學堂、中學堂、大學堂，經費來自電報局和輪船招商局。1895年的中日甲午之戰宣布了洋務運動的失敗，此後，維新思潮卷起，社會上要求學製革命的呼聲日高。1898年戊戌變法期間成立的京師大學堂是朝廷辦的第一所新式大學。這是北京大學的前身，也是沒有被廢除的變法成果之一。1902年，有名的實業家張謇(1853～1926)在江蘇南通創辦了通州師範學校，這是一所中國人所辦的較早的師範專門學校。但是，一直到1905年，清廷才明令取消科舉製度，正式頒行新學製。此時，全國各縣、府和省才開始把舊式學堂改為新式學堂和學校。可想而知，新學校的大多數教員仍是舊學堂的先生，清朝規定的教學內容中仍有不少陳腐的內容。與當時西方國家宗教組織和資本勢力在中國興辦學校的熱情相比，清朝統治者還略遜一籌。辦學不力和遲遲不廢科舉表明，清廷掌有實權的統治者在關係民族發展前途的教育問題上目光短淺。
第三件事是派遣留學生。清初的康熙時代，西方傳教士便帶中國學生去歐洲學習，但這些人回來後，由於清朝並不重視西學，沒有多大影響。鴉片戰爭前後，外國人在中國辦起了學校(小學、中學、大學)。在這類學校中讀書的一些中國學生也開始到歐美國家讀大學。其中大概以1847年去美國的容閎(1828～1912)和赴英的黃寬等為最早。黃寬學成後回來在武漢行醫。容閎在耶魯大學學習了4年，目睹美國科學技術的先進，深感中國富強必須向西方學習。回國後他致力於推動留學事業，企圖實現教育救國的夢想。在當時，留學事業隻能依靠朝廷的支持，所以他不得不周旋於權貴之間。他曾經去南京給太平天國的主政王洪仁王幹提過建議，還做過曾國藩的幫辦，替曾國藩從美國買回了不少機器，深受這位朝廷重臣的信任。1870年，朝廷接受容閎的建議，從1872年起，每年派30個少年學生到美國留學，共派4期，120人，這便是“幼童赴美留學預備班”。根據李鴻章當時給總理衙門致函提出的留學生條件，除了聰穎之外，還需“誌趣遠大，品質樸實，不牽於家累，不役於紛華者，方能遠遊異國”。在留學生派出之後，由於朝中掌權的大臣害怕這些學生沾染上西方的所謂“不良”風氣，受到西方思想的影響而“數典忘祖”，他們在1881年被撤回國內。在這些學生中有2人取得了畢業證，其中一個是後來因建造中國的鐵路而大名鼎鼎的詹天佑(1861～1919)。還有10人學成後未歸，留在美國生活。顯然，歸國學生中大多數人是學而未成、中途而返的。朝廷在這件事上表現得進退兩難，因為美國人的教育方式不符合清朝的禮儀和思想標準，培養出來的並不是專製王朝需要的理想人物，但半途而廢卻是一種財政上的浪費。當然，用在這方麵的經費和對列強的巨額賠款以及宮廷的費用相比，倒是不值一提的。況且，歸國學生中盡管大多數人學業未成，但已經先睹外邦為快，有了相當的新見識，基本上熟練地掌握了英語，還是發揮了一些作用。
除送幼童赴美留學外，從1876年開始，在洋務運動的高潮中，清廷從福建、天津等地的洋務學堂和機關中派出一批青年到英、法、德等國去學習軍工、造船和駕駛技術。嚴複(1854～1921)便是此時派到英國學習海軍技術的。他於1879年回國，次年當了北洋水師學堂的教務長和校長。他的同學中有丁汝昌(1836～1895)、方伯謙、薩鎮冰(1858～1952)、劉步蟾、林永升、林泰曾等，都成了北洋水師的將領。
洋務運動是以這批留過學的將軍們統率的北洋艦隊的覆滅而宣告失敗的。在此之後，國內的秀才們開始了一場謀求全麵社會改革的戊戌變法。這次變法失敗得更加迅速和徹底。戊戌變法後，在列強壓境和西學日盛的社會風氣壓力下，清廷當政的實權派也想借助先進的科學技術來維持風雨飄搖的統治，又接著向國外派出了64名官費留學生。尤其是在八國聯軍入侵(1900)之後，清廷在首都被攻破的恥辱刺激下，更想把派遣留學生作為自強之道，在1900～1906年間大批向外派遣留學生，人數達萬人以上，其中派到日本的有7000多人。
從清末形成留學生製度起，中國人開始主動地學習西方國家的科學技術。中國人視已為天朝、視外國為夷的時代結束了。中國人尊師重道，在幾千年的曆史中多是外國人來中國學習，中國人到外邦學習的數量不多。但留學生製度開始後情況反了過來，說明中國人已認識到外國人有長處。中國人的目光終於不再完全注視自己的曆史和傳統，而開始注視外部世界的先進文明成果了。中國畢竟從古代社會的封閉狀況中走出來了。中國人辦的各類學校和外國人在中國辦的各類學校中的新一代知識分子，在廢了科舉考試後逐步擺脫了讀經的困擾，他們中的一部分人直接走出了國門，學習西方先進的科學技術。這種方式顯然比通過翻譯性的學習更加有效，而且同時也造就了大批西方學術的翻譯隊伍。中國的文化和科學技術都大大受到了這批留學人員的影響。
為了對中國進行文化滲透，外國人在中國興辦了一批學校。他們甚至在辦學方麵比洋務派更積極。早在鴉片戰爭以前的1809年，英國新教牧師馬禮遜(1782～1834)乘鴉片販子的船來到了廣州，在這裏充當東印度公司廣州辦事處的譯員，並同時傳教、行醫。他在傳教時向中國人介紹了《聖經》的內容，這也曾影響了當時的廠東落第書生洪秀全。馬禮遜死後在廣州和香港的英國商人及傳教士捐款成立馬禮遜教育會，設置獎學金吸引中國學生入校學習，所學內容為中文和英文、聖經、數學、地理學等，成績好的還被保送到歐美去留學。此後，歐洲傳教士——新教(宗教改革後和羅馬教會分裂的各國教會)和羅馬天主教會，都開始在中國興辦學校。
傳教士們辦學的宗旨自然是企圖用西方文明從精神上徹底征服中國人，同時他們也充當著新興的工業資本主義國家向世界東方神秘大陸擴張的情報提供者和向導。生於澳門的馬禮遜的兒子小馬禮遜後來充當了中國第一個不平等條約《南京條約》的起草人。盡管如此，歐洲人在半殖民地中國土地上辦的學校，在輸入文化殖民主義的同時，也開始衝擊中國傳統社會中已經腐朽的教育內容和已經落後了的教育方式。在西方人辦的學校中讀書的人畢竟開始接受一套近代科學內容較多的知識體係。近代科學知識開始通過這種學校的課堂進入到一批中國少年的視野中。
1834年美國傳教士布郎在廣州辦的一所小學於1842年遷香港。《南京條約》簽訂後，美、英、法、德、瑞士等國的教士和以法國人為主的天主教教士們來到中國，到1855年時有46人。其中英美傳教士多數在家中或教堂附設學校，也有專門開辦的學校。以傳教士為骨幹，各西方國家開始了在中國辦學的熱潮。其中，英國人1844年在寧波辦東方女子教育協進社，1850年在上海辦英華書院，同年天主教會在上海辦徐彙公學；美國人1853年在福州辦格致書院，1861年又在福州辦清心書院；1864年天主教會在上海辦聖芳濟學校；1867年美國人在杭州辦育英義塾(1910年改為之江大學)。這類學校多屬小學和中學性質，其中有相當多的基督教神學課程，還不算是純粹的現代教育。其中有一些逐步發展成了大學和專門學校。在1905年中國學製改革時，各類教會學校已達2585所，學生有57600人。到1914年，各類教會學校發展到12000所，約占中國所有學校的20％。中國學製改革的前後，教會學校加緊把一些中學擴建為大學，並開始創辦一些新的大學。在這方麵外國人手裏有大量中國的賠款和雄厚的資本勢力，以及較多的文化人員，還利用了一批中國知識分子。
歐美國家利用傳教士和部分文化人員在中國辦大學，是從他們國家的利益出發的。在他們看來，用基督教和科學可以培養出勝過中國士大夫的新人，這些新人可以取傳統的士大夫而代之，成為中國社會中有勢力的人物。西方國家當然寄希望於他們控製的中國社會朝著有利於西方的方向發展。無疑，在這方麵，大學比小學和中學更能收到這種設想的效益。
外國人在中國辦的大學中，以美國這個初露頭角的新興資本主義國家辦得最多，其次為英國所辦，英美還聯合辦一些大學。在這裏可以列舉出一些著名的大學：1881年創辦的跨上海、蘇州兩地的東吳大學，1894年創辦的上海聖約翰大學，1900年創辦的福州華南女子文理學院，1904年創辦的廣州嶺南大學，1906年創辦的上海之江大學，1907年建立的南京金陵大學、成都華西協和大學和由中學擴建的杭州之江大學，1913年創辦的南京金陵女子大學，1915年創辦的福建協和大學、北京燕京大學，1919年創辦的濟南齊魯大學，1924年創辦的武昌中華大學。這些大學大都由美國人擔任校長。以上諸大學多先後在美國的州政府或州立大學立案，並取得了相應的學位授予權，其中齊魯大學是向加拿大政府立案並取得學位授予權的。這些學校也是外國人吸引和選派留學生的重要基地。無疑，這些學校是半殖民地中國大學教育的重要組成部分。外國人辦的、中國官方辦的及一些實業家辦的各類學校一起，構成了舊中國教育的基本框架。對於中國近代科學技術的發展來說，這些學校有著重要的意義，因為科學技術的發展是以教育事業為基礎的。
除了辦校，歐洲資本主義工業國還開始在中國辦醫院。自從哈維發現血液循環以來，西醫引入了生理學，外科學和治療學都有了發展。到工業革命時期，化學藥物開始進入醫藥學。所以，盡管從《黃帝內經》到《本草綱目》的傳統中國醫藥學算得上世界上最完善的古代醫藥學體係，但清朝末年時歐洲人在外科、產科、眼科等方麵的手術療法高出了中醫，藥學也由於化學藥品開始出現而有了長處。1805年來中國的船醫皮爾遜把種牛痘的方法傳入了中國，1820年，英國人馬禮遜和郭雷樞在澳門設了眼科醫院，次年在廣州設一醫院。1835年美國醫生皮特·帕克也在廣州設博濟醫院。1854年美國人嘉約翰夫婦在廣州設立博醫局，附設醫學校。到1876年，全中國的教會醫院已有16處，診所26處。到清廷廢止八股文而改革學製的1905年，教會醫院增至166所，診所241處。在辛亥革命前後，教會醫院仍在猛增，1919年達到250所。
隨著醫院的猛增，西藥和西藥房在中國出現了。其中在上海的有1853年開張的老德記藥房，1868年設立的科發藥廠(德國人辦)，1886年開張的巨屈氏藥房(英國人開)等。另外，西醫學校也隨醫院的猛增而發展。其中著名的有廣州夏葛醫學校(1901年建立)，上海震旦醫學院(1903年建立)，北京協和醫學校(1906年建立)，上海同濟德文醫學堂、四川華西協和大學醫學院(均建立於1910年)，沈陽南滿醫學堂(1911年建立)。這些醫學校的建立和發展同前述大學屬於同一時期。
隨著醫院和醫學校的出現和發展，由傳教士和醫生編譯的眾多的近代西方醫藥學書籍、由醫院和醫學校主辦的醫藥學刊物在中國誕生了，其中1888年在上海出版的《博醫彙報》後來成為《中華醫學雜誌外文版》。無疑，西方近代醫學知識正是隨著這些醫院、醫學校和醫學書籍、刊物散布到中國的。這些新鮮的醫藥學知識是同疾病做鬥爭的新天使，當然，它是和西方列強侵略的魔影翩翩同行來到東方的。無論如何，它的來臨使中國傳統醫藥學麵貌發生了重大的改觀。
西方的技術和東方的觀念
洋務運動是中國從技術上邁入近代的運動，但它一開始就注定前途不妙。這是因為：第一，清廷在這半個多世紀裏沒有出現一位目光遠大並能有所作為的皇帝，權力最後落到了垂簾聽政的慈禧太後(1835～1908)手裏。這位孤獨的女人盡管精明，但卻沒有曆史眼光。1860年英法聯軍火燒了清朝建立的世界上最華麗的萬園之園——圓明園之後，她甚至把一大筆建設海軍的經費挪用來為自己修繕頤和園。第二，即使是朝中那些開明的洋務派，他們的立足點仍然是舊時代的根基。他們的信條是“中學為體，西學為用”。洋務思想比那些反對學習西人之法的頑固派思想要進步些，但這種思想希望把資本主義工廠建立在傳統的社會秩序和舊的專製政治地基上，洋務政策的出發點是對外以武力禦西洋，給朝廷在洋人麵前爭些麵子；對內則以軍隊平定用刀矛造反的農民，維護統治。曆史的新生力量在這裏是專製製度的奴隸，而不是向舊製度挑戰的精靈。在西方，步槍和大炮早已打碎了舊的社會和政治秩序。歐洲近代的科學技術不但是在舊的社會結構解體過程中生長起來的東西，而且它們本身就是使舊的社會結構發生解體的一種最重要的革命力量。機器、軍艦、槍炮及力熱聲電磁光化等東西本質上是顛覆或改造舊社會的曆史炸彈。政治、經濟和文化方麵大刀闊斧的改革才能為中國科學技術和社會迅速實現近代化鋪平道路，但中國的傳統和文化優越感的曆史根基太深厚和久遠了。洋槍洋炮隻打敗了中國的軍隊，驚醒了一部分敏感的人士，困惑了社會最底層的民眾，近代文化和科學技術也隻吸引了部分到國外考察過的外交人員和留學生。統治階級的上層集團習慣於求安，爭權奪利常常成為朝政的頭等大事。在中國曆史的轉折點上，他們隻能被時代潮流推著走，而不能推動時代潮流向前。
洋務派興辦的軍事工業製造出的槍炮和軍艦改進了中國軍隊的裝備，民用工業略分了洋人之利，接濟了朝廷由於賠款而債台高築的財政。但是，由於用舊的官僚機器中的方法來管理近代的機器生產，效率不高，技術人員缺乏，管理不善，貪汙和中飽私囊的現象始終是洋務工業前進的絆索，最後以很大的代價培養了一個近代工業的畸形兒，它先天不良，後天多災，命運多舛。
1894—1895年的中日甲午戰爭使洋務派富國強兵的初衷完全落空。明治維新(1868)後的日本打敗了大辦洋務的中國。中國在甲午戰爭中的失敗不光是軍事裝備造成的，軍事上所有大的失策都和政治的腐敗連在一起。這次失敗使日本獲得了對朝鮮的宗主權，中國喪失了台灣，帝國主義國家從此正式取得了在中國設立工廠的權力。
鐵路最初在中國
自從1814年英國人斯蒂文遜發明了鐵路機車之後，鐵路在各大洲陸地上的擴展同工業革命向全世界各地的擴展幾乎是同步進行的。鐵路延伸到哪裏，哪裏的新資源就被開發，所有過慣了慢節奏低效率生活的人們就被火車這個鐵的龐然大物拖到商品經濟的浪潮中，社會原來的經濟秩序被破壞，這也自然會引起社會政治生活的動蕩和改觀。鐵路的延伸，是工業文明向古老的農業文明最直接的挑戰形式。
中國近代鐵路的鋪設和發展，是這個古老帝國邁向現代時艱難步幅的最好寫照。
1865年，英國商人杜蘭德在北京修了一段1千米長的鐵路試跑小火車，清廷以“觀者驚駭”為由，限期拆除。1876年，英國商人在上海和吳淞口之間修了一條長20千米的窄軌鐵路，中國官員堅決反對，最後以28萬兩的銀子買下拆除，並在上海一端的車站原址上修建了一座天妃宮。朝中官員裏有一部分人反對鋪設鐵路的理由是：自辦則庫空，借債則利息太重，少造無益，多造耗費；還認為鐵路一通會使水手、車夫、負販之人成為餓殍，物價會上升，生活將更困難；甚至“穿鑿山川，必遭神譴，變更祖製，大禍將臨”。在這些反對者中間有支持光緒皇帝變法的皇帝老師翁同(1830～1904)、大臣孫家鼐(1827～1909)、醇親王奕等。
推動鐵路建設的根本動力是工業的發展。由於1878年開灤煤礦開掘了第一口豎井，煤炭的生產量增加了。為了運輸煤炭，清廷不得不同意修築唐山一胥各莊間10千米多的鐵路，這條鐵路於1880年修建，1881年通車。在修築這條鐵路的同時，由中國的唐山製造廠利用進口材料製造了第一輛實用的牽引力為100噸的龍號機車。這條鐵路終於保存下來並持續地運行著，而且到1911年前還連通了沈陽和北京。
在中日甲午戰爭之後，中國國內興起了興辦實業以強國的熱潮，西方列強也利用他們的資本和特權加強了對中國的經濟滲透，鐵路被視為通國謀利之道，成為中國人和外國人爭相投資興建的事業之一。從1895年到1911年間，每年興建的鐵路平均有500多千米，1905年建成的鄭州黃河大橋(單線便橋)首先把中國的母親河同現代工業技術聯係起來。到1911年時全國建成的鐵路達6600多千米，其中著名的有北京—沈陽(京沈線)、北京—漢口(京漢路)、天津—南京(津浦路)、上海—南京(滬寧路)、北京—張家口、滿洲裏—綏芬河、哈爾濱—大連等幹線。其中大多數由中外合辦或外國人有建築權、借款權、借款管理經營權，由中國人完全控製的隻占7％。同時，在這些鐵路沿線還建起了相應的鐵路機車和車輛工廠，以及鐵路器材和鐵路橋梁工廠，其中有名的有唐山製造廠，南口車輛廠，以及長辛店、鄭州、漢口、天津、上海、大連、哈爾濱等地的工廠。舊中國的戰亂雖然使鐵路和鐵路工廠的所有權常常易手，但鐵路仍然在中國這塊經受炮火和苦難的土地上頑強地延伸著。
說到鐵路，不能不提到鐵路工程師詹天佑。他於1878年進耶魯大學學習鐵路工程專業，1881年回國，但直到1888年才得到了用其所學的機會。詹天佑的才華顯示了中國新一代的精英一旦接受了近現代的科學技術成果，就很容易攀登到這些領域的奇麗險峻的頂部。這是一個古老民族曾經大放過光明但也曾被壓抑埋沒的智慧之星的最新進發。詹天佑的傑作有兩件：一是主持修建了京沈鐵路線上的灤河大鐵橋——為此他由工地上英國同行的推薦於1894年成為英國工程師學會的會員；二是主持並組織中國鐵路建設人員完成了200多千米的京張鐵路的建設。京張鐵路是由當時許多外國工程師視為畏途的一條路線，因為它穿越高山峻嶺，途中石峭溝深。詹天佑勘測出了最佳的路線，並獨出心裁地在青龍橋東溝處采用了“人”形爬坡路線，大大縮小了工程量。這條鐵路提前兩年完工。
詹天佑在此後還參與了中國其他鐵路線的建設。他除了修路還重視育人。在他身邊的鐵路工程人員受其指教培養，成就甚多，為當時國人重視的鐵路事業作出了很大奉獻。
教育救國夢
教育的重要性在於中國人要通過接受西方式的教育掌握近代科學技術知識以跟上時代的步伐。教育不興，萬事不興。
如前所述，在中國最先辦近代教育的是19世紀從歐洲來到中國的傳教士們。從內容上講，這種教育是融近現代科學技術知識和基督教文明於一體的。從背景上看，歐洲人以享有特權的身份在中國辦教育，所以，即使這種教育客觀上起了改變中國傳統社會文化的作用，中國人也同時感到了它的殖民主義性質。
洋務派在中國最先興辦近代式教育，但他們所要培養的理想型人物是既通洋務又能恪守傳統倫理道德和效忠於專製政治製度的新型士大夫。洋務派作為朝中重臣，他們的興學活動直接促進了清朝舊學製的瓦解和改革。在學製改革之後，他們的教育思想也就沒落了。
最先把辦近代教育視為強國興邦之要並投身於教育事業的是容閎、嚴複等。1905年，嚴複和孫中山在倫敦會麵，孫說要用革命手段改造中國，嚴則認為惟教育可以救國。在辛亥革命後，嚴複擔任了京師大學堂的總監，但此後他便開始發表尊孔讀經的演說和文章，並成為袁世凱當政時孔教會的發起人之一。這時，這位老人的思想已回到了他幼年所受的傳統教育上麵，而他壯年時的事業應該由新的一代人物來推動了。
康有為、梁啟超也是教育救國論的宣傳者。在康看來，西方之所以富強不在於炮械軍器，而在窮理勸學。廢科舉興學校是他們變法的一項基本內容。正是戊戌變法時辦了京師大學堂，開始了國立大學的曆史。但康、梁在政治上的坎坷和沉浮卻表明，教育本身需要國家來挽救和扶持，當然，從長遠的觀點來看，要救國也始終離不開教育。
辛亥革命後在臨時政府擔任教育總長的蔡元培(1868～1940)於1912年發表了《對於教育之意見》，他主張以軍國民主義、實利主義、德育主義、世界觀、美育主義五者為教育方針，認為算學、物理、化學、博物學等均為富利主義，亦為世界觀的一方麵。在他的主持下，發出了在小學廢除讀經科的通告。中國學校中清朝的曆史、律條和陳腐的古代經學被取消了，現代自然科學和工農技藝類的課程終於成為主要內容。
蔡元培當過清朝翰林院的編修，在目睹戊戌變法失敗後立誌於教育救國和革命，1907—1911年用官費在德國柏林大學留學。他在袁世凱當總統時幹了半年教育總長後辭職赴德法兩國繼續學習研究。在此之後，北京政府於1913年8月頒發了壬子癸醜學製，1922年又改進了這個學製，頒行了壬戌學製，這是由當時的中國教育改進社於1921年在廣州討論後由政府頒行的。1921年來華的美國人孟祿(1869～1947)和1922年來華的美國人杜威(1859～1952)被聘為這個改進社的名譽董事。這兩位美國人的主要意見是：中國教育問題的解決在於發展科學教育。民國初期中國的教育在脫離了古老而過時的舊體製後，經過不長的一段探索，便把資產階級實用主義和資產階級民主主義的思想搬了過來，試圖通過教育來培養適應資本主義社會生活的學生。
民國初期的一些教育界人士感到教育改良是一切改良的根本，通過教育改良可以改良社會，沒有平民教育便沒有平民政治。中華職業教育社甚至在1918年宣布了“使無業者有業，有業者樂業，為個人服務於社會、增進國家生產力”的教育目的。然而，中國與西方主要資本主義國家及後起的工業國日本之間的矛盾，以及中國社會複雜的內部矛盾，常常交織在一起，不時產生一些爆炸性的社會問題，這些問題困擾著社會也困擾著教育界，使人們難以沿著教育的方向找到解決中國社會問題的出路。在第一次世界大戰期間，法國由於參戰，工廠中缺乏勞動力，蔡元培、吳稚暉(1866～1953)、李石曾(1881～1973)等和法國學術界組織了華法教育會，在國內教育界和一批革命分子的支持下倡導中國學生趕法國勤工儉學。1915～1920年間，各地先後有許多青年到法國邊做工邊學習，在法國的中國青年人數最多時達1700多人。法國的工業和技術對這些人的思想產生了很深的印象，當他們回國後，中國的現狀又使其中的許多人選擇了革命事業。共產黨人中的周恩來(1898～1976)、聶榮臻(1899～1992)、陳毅(1901～1972)、鄧小平(1904～1997)等就是這批青年中產生出來的革命家。
民國初年的北京政府除了頒布學製之外，還對一些學校作了調整和合並，這實際上是把清朝時由朝廷大臣們經辦的一些學校從行政上歸政府管理。例如由上海南洋公學發展成的上海工業專門學校和唐山工業專門學校、北方郵電學校、交通傳習所等合並後成立交通大學，這是中國政府管理的最有名的工科學校，培養了不少第一流的科學技術人才。政府管理的最重要的綜合性大學是由京師大學堂發展而成的北京大學，在1917～1927年由蔡元培擔任校長(實際他負責了五年半)。蔡元培在自己負責的時候提倡思想自由的原則和兼容並包主義，鼓吹教育獨立於軍人集團和官僚，他聘請了當時國內一批第一流的思想家和學者擔任教授，還請了不少世界著名的大科學家和哲學家到北大講學，其中有法國哲學家班樂衛(1920年來華)，英國數學家、哲學家羅素(1872～1970)，美國哲學家杜威和德國人杜裏舒(1867～1941)等。蔡元培於1920年在德國拜訪了愛因斯坦(1879～1955)，並請他來華講學，但由於聯係上的誤會，擬訂愛因斯坦1922年的中國之行沒有實現。北大在蔡元培主持期間，人才雲集，呈現出一派新氣象。民國初年發展起來的另一所重要的學校是清華大學。1901年，八個帝國主義國家通過《辛醜條約》從中國的所謂庚子賠款獲得了本利共10億兩(39年還清)的關銀。1908年，美國接受傳教士明恩溥的建議決定把自己的一份拿來在中國辦學。1909～1911年間在北京成立了一個專門培訓赴美留學生的清華學校(1905～1921年間用該款留美的學生有689人)，1925年起改辦為清華大學。第一次世界大戰後，參戰的中國對戰敗國德、奧停付賠款，俄國在十月革命後放棄了它的部分，英、法、比、荷等國都仿效美國，把它們用槍炮勒索來的賠款用於在中國辦教育。
民國建立之後，隨著教育、文化、工業的發展，尤其是由於第一次世界大戰後國際局勢的變化，中國教育界的一些組織在推進新教育的同時，於1924年前後開始了同西方列強在中國爭奪教育權的運動，這場運動的主要目標有兩個：一個是逐步取得對列強用於支配中國文教事業的庚子賠款基金的支配權(這個目標基本實現了)；另一個是希望通過嚴定外國人所設學校的注冊辦法來逐步收回教會學校的管理權(這個目標也部分地實現了)。後一個目標的部分實現是由於1923年國共合作後導致的全國革命高潮激起了愛國熱情的普遍高漲，教會學校學生們參加校方不允許的社會活動，學校中中國師生與外國人的衝突加劇，激起了不容易平息的反抗。再加上1927年國民黨政府成立後，美國向國民黨政權表示友好，教會學校改變了策略，把大多數教會學校的校長職位讓給了中國人。其中隻有燕京大學的校長司徒雷登(1876～1962)和聖約翰大學的校長卜舫濟(美國人)一直擔任至1949年。
教育救國是1840年以來中國幾代人中一大批知識分子的夢想和事業。中國近代以來的曆史表明，通過教育培養大批具有新知識的建設人才是振興中國工業和文明的一條正確道路，但這決不是一條平坦的道路。被強迫卷入現代世界的古老中國的現實社會生活中存在著許多急迫的問題。中國同西方工業國家之間存在著尖銳的矛盾和衝突。況且，教育本質上是一種為遠期目標服務的事業，但半殖民地的中國社會中政治的、經濟的尖銳衝突，中國同西方國家在軍事上、外交上的衝突等常常成為曆史事件的中心，躍到社會生活舞台的前麵，在許多情況下，軍事學校往往成了決定一個民族前途的關鍵性教育事業。1924年，孫中山為了推翻北京的北洋軍人政府，在廣州辦了著名的新式軍官學校——黃埔軍校。而中國共產黨在抗日戰爭時期為了培養急需的大批抗日救國人才，全力創辦了著名的抗日軍政大學。在這種情況下，不但要靠教育救國，而且也要靠救國來救教育了。
科學家的獨立組織
中國古代的科學家沒有自己的社會組織，他們或者在朝廷設置的機構中供職，或者從事個人的自由研究，最好的情況是有相同興趣的人偶爾聚在一起討論一些問題或者招收弟子講學。當洋務運動開始之後，工業化的生產開始出現，科學家們的工作也開始成為一種社會化的活動，他們逐步成了同日新月異的工業生產聯係起來的智力勞動者，他們之間的聯係就更加頻繁和密切了。
科學工作者獨立的社會活動形式主要是學會。學會是近代世界的產物。科學家們在這樣一個組織中以開會討論、辦刊物、舉行各種評議活動的方式來交流、傳播新思想和新發現。中國近代洋務運動時期的化學家徐壽和他的同事們曾在上海辦過“格致書院”，這算是科學技術學會的雛形。梁啟超也是近代學會的鼓吹者，他在《時務報》上專論學會時寫道：“西人之為學也，有一學即有一會……會中有書，以便翻閱，有器以便試驗，有報以便布新知，有師友以便講求疑義。故學無不成，術無不成，新法日出，以為民用。”在他看來，“遵此行之，一年而豪傑集，三年而諸學備，九年而風氣成。欲興農學，則農業會之才不可勝用也。欲興礦利，則礦學會之才不可勝用也。……欲製新器，廣新法，則天、算、聲、光、化、電等學會之才不可勝用也。以雪仇恥，何恥不雪，以修庶政，何政不成”。正是受這種思想的主導，大部分知識分子們一麵從事實際的科技活動，一麵結成了以傳播和推進各種科技知識為宗旨的學會。這些學會的活動和刊物，同翻譯過來的大批西方近代科技著作一道，構成了中國近代社會傳播新的科學技術知識的信息網。從甲午戰爭到戊戌變法期間，北京和各地掀起了第一次成立學會的高潮。政治性的學術組織有“強學會”，它是由康有為首倡、有大批洋務派官僚列名的學會。維新派接著還辦了一個保國會。專門學習科學技術的學會有算學會、測量會、藥學會、醫學會、農學會、地學會。以講求教育和改變社會風氣為宗旨的有戒煙(鴉片)會、不纏足會等。這些學會是和當時的辦實業、修鐵路、辦報紙、辦學堂、辦書局的風潮一同湧起的，頗有一改社會千年舊貌的氣象。其中農學會和算學會還於1897年辦起了《農學報》和《算學報》。《農學報》作為中國最早的專業性科技期刊存在了10年左右。隨著戊戌變法的失敗，組織鬆散的大多數學會都旋生旋滅了。1895年的學會風潮中，最先由康有為、梁啟超從日文中翻譯借用了“科學”一詞，古代的格物致知被這個新名詞代替了。這標誌著中國人對科學的一種新認識。
中國近代第一個有生命力的科學學會是中國地學會。早在1860年之後，德國和美國的地質研究者們便來中國考察地質和礦產，其中最有名的是德國地質地貌學家李希霍芬(1833～1905)。1900年以後來的人更多。中國的礦業發展也促使中國人開始用近代知識和手段研究地學。1909年，由一位地理學教師、《地文學》一書的作者張相文(1866～1933)牽頭，一批熱心和獻身於地理、地質學的人在天津成立了中國地學會，並在第二年開始出版《地學雜誌》期刊。中國地學會在民國時期存在了近30年，其資金是靠募捐支持的。在地學會之後成立的另一個重要學會是詹天佑為會長的中華工程師學會，1913年成立。中華醫學會於1914年成立。
中國現代最重要的一個科學工作者組織是中國科學社，由留美的中國學生任鴻雋(1886～1961)、胡明複(1890～1927)、秉誌(1886～1965)、趙元任、楊銓、周仁、章元善、過探先(1887～1929)、金邦正等9人發起，於1914年在美國出版《科學》雜誌，1915年成立中國科學社，1918年總部移回國內，1919年時的會員已達604人。其中包括農林、生物、化學、化工、土木、機械、電工、礦冶、醫藥、物理、數學、經濟和其他學科的專門人才。這個組織的宗旨是“聯絡同誌，研究學術，以共圖中國科學之發達”。當時胡明複在《科學與方法》一文中認為：“提倡科學，以養求真之精神。知真則事明，是非彰，而廉恥生。知真，則不複妄從而逆行，為中國應究科學之最大原因。”1912年由丁緒賢(1885～1978)、王星拱、石瑛等在英國組織的人數較少的科學社並入了中國科學社。在1924年召開的中國科學社第9次年會上，馬君武(1880～1940)所作的演講是：“科學救濟中國生產”，這可以視為多數社員的心聲。學社出版刊物，舉行年會，開展演講和谘詢活動，組織科技專家之間的國際交流，推動了中國現代科學的發展。這個學社靠募捐和政府的部分支持開展活動，吸收了中國大批的科學家和工程師。到1949年，中國科學社的社員達到3776名。
民國初年，中國的現代科學研究機構開始產生。天文學走在前麵。辛亥革命後的民國政府於1912年成立了位於南京紫金山的中央觀象台，下設天文、曆數、地磁、氣象四科。第一任台長為留學比利時的高魯(1877～1947)。1922年，中國天文學會在北京成立。1924年，由蔣丙然(曾留學比利時，農學博士)和留美學生竺可禎(1890～1974)發起，中國氣象學會成立了，這時的氣象學便從天文學中獨立出來。
為了適應開發中國資源的需要，1913年，經北京工商部批準，由留學英國回來不久的丁文江(1887～1936)和曾在日本留學地質學的學者章鴻釗(1877～1951)創立了一個國立的地質研究所。這個所後來培養的不少地質學人才成了中國地質學研究的骨幹。當初的地質研究主要是在地質調查的基礎上繪製地理圖、地質圖和找礦。這屬於現代的應用性研究，從方法和水平上都超過了中國古代的地理學。1922年，中國地質學會在北京成立。
此外，1915年成立的久大精鹽公司的化學工業研究室是實業界最有名的科研機構。由於科學家侯德榜的工作，這個研究室後來取得了驚人的成功。
工業、教育和社會的新生力量
民國初年，盡管鄉村的地主和貧富不等的農民仍然是人口的絕大多數，但在集鎮和城市 中，經濟文化生活的舊枷鎖已開始鬆開。在1914—1918年的第一次世界大戰中，歐洲各國進入了全力進行軍火製造的戰時經濟。戰場是最大的消費市場。歐洲工廠中軍火的生產增加，民用商品生產減少，對中國的商品需求量反而增加。中國的民族工業，尤其是輕工業，在這時得到了一次喘息和發展的極好機會。北洋軍閥把持的北京政府為了取得民族資產階級的支持以及發展他們所控製的官辦產業，從1912年起製定了一些技術專利政策和工商業管理條例，刺激和保護私人投資，中國的民族資本——包括官方控製的企業和民辦企業開始大發展。1913—1915年，平均每年在政府工商部注冊的工廠有41家，1916—1919年平均每年注冊的工廠增至125家。1914年工業企業注冊的資本為6200萬元，1920年增至15500萬元。1913年民族資本經營的煤產量為6486萬噸，占全國總產量的507％，1919年達10126萬噸，占全國總產量的552％。鐵礦、生鐵產量也有所增加。1913年工廠使用的蒸氣動力為43000馬力，1918年達到82000馬力。1913年中國輸入機器的總值為800萬兩銀，1921年達到5700多萬兩。
中國民族工業的發展所造成的一個直接社會後果是：中國民族資產階級的羽翼略豐，中國工人的數量由大戰前的100萬人增至1920年的300多萬人(中國民族資本工廠和外國人在中國所辦工廠中工人的總數)。這個數字同當時中國的1000多萬手工業工人和3億多農民相比還是微小的，但民族資本和工人數量的增加畢竟標誌著代表現代生產力的社會力量的成長。
中國社會在第一次世界大戰時期產生了另一支重要的新生力量。自1905年廢除科舉製以來，到這時已培養出第一批新一代的知識分子。他們中學業上的佼佼者可以通過政府的公費出國留學，富家子弟甚至可以自費出國留學。教育方麵的舊樊籬已不存在。從數量上看，1907年全國大、中、小學共37000多所，學生100萬左右，其中39所大學的學生有6000多人，84所文理法醫工藝專門學校的學生有15000多人。1917年大學學生數量增至近2萬人，專業學校的學生增加得更多。1919年全國小學學生的數量已達到570多萬人，大中學生的數量亦有增加。中國人辦的學校和外國人在中國辦的學校中培養出來的學生，尤其是中學生、專門學校的學生和大學生，已經接觸到了比較多的現代科學知識和西方文化。這一代新人的出現推動了中國社會文化生活的改變，也成為改變中國社會經濟水平和科學技術水平的後備力量。
當然，年輕的一代在成長中經常同舊的社會生活習慣發生摩擦，國家的外侮又使這些年輕人在政治上遭受刺激，他們深深關心著社會和民族的命運，常常無法安心和順利地投身到科學技術工作中。魯迅(1881～1936)在清朝末年先學開礦，再到日本學醫(1902年)，後又改從事文化教育事業，隻是一個先例。許多精英分子走向社會之後選擇了不同的政治理想，投入了不同的社會集團，成了推動中國社會政治生活和文化生活前進的新生力量。考察中國1915年以後的社會生活和曆史發展，不能不注意這一代知識分子。
民主和科學
如果說鴉片戰爭後中國的士人和部分權臣認識到中國在技術上不如西方，需“師夷之長技以製夷”，甲午戰敗後又進一步認識到中國的政治製度必須改變才能走上強國之路，而清末中國的先進知識分子視教育和振興實業為興邦之本，以君主立憲為政治目標，那麼，民國時代中國的先進知識分子的思想則又進了一步。創辦於1915年的《新青年》雜誌的主編——北大教授陳獨秀(1880～1942)認為，近代歐洲人之所以優越於他族，得功於科學和人權學說之興；科學和人權是歐洲文明之車的雙輪；中國人欲脫離蒙昧時代，羞為淺化之民，急起直追，必須以科學和人權並重。李大釗(1889～1927)、吳虞(1871～1949)、魯迅等教授、學者和他們在各地文化界的一批同人開始猛烈抨擊孔夫子的綱常倫理學說和專製製度。由於辛亥革命的不徹底性，使這些人認識到，中華民族要走上強盛之路，需要從社會文化、心理、人格和倫理道德的層次上學習西方，批判中國的傳統文化。在他們看來，科學和民主在中國之不興，關鍵是封建倫理道德沒有掃除。他們基於民國政權建立後中國社會仍然沒有民主的政治現實和科學文化落後的事實，開始把現實生活同中國社會的曆史、經濟、科學、技術、倫理、文化和政治製度等聯係起來考察。這種考察隻是初步的，卻掀起了中國步入現代世界門坎時的一場思想革命。這些新思想產生的前提是辛亥革命前後西方民主主義思想的廣泛傳播。在清王朝壽終正寢之後，北洋軍閥控製的政府實際上也無力實行嚴酷的思想文化統治，自由的言論得以發表。
從1915年前後開始的提倡民主和科學的新文化運動，是清掃中國自秦漢以來社會中積澱起來的舊思想、舊道德、舊文化、舊傳統習俗的奧革阿斯牛圈的第一把掃帚。一束新的思想曙光在曆史進入民國之後顯露。《新青年》的編者和作者們吹響了現代中國文化革命的第一聲號角。
與翻譯穆勒《論自由》(譯名《群己權界論》)和孟德斯鳩《法意》的嚴複相比，民國初期的啟蒙思想家們對民主的理解略為深刻一些，而且還開始討論和批判中國社會不民主現象的根源，提出了許多改造社會的主張。1917年俄國十月革命後傳入中國的馬克思主義的革命學說，對中國一批有革命思想的知識分子產生了極大的吸引力。而資本主義國家盛行的民主主義思想仍在中國民族資產階級和多數知識分子中有相當大的影響。民主的思想最先體現在孫中山的三民主義中。這些思想家把這一口號叫得更響，並且通過雜誌和書報廣泛地播散到在清朝覆亡又沒有建立起新的政治威權的條件下成長著的下一代青年學生中。
民國初期啟蒙思想家們對科學的理解已經超過了清末的維新派對達爾文進化論的理解。嚴複之輩隻是把自然規律直接地引申到社會領域。啟蒙思想家們已經把科學理解為對事實的歸納、理論的演繹和實驗活動。他們提倡科學主要是為了利用科學來破除迷信和反對對舊時代各種偶像的崇拜。在當時，20世紀初期的歐洲的科學家和哲學家彭加勒(1854～1912)、馬赫(1838～1916)和曾來中國講學的羅素(1872～1970)等已提出了許多複雜的科學哲學問題，但中國到國外的留學生們還隻是開始接觸科學本身的問題，新文化運動中的思想家們更沒有深究抽象的科學哲學問題。他們隻是利用科學的一個方麵來批判社會的一個方麵。隨著這種討論的進展，1923年，中國的地質學家丁文江、學者胡適(1891～1962)和吳稚暉(1866～1953)等同張君勱、梁啟超等展開了科學和玄學的論戰，把這個問題向前推進了一步。張君勱對當時俄國的無產者革命和國內社會上人欲橫流的現實深感不安，幻想複活滅人欲的宋代儒學以匡正風俗，以儒學中的倫理道德學說來改良政治。這顯然是為民國初期國無常政、世俗日變的形勢開的一副濟世藥方。梁啟超1919年從歐洲考察回國後，把第一次世界大戰的災難看成了科學興起的結果，便呼籲用中國古代文化去挽救大洋彼岸西方物質文明的破產。梁啟超清楚地看到科學可以帶來福利，但不能解決人生觀問題。當然，他沒有深究科學賴以存在和發展的社會機體上的各種病症，作為一個思想上已經失去進取鋒芒的老人，這位當年的維新誌士傾向於以消極的方式來逃避科學在社會曆史中投下的陰影，並且常常回頭到古代文獻中尋找人生觀的支柱。
丁文江、胡適、吳稚暉等主張用科學發展資本主義的經濟和資產階級民主，建設西方式的文明，還承認可以把科學方法應用到人生觀問題上去。但他們心目中的科學主要是自然科學：天文學、物理學、地質學、古生物學和生理學，以及一般社會學。實際上，對於人生觀來說，產生直接影響的常常不是人們掌握的那些科學知識，而是人們的吃飯穿衣問題，以及人們在社會生活中的處境和對這種現實處境的感受。在理解這類問題方麵，自然科學和技術都是工具性質的東西，社會科學中的經濟學似乎才是至關重要的。但是經濟學常常和政治、世界局勢攪在一起，中國社會的問題又很特殊，這就使學者們很難找到理想的最後答案和結論。
當時年輕的共產黨人陳獨秀和瞿秋白評論了這場所謂科學和玄學的論戰。陳獨秀認為論戰的雙方都是反科學的，他相信隻有客觀的物質原因可以變動社會，可以解釋曆史，可以支配人生觀——這便是他的唯物史觀。顯然，陳獨秀擊中了論戰雙方都避開了的一個薄弱環節，把問題引向現實的物質生活的方向上，從而使論戰雙方的觀點看起來都成了學究氣濃厚的爭吵。無論如何，科學在曆史中的消極作用和積極作用都是在社會的實際生活中產生的，不去關注和理解現實的社會生活是無法樹立科學人生觀的。當然，陳獨秀和瞿秋白的正確意見並沒有完全否定這場爭論的理論價值。
軍閥的舊思想和軍隊的新技術
民國初期站在中國政治前台的北洋軍閥，是一些在清朝舊的專製政治統治時期用新的軍事技術訓練出來的軍人，他們在政治上沒有新思想，在發展教育和科學技術方麵也不多費心思，而主要醉心於憑借軍事實力在與對手和列強的周旋中掌握國柄。
1918年，皖係軍閥首領段祺瑞逼走了直係的總統馮國璋，把清末時一直是袁世凱同事的徐世昌(1855～1939)推為總統。馮國璋在1919年去世後，曹錕(1862～1938)和吳佩孚(1873～1939)成為直係的首領。1920年直皖二係由於爭奪勢力範圍發生戰爭，皖係集團被擊潰。這時西南地區的地方軍閥也斷斷續續地進行了一場近兩年的混戰。孫中山組織了一支粵軍擊敗了桂軍，占領了廣東和廣西一部，但到1922年，孫中山為反對西南地方軍閥培植起來的軍事首領陳炯明(1875～1933)背叛了他。這一係列頻繁的戰爭一直沒有停止的勢頭，它使中國統而不一，分而不安，人力、財力、物力耗於戰火，建設現代化工業和發展科學技術的努力受到了牽製。
民國初年至第一次世界大戰結束時，中國輕重工業都有較大發展，清朝時就已建立起來的那些軍事工業有了新的發展，即使在第一次世界大戰結束後，依然由於戰爭的需要而沒有停步。中國步兵的武器有了一些改進。除步槍、機槍、衝鋒槍和手槍之外，在1920～1923年間，上海、漢陽、山西和沈陽等地的軍工廠已經能夠製造出追擊炮和各種野戰炮、手榴彈和飛機炸彈。到1924年，漢陽的兵工廠首次造出了威力強大但安全性好的TNT炸藥。1913年，北洋軍閥從法國買了12架螺旋槳式飛機，開始建立空軍。1918年，北洋政府海軍部在馬尾建立了飛機工程處，曾為海軍造了15架木質飛機。1920年後，直、奉兩個軍事集團和一些地方軍閥先後從西方國家買了300架～400架飛機，建立了各自的航空部隊，並且用之於戰爭。民國初年，有線電報和無線電通訊在軍隊中更加普及。此外，由於第一次世界大戰後列強尋找市場傾銷剩餘武器，中國的軍閥們也購買了大批型號不齊但自動化程度略有提高的各種步兵和炮兵武器，甚至高射機槍、裝甲車和輕型坦克也開始在部隊中使用了。
顯然，中國軍閥們在引入先進武器時不甘落後，飛機和坦克都是第一次世界大戰中剛剛應用到戰爭中的新式武器。不過，中國相對薄弱的現代軍火生產能力還不能滿足不斷擴充和消耗的軍隊裝備需要。中國的工廠也沒有對剛引進的先進武器進行大批仿製和進行有效技術改進的能力。所以，購買軍火始終是軍閥們的一大筆開銷，當一次又一次的內戰發生時便意味著大量金錢的耗費。軍閥們依靠軍隊來維持自己的政治地位，又靠政治地位和占據地盤來支配經濟財政以維持和擴充軍隊。
1922年，親美的直係軍閥因為反對奉係軍閥把持的內閣向日本借款贖回膠濟鐵路和簽訂中日共管條約的計劃而發動直奉戰爭，把奉軍趕到山海關外。曹錕和吳佩孚趕走了徐世昌，把黎元洪重新請上總統的座位。躊躇滿誌的吳佩孚這時打算以武力統一中國，但卻遭到了各省地方軍事集團聯省自治運動的抵製。這時各地軍閥們進行政治鬥爭的一個重要方式就是利用現代的通訊設備通電宣布自己的立場和調兵遣將，但他們的政治思想卻不是現代化的。
這一時期，孫中山為首的革命者在同軍閥的鬥爭中也試圖掌握先進的軍事技術。孫中山曾在北洋政府的海軍中發展革命勢力。1913年，中國同盟會美洲支部在夏威夷的火奴魯魯創辦了中華民國飛機公司。1915年，孫中山在日本京都附近的琵琶湖畔創辦了一所有20多名學員的飛行學校，並用飛機同北洋軍閥作過戰。1917年他又任用在海外學習航空的歸國華僑楊仙逸(?～1923)建立空軍和航空局。1920年他領導的廣州政府在大沙頭設立了飛機修理廠，後發展為飛機製造廠。1924年，孫中山又創辦“仙逸航空學校”，這所學校後來成了國民黨空軍的一部分。
(十)新中國科技
海外學者、留學生的西來東往
中華人民共和國的建立在海外的中國學者和留學生中間激起了極大的反響，他們感到報國的時機已到，許多人開始踏上回歸祖國的路途，希望用自己的知識來參加中國的建設。1952年4月，教育部發出了《接濟國外留學生回國旅費暫行辦法》，到1952年底，政務院文化教育委員會所屬的留學生回國事務委員會已接待了2000多名回國留學生和學者。這些人被按照所學專長安排在急需人才的經濟建設部門、新建立起來的科研部門和當時正在調整的高等院校中工作。這一時期回國的學者中有一批中國第一流的科學家。核物理學家趙忠堯回國前還在美國訂購了一些核物理實驗設備和電子學器材，並衝破了重重阻撓，於1950年將這些器材運回中國，對當時的核物理研究起到了相當重要的作用。
國內第一個發展國民經濟的五年計劃(1953～1957)，對國外學者和留學生產生了很強吸引力。在這一時期，又一批海外的留學生和學者歸國，接近1000人。其中研究空氣動力學和火箭的科學家錢學森費盡了周折才從美國歸來。
在歐美國家的留學生和學者從海外回歸祖國的潮流中，中國也同時派遣大批新一代的學生和一些科學工作人員赴蘇聯學習科學技術。在20～40年代，中國人在蘇聯學習的多是軍事和革命理論，而主要在歐美國家和日本學習科學技術。第二次世界大戰後，蘇聯的第一顆原子彈於1949年爆炸成功，這是蘇聯科學技術已走在世界前列的一個信號。況且，中國和蘇聯在政治上關係密切，在社會製度上日益趨近，蘇聯的科學和技術對中國有示範作用。再說，這也是當時外交和政治上惟一的選擇。1951年8月，首批派往蘇聯的375名留學生(包括136名研究生)啟程。自1951年至1960年，中國派往蘇聯的留學生每年少時有200多人，多時2000多人，總數達14000餘人，約占10年中派出留學生的90％。1961—1965年，由於中蘇關係出現了問題，每年派往蘇聯的留學生減少到幾人至幾十人。今天在中國科學技術界工作的一些第一流科學家便是50年代赴蘇的研究學習人員或留學生。
學習蘇聯的先進科技
中華人民共和國成立之後，在外交上同蘇聯、東歐社會主義國家建立了密切的友好關係。1950年2月14日在莫斯科簽訂了《中蘇友好同盟互助條約》，對中國的政治、經濟、科技、教育等的發展產生了相當重要的影響。
中國在依靠蘇聯的幫助展開社會主義工業化建設的同時接受蘇聯的科學技術援助，主要是聘請蘇聯的科技專家作顧問，同蘇聯的科技界開展人員交流和合作研究，選派留學生赴蘇聯留學，同時在科學技術的組織機構、管理和規劃、教育和人才培養等方麵都全方位地學習和接受了蘇聯的模式。
在中國科學技術界學習蘇聯先進科技的高潮中，1953年3月，應蘇聯科學院的邀請，中國科學院組成了以錢三強為團長的26人訪蘇代表團，三個月訪問的收獲具體反映在代表團回國後提出的報告和《科學通報》1953年發表的社論中。訪蘇代表團認為，蘇聯科學的根本特點是為國家建設服務，科學發展的計劃和科學人才的培養都由國家統一的計劃來協調，能夠堅持全麵發展和重點使用力量。這些先進經驗對於改進中國科學工作一般來說是適用的。1954年10月12日，李富春和阿·伊·米高揚在北京簽訂了《中蘇科學技術合作協定》。1955年4月，蘇聯科學院代表團訪問了中國，同年12月，蘇聯科學家訪華團來訪。此後中蘇兩國科學界開始科研資料和情報交流、問題谘詢、合作研究、互相參加科學會議和互派科學家短期講學。1956年3月26日，中蘇等11個社會主義國家締結了《關於成立核研究所的協定》。在第一個五年計劃期間，國家重點抓了由蘇聯援建的156項重工業工程，使中國有了門類齊全的工業體係。1958年1月18日，中蘇兩國政府又簽訂了《中蘇關於共同進行和蘇聯幫助中國進行重大科學技術研究的協定》，全部合作項目共122項。從50年代初到1960年7月蘇聯撤走全部專家為止，共有數千名蘇聯專家來華工作，對中國的工業建設、科學研究以及高等教育提供了極大的支持和幫助。
在50年代，中國的廣大科技人員為了直接閱讀蘇聯科技文獻，普遍掀起了學習俄文的熱潮，俄語也取代英語成為大學外語教學中的第一外語。另外，蘇聯的教育體製也對中國50年代新教育體製的形成有相當重要的影響。
新教育方針和新教育
中華人民共和國成立後，中國的教育事業也發生了一場徹底改變。這便是新的教育方針的提出，對舊中國遺留下來的教育事業的組織改造，以及黨和政府對學校的政治領導。
1949年12月，教育部在北京召開了全國第一次教育工作會議，確定了全國教育工作的總方針：新民主主義的教育的主要任務是提高人民文化水平，培養國家建設人才，肅清封建的、買辦的、法西斯的思想，發展為人民服務的思想。這種新教育是民族的、科學的、大眾的教育，其方法是理論與實際一致，其目的是為人民服務，首先是為工農兵服務，為當前的革命鬥爭與建設服務。建設新教育要以老解放區新教育經驗為基礎，吸收舊教育某些有用的經驗，特別要借助蘇聯教育建設的先進經驗。同時，中央人民政府政務院決定成立中國人民大學，聘請蘇聯教授，有計劃有步驟地培養新國家的各種建設幹部，同時在全國辦工農速成中學和業餘補習學校。顯然，與科學工作的方針有相似之處，這個教育方針是中國共產黨的革命理論和解放區經驗在教育事業上的應用。古代社會中國的教育從來都是麵向富豪和官宦人家子弟，即使是在民國時代，上高等學校和出洋留學的也多是經濟景況好的那些家庭的子弟。中國共產黨依靠占人口大多數的社會下層人民取得了政權，也試圖讓人民從文化上徹底翻身。
為了實施這一方針，需要對教育界的知識分子采取爭取、團結、教育、改造的措施。這是因為大多數在舊的教育體製下工作的知識分子並不完全理解黨的教育理論和老解放區的經驗。新的教育方針確定後，在舊中國教育界流行的杜威的實用主義教育思想、教育無目的論、兒童中心主義等受到了批判，晏陽初所組織的中華平民教育促進會被解散，其所屬鄉村建設學院被接收，舊的平民教育被新的人民教育所取代。新的人民教育力圖肅清所有封建的、殖民主義的、資產階級實用主義的、改良主義的舊教育的影響，使教育為無產階級政治服務，為社會主義事業培養人才。
教育方麵另一個重大改變是學校組織和管理權的轉移。在1949年，全國有205所高等學校，其中公立124所，私立81所，學生117萬人，另外還有6所醫學院和1所兵工學院歸軍委所管。中等學校5200多所，學生1268萬人，小學346000多所，學生近2440萬人。學齡兒童入學率為20％，全國80％人口為文盲。其中部分大、中、小學為外國人所辦，一直到1950年仍接受外國的津貼。由於朝鮮戰爭中中美兩國兵戎相見，中國為了肅清美國對中國的文化影響和取得對新中國教育的完全領導，確定了不允許外國人在中國辦學的方針。1951年，中國政府接收了全部外國人在中國所辦的大學，將它們改為公辦學校或中國人自辦的私立學校。至1953年，外國人辦的中小學也按此法完全收歸到中國人手中。在1951～1953年收回外國人所辦學校的同時，對全國高等院校進行了調整，一些不同院校相同的係被合並，一些院校被拆散重組，並且重點發展了工業、師範、農林、醫藥等單科性的專門院校。這種調整是為了使教育為有計劃的經濟發展服務。1955年至1957年間，又著重加強了內地大城市的高等院校，這是為了配合國民經濟建設中經濟區域的整體規劃和新工業基地的分布。以上諸次調整，將舊中國的成分複雜、各自為政的教育變成了由中央高度集中領導管理的、體製上單一的全民所有的教育體係，其專業設置(舊中國大學中僅有院係之分而無專業之別)完全是為了能夠適應當時高度集中的計劃經濟建設的需要。
高等學校經過院係調整，由1953年的181所增至1957年的229所，5年中畢業生269萬人，超過了舊中國培養的大學生的總和。1957年畢業研究生1723人。1957年全國的科研機構增至580多個，研究人員達28萬人，比1952年增加了2倍多。另外，1953～1957年間中專畢業生達842萬人，普通中學畢業生達4305萬人。新學校已開始為剛剛起步的社會主義建設培養出第一批生力軍。當然，由於高等教育和學校調整過程中偏離了通才教育，偏向了專業化教育，學校方麵理工科分家和專業劃分過窄過細的情況也不利於培養適應性強和創造性強的人才。20世紀90年代以來，市場經濟的推進對高等教育提出了新的要求，許多專業院校又合並了過細的專業，開始強調綜合性的素質教育，以便使學生能更好地適應變化發展的市場環境。
隨著社會主義改造任務的全麵完成，黨的領導人對教育事業的認識也有了變化。1957年2月17日，毛澤東在擴大的最高國務會議上作了《關於正確處理人民內部矛盾的問題》的講話，指出：“我們的教育方針，應該使受教育者在德育、智育、體育幾方麵都得到發展，成為有社會主義覺悟的有文化的勞動者。”這個教育方針逐步成為此後教育戰線的指導思想。與1949年的新民主主義教育方針相比，這裏明確地強調了社會主義覺悟，這是同已經開始的全麵的社會主義建設相適應的。不過，在如何貫徹和實施這個教育方針方麵，黨內還存在著不同的意見。意見分歧到60年代圍繞著學製的長短、教育和生產勞動相結合的方式、學生分配製度、國家辦學校和企業辦學校兩條腿走路的協調和比例，最後甚至到從中學生中招收大學生還是從工人、農民、解放軍戰士中招收大學學員，是用文化考試為基本標準錄取大學生還是以群眾推薦、領導批準的程序錄取選擇新學員等一係列問題展開。
學校教育隻是社會主義文化教育事業的一個部分。為了全麵開展社會主義建設，在對資本主義工商業進行社會主義改造和農業合作化的過程中，國務院於1956年2月發布了《關於推廣普通話的指示》，3月，又作出了《關於掃除文盲的決定》，隨之在農村開始了掃盲運動。這些都被視為一場文化革命和社會主義建設的政治任務。知識分子在50年代末期也積極投入了這場文化建設。茅以升、高士其、戴文賽、竺可禎等一批科學家開始積極地進行科普創作。由一批學校教員和科技工作者編寫、少年兒童出版社出版的科普著作《十萬個為什麼》到1961年4月已有8冊問世，到1965年已增至21冊，在60年代對普及全民的科學知識起了相當大的作用。當時讀它的不光是少年兒童，還有剛剛識字的群眾。“文化大革命”開始後，這套書被改為工農兵讀物出版，直到1988年，又重新作為少年兒童讀物再版。
工人的技術創造精神
社會主義改造實現之後，國家麵臨的任務是實現工業化。工業化建設中最基本的兩個社會階層是工人和知識分子，他們代表著先進的技術和科學。而占中國人口大多數的農民中的下一代人，則隨著工業和教育的發展，將部分地逐步加入到工人和知識分子隊伍中。
從數量上來看，工人的數量要遠遠超過知識分子。從政治和意識形態的角度看，共產黨是工人階級的先鋒隊，工人的創造精神和勞動是社會主義建設事業最基本的推動力。生產資料國有化之後，工廠中黨委和工會之間的關係更加密切，工人在黨組織中的成員數量增加，對工廠事務有了更多的發言權，工人的生產積極性有了極大的提高，在技術革新方麵的熱情空前高漲，湧現出了一大批新的革新能手。黨和政府部門熱情地宣傳了他們的事跡，並大力號召工人群眾向他們學習。20世紀50年代初，鞍鋼機械總廠的青年工人王崇倫曾先後8次改進工具，並創造了“萬能工具胎”，提高了生產效率。1954年1月1日，重工業部發出了《關於學習王崇倫首創精神的通報》，1956年3月12日還發出了《關於積極領導先進生產者運動的通知》。在此前後，工業戰線湧現出了一大批勞動英雄、發明家和工人技術革新能手，他們對工業技術的進步和工業生產的增長起了重要的促進作用。這支革新隊伍中有西北國棉一廠的女工趙夢桃、鞍鋼的勞動英雄孟泰、麻花鑽頭的發明者倪誌福、紡織女工郝建秀、“鐵人”王進喜以及50～60年代曾在X光管研究方麵做出過成果的工人發明家蔡祖泉等。他們身上體現的新品質是工作中的主人翁態度和創造性精神。社會主義製度在工人群眾中激發了主動精神和創造精神。1960年由中共中央和毛澤東主席肯定的“鞍鋼憲法”(要點為在企業中加強黨的領導、堅持政治掛帥、大搞群眾運動、大搞技術革新和技術革命)反映了黨對工人群眾在推動工業技術進步方麵重要作用的肯定。中國工人的創造精神和勞動熱情對技術進步和工業發展起到了巨大的推動作用。
工人群眾雖然在政治上享有很高的地位，但在文化方麵相對還是落後的。黨在20世紀50年代通過大辦各種文化學習班和職工夜校、職工進修班來提高工人的文化水平，一大批年輕工人在文化水平提高之後走上了技術工作崗位，工人中的一批先進分子被提拔到各級領導崗位上，參與了企業管理直至國家管理。
科學規劃的曆程
中國科學技術的發展經曆了多次整體發展規劃階段。國家通過規劃統一支配人員的安排、資金的分配等，以解決國民經濟和國防建設中的一係列技術問題，並開發科學和技術的新領域。
1949～1955年新中國的科學技術事業還處於招集、搜羅和培養人才、初步建立與新的國民經濟部門相對應的研究機構階段。1955年全國各部門科學技術研究機構已有840多個，科技人員有425萬人(包括中專畢業生以上的人員)。中國科學技術事業的隊伍已初具規模。1956年，國務院成立了國家技術委員會和科學規劃委員會，這是政府管理科學技術的中心機構。這一年，科學規劃委員會組織了600多名科學家和技術專家，在蘇聯專家的協助下製定了《1956～1967年全國科學技術發展遠景規劃》，確定了原子能、無線電電子學、噴氣推進、自動化和遙控、石油和稀有礦藏勘探、冶金、燃料技術、動力設備和重型機械、黃河和長江治理、化肥和農業機械化、公共衛生、基礎科學等57項重要科學技術任務。在發展同軍事有關的電子技術、自動化、半導體、噴氣推進、核技術等五項尖端技術方麵采取了一些緊急措施，以保證完成規劃指標。隨著這個規劃的實施，中國科學院、高等學校、國務院所屬各個工業部及企業所屬的科研機構、中國人民解放軍所屬的科研單位和機構、省市自治區及省以下地方部門所屬的科研機構等五大科學技術方麵軍逐步組織、形成和完善起來。
1957年，實施科學技術發展規劃的工作在蘇聯專家合作的情況下進展順利。1958年，科學技術部門開始重新組織力量，全力投入國家建設，一批高等院校和蘇聯的一些高校也開始了科研方麵的合作。中國的科研人員繼續到蘇聯的科研機關合作研究。3月17日，中國科學院院長郭沫若在《人民日報》上發表《努力實現科學發展的大躍進》一文。3月18日，中央主管國防尖端科學技術的聶榮臻元帥在《人民日報》上發表了《全黨抓科學技術工作，實現技術革命》的文章，並在9月份主持召開了全國自然科學專門學會聯合會和中國科學技術普及協會兩大組織的聯合代表大會，成立了統一的全國性科技團體——中華人民共和國科學技術協會(後改稱為中國科學技術協會)，李四光擔任協會主席。同月，主要由中國科學院各研究所科研人員擔任教師的中國科學技術大學在北京成立。為了加強對國防科學技術的集中統一領導，1958年10月，國防部負責常規武器研製的部門和1956年成立的航空委員會合並為國防科學技術委員會。11月，國家技術委員會和科學規劃委員會合並為國家科學技術委員會。農業科學院、林業科學院、醫學科學院、軍事科學院、軍事醫學科學院等中央科研組織以及各工業部門所屬的大批研究院、所都相繼建立起來了。省和省以下的許多科學技術協會的分會也成立了。在宣傳方麵鼓勵科技人員向又紅又專的方向努力，鼓勵工人和農民群眾參加科研活動，提出了“知識分子勞動化，勞動人民知識化”的口號。在教育方麵開始試行教育與勞動生產相結合的方針，廠辦學校和校辦工廠被認為是一個發展方向。在各級領導幹部中間，有不少人思想上存在著過分強調群眾運動、忽視進行工業化建設必須主要依靠科學技術進步的傾向，這主要是由於不熟悉經濟和科技工作的規律性。後來的事實證明，工業建設和科技工作中嚴格的管理和大批專業科技人員的工作是至關重要的，群眾運動隻有在科學管理的條件下才可能收到良好的效果，反之，會打亂或延誤正常的進步過程。
1958年大躍進期間中央科學小組和科學規劃委員會在向中央遞交科技發展規劃檢查報告時，提出試圖提前5年，在1962年完成1956～1967年全國科學技術發展遠景規劃的指標，趕上和超過世界的先進科學技術水平。大躍進的群眾運動和盲目冒進很快便受到了挫折。1959年，黨的領導層對專業科學工作者的工作更加重視了。為了提高教育質量和科學技術水平，繼1954年確定人大、北大、清華、北農、北醫、哈工大6所重點院校之後，1959～1960年又在全國指定了58所重點院校(共64所)。重點院校接收培養研究生和培訓科技人員的任務，國家給予重點扶持，為了保證質量，招收學生的數量受到了限製。
新中國經濟上的第一個危機在1958年大躍進剛邁出第一步時就出現了，科技發展的困難時期則是在兩年之後。1960年，中國共產黨和蘇聯共產黨之間的分歧公開化。7月，蘇聯撕毀了同中國簽訂的技術協定，1個月之內撤走了在中國教育和科技部門工作的所有專家(1949～1960年中國共聘請了數千名蘇聯專家)。它給中國技術發展和工業建設帶來了很大的困難。當時盡管一部分項目已經完成了，但沒有完成的技術項目隻能在沒有圖紙的情況下繼續幹，放棄這些項目就是極大的損失。20世紀50年代中國還可以從蘇聯買進大批工業設備和科研設備，現在這條路已經不通，工業發展給科學技術提出了更多的難題。另外，向蘇聯派進修學者和留學生的項目也隨之中斷了。在蘇聯專家撤走之後不久，由於美國於1961年開始染指越南，中國繼朝鮮戰爭之後同美國重新處於激烈的政治對抗之中。這樣，依靠自力更生來發展工業和科學技術便成了必選的道路。當時中國已經建立起了初步完善的現代工業體係，有了一支陣容強大的科研人員隊伍，可以邁開獨立前進的步伐。1961年《科學十四條》的製定，1962年廣州“全國科學技術工作會議”的召開等，都是適應這種新的形勢和任務所作的政策調整。
20世紀60年代初中國科學技術走上自力更生之路以後，發展規劃不得不作調整，但軍事工業中導彈、原子彈的發展絲毫沒有放慢速度。當時國家不顧國內饑荒和蘇聯的討債，在國防尖端技術領域繼續投入一流人才和物力財力，並進行了高效的組織管理，使中國的原子彈、導彈和衛星技術在60—80年代成果層出不窮。
在1962～1963年期間，中央科學小組和國家科學技術委員會又製定了《1963～1972年科學技術發展規劃綱要》，這是在自力更生前提下對原有項目的重新全麵審定和安排。這個規劃綱要經曆了“文化大革命”的衝擊。與這一規劃時期基本平行的1964—1976年間。國防工業戰線進行了規模很大的三線建設。在大西南、大西北和一些中部省區投入了大量人力、物力和財力，建設新的國防工業基地，實際上使我國整個工業布局有了改觀。但由於當時是從戰時工業和準備打仗的角度匆忙決策的，三線建設過程中出現了浪費和窩工現象，有些工廠選址沒有考慮平時的發展，造成了許多後遺症，以至於80—90年代不得不對此作出較大的調整。
“文化大革命”結束後，以鄧小平為核心的中國共產黨領導人引導中國走上了改革開放的道路，對科技的發展給予了極大的重視，西方國家的先進科技在人們心中有了更深刻的印象，這對中國科技發展的方向產生了巨大的影響。這一時期製定的第一個科技發展規劃是在1978年3月召開的全國科學大會上通過的《1978～1985年科學技術發展規劃綱要》。爾後國家計委和國家科委還結合國民經濟和社會發展的十年規劃和第七、八、九、十個五年計劃推出相應配套的科學技術發展十年規劃及重點科技攻關計劃等，並且還製定《國家中長期科學技術發展綱要》(1990—2000—2020)等文件以指導國家科技政策和具體科技發展規劃。在具體的科技規劃方麵，20世紀80年代開始實施的連續滾動式科技發展計劃有著名的“863計劃”、用科學技術振興鄉鎮企業並促進農村經濟發展的“星火計劃”，以及同“863計劃”有銜接的發展高新技術產業的指導性的國家“火炬計劃”，基礎性研究的“攀登計劃”等。
從總體上看，1978年以來，由於經濟體製改革的推進、科技和教育體製的改革以及對外開放程度的步步擴大，科學技術的發展同經濟發展的關係越來越密切，實際的經濟生活過程對科學技術研究的導向作用加強了，國家逐步開始通過法律手段來規範和引導科學技術的發展，一係列與科技發展有關的法律法規先後出台，國家規劃的戰略性增強了，基礎研究逐步過渡為基金製，科研單位和科技人員個人的自主性大大加強，在市場經濟環境中產生了民辦科研機構，再加上80年代以來中國科技界同國外廣泛而頻繁的交流和合作，使中國科技發展進入了一個新的曆史階段。
從20世紀50年起，中國科技隊伍人數不斷增加：1955年425萬人，1966年246萬人，1985年782萬人，目前已在2000萬人左右。盡管如此，如果按人口平均，中國目前全社會勞動者中科技人員所占的比例依然遠遠落後於發達國家。
通信和交通網的延伸
郵電通信的發展是現代社會的一個重要標誌。在《中蘇友好同盟互助條約》簽訂後的第10個月(1950年12月)，北京—莫斯科的有線電話開始通話。到1953年，以北京為中心的全國郵電網形成了。1957年底全國通郵的鄉達到99％。80年代以來中國的郵電通信有了迅速發展。到2002年，中國的固定電話和移動電話用戶數量都成為世界第一。
鐵路的延伸很能代表工業推進的狀況。1952—1956年間，第一條全部用國產器材建成的成渝鐵路，以及天蘭鐵路、睦南關至河內鐵路、內蒙古通向蒙古又直達莫斯科的鐵路先後通車，寶成鐵路築成，1975年這條鐵路最先實現了電氣化。1957年，鷹廈鐵路通車，1958年，包蘭鐵路通車，1962年，蘭新鐵路通車，1958—1970年建成了成昆鐵路。此後建成通車的還有湘黔鐵路(1972年)、焦枝鐵路(1975年)、襄渝鐵路(1978年)、柳枝鐵路(1978年)等。1949年，中國的鐵路總長22萬千米，1990年初，增至5萬多千米。適應中國1997年恢複對香港行使主權的形勢，在90年代修建了京廣鐵路之外的另一條南北大動脈——京九鐵路。京九線已於1996年9月正式通車，它貫穿了包括革命老區在內的九個省市，不但大大緩解了我國鐵路運輸南北方向上的緊張狀態，而且形成了一個新的經濟增長帶，是90年代建成的最重要的鐵路幹線。2004年，中國鐵路裏程有72萬千米，在技術進步的基礎上提高了列車運行的速度。
回顧一下中國鐵路機車製造技術的曆程：1881年，中國人製造的第一台“龍號”機車從唐山製造廠開出後，隨著中國鐵路事業的進步，西方國家的蒸汽機車逐步在20世紀被內燃機車和電力機車所取代，中國變成了世界上最大的蒸汽機車生產國家。1959年，湘潭電機廠為寶成鐵路製成了第一台電力機車“韶山號”，“巨龍號”內燃機車也於這年造成，鐵路的電氣化和內燃機車化悄悄開始了。直到1988年9月30日，中國製造的最後一輛鐵路蒸汽機車駛出了當時世界上惟一大批量生產蒸汽機車的大同機車廠。蒸汽機車時代在中國臨近結束了，內燃機車和電力機車已成為主力機車。
汽車和公路是現代工業社會的另一大標誌。1769年法國人邱紐製造了世界上最早的三輪蒸汽車，1911年美國人福特的公司開始用流水線生產汽車。1956年7月，由蘇聯援助在3年中建成的中國長春第一汽車製造廠造出了第一批解放牌汽車。1958年，由專家孟少農(1915～1987)主持設計，“一汽”造出了東風牌小轎車。1950～1979年間，中國的公路從8萬千米增至87萬千米，其中1954年通車的康藏公路、青藏公路把世界屋脊同四川、青海聯係起來了，高原上開始有了現代化的春色。在這30年間，中國的汽車增至144萬輛，其中大多數為“一汽”生產，此外，北京的吉普車廠、上海的小轎車廠、南京的輕型載重車廠都生產了不少產品，天津、武漢、鄭州等城市也建立了不同型號的汽車製造廠。20世紀70年代在湖北十堰建立的第二汽車製造廠生產了東風牌載重汽車。但50～70年代卡車的型號在計劃經濟體製下沒有明顯的改進，轎車一直處於小批量生產的水平。80年代以來，從國外進口的汽車(包括高級小轎車)數量劇增，與此同時，許多企業都在市場壓力下開發新產品。新產品技術性能有了提高，色彩趨於鮮豔明快和多樣化。1986年中國的公路已延長到962萬千米，國產和進口汽車已達到360萬輛。近20年，中國汽車工業發展中最明顯的進步是一大批企業同外國合資，引進先進技術，大大提高了汽車工業的技術水平和規模檔次。其中上海生產的“桑塔納”和“別克”、北京生產的“切諾基”和“現代”、長春生產的“奧迪”和“捷達”、十堰生產的“富康”、廣州生產的“本田”、天津生產的“夏利”等轎車和吉普車，是我國分別同德、美、韓、法、日等國合作的產品，現在已成為公路和城市街道上最常見的車輛。1989年初，沈陽—大連、上海—嘉定、廣州—佛山之間的高速公路通車。1990年9月，北京—天津—塘沽之間的高速公路通車。1996年，從上海到南京的滬寧高速公路通車。目前中國高速公路在2萬千米以上，長度居世界第二。
造橋技術在中國古代相當高超，趙州橋、盧溝橋、泉州的安平橋今日猶在。1955年9月開工的由蘇聯專家設計的中國長江上的第一座大橋——武漢長江大橋，於1957年10月通車。1960年，中國最長的鐵路複線橋——鄭州黃河大橋建成(1905年這裏建設了單線便橋)。1968年，由中國人自己建造的南京長江大橋也建成通車。1991年上海建成了南浦大橋，該橋設計上采用了雙塔雙索疊合梁斜拉橋的形式，主橋全長846米，主孔跨徑423米，貫通了浦東浦西，在全球同類橋中僅次於美國舊金山的金門大橋。90年代中期，另一座相似的楊浦大橋建成。這兩座橋的風格和技術集中體現了90年代中國的造橋水平。
民用航空在新中國得到了較快發展。解放前夕國民黨控製的中央航空公司在起義後留在了大陸，構成了中國民航的基礎，接著從蘇聯買進了新飛機。1954年7月中國工廠製造的第一批飛機試飛成功。20世紀50～70年代中國自己製造的民運飛機基本上是蘇聯飛機的改進型號。80年代，中國研製了中小型客貨兩用運輸機“運七”和中型運輸機“運八”、多用途直升機“直八”以及其他一些型號的運輸和民用飛機。1986年，中國和美國麥道公司合作生產的首架MD—82飛機升空。新中國的民航不斷開辟新航線。1956年5月，北京到中國西部最高城市拉薩的航空線通航。此時，中國內地各大城市和邊疆重鎮，以及中國同蘇聯及已建立了外交關係的部分國家之間的空中聯係已基本建立起來。20世紀50—70年代，乘坐飛機對普通人還是可望不可及的，但80年代以來卻逐步成了現實。1984年底，中國的航空運輸線已達214條(國內183條，國際24條，香港地區7條)。而且，航空在工業、農林業、勘測和社會生活其他方麵的應用有所加快。90年代以來中國民航經營體製有了改革，民營航空公司和合資性質的航空公司也出現了，並且向集團化方向發展，航空管理和服務水平以及飛機維修技術有了提高，中國國際航空公司和德國漢莎航空公司合資的北京飛機維修工程有限公司擁有亞洲最大的機庫。1996年，中國民航業在國際民航業中的位次已達到第11位，但幹線飛機一直以美國和歐洲製造的機種為主。
民用船隻製造和水運方麵的發展相當突出。舊中國的造船技術有一定的基礎，但仍然沒有造大船的能力。解放後，大連、天津、上海、武漢、廣州等地造船業有了新發展。民用船隻的噸位不斷取得突破。1958年大連造船廠造出了萬噸遠洋貨輪“躍進”號(蘇聯設計)，但這艘巨輪1963年5月1日在駛往日本途中觸礁沉沒了。1960年，上海造船廠造出了由中國工程師設計的萬噸遠洋貨輪“東風”號。1962年，上海江南造船廠造成3萬噸自由鍛造水壓機(自學成才的著名機械工程專家沈鴻擔任總設計師)，這是大型構件鍛造技術的一個進步，1971年，這個廠製造的2萬噸貨輪“長風”號下水。1976年大連造船廠製造的5萬噸級遠洋油輪“西湖”號下水。20世紀80年代，中國的造船業進入了世界市場，可以造出第一流的大型船隻。90年代上半期，中國船舶工業總公司每年所造船的噸位總量已達到100萬噸以上。1995～2004年間，中國的造船噸位一直處於世界第三。
自20世紀50年代以來，電話、電報、郵電網、廣播網、衛星網、電視網、鐵路、公路、航空線以及水運網已逐步把中國大陸這片古老的土地用現代工業技術之網和信息網，更密地織成一體。
民用工業的發展
中國在20世紀50年代進行社會主義改造的同時，從結構上和技術上徹底改造和重建了工業。1953—1957年第一個五年計劃期間，施工的建設單位達1萬個以上，其中黑色金屬部門312個，電力部門599個，煤炭部門600個，石油部門22個，金屬加工部門1922個，化學工業部門637個，建築材料部門832個，造紙部門253個，紡織部門613個，食品和其他部門約5000個。這些工程在1957年前後都基本上完成投產了。經過“一五”期間的建設，中國的鋼鐵、有色金屬、電力、煤炭、石油、化工(包括塑料、橡膠和合成纖維)、大型金屬切削機床等工業、發電設備、無線電和有線電器材、冶金設備、采礦設備、汽車、拖拉機、飛機等製造業和重工業有了堅實的新基礎。解放前工業殘缺不全的狀況已基本改變。20世紀50年代人們將工業化等同於現代化，過分重視重工業。當時的工業建設過程中形成的計劃經濟體製嚴格排斥市場機製，為80年代以後國營大中型企業的改革埋下了伏筆。
煤炭工業中國是世界上最早開采和使用煤的國家。舊中國的煤炭工業有一定的基礎，但產量並不高。20世紀50年代以來，作為最主要的能源和化工材料的煤的生產得到了重視。1952—1980年間煤的年產量增加了近10倍(從6600萬噸到62000萬噸)。原煤產量從1949年占世界第10位，進至1988年占世界第1位，在這期間，年增長速度一直保持在10％左右。中國的煤都有大同、開灤、撫順、阜新、平頂山、淮南和淮北等。
水利電力工業舊中國沒有建設大型電力工業的技術條件和曆史環境。從20世紀50年代起，中國在沿海和內地工業城市附近建設了幾十個大型火力發電廠，主要以煤為燃料，約提供50％的電力能源。水力發電站也在有條件的地方建立起來。20世紀50年代末至60年代初建成的有青銅峽水電站、新安江水電站、豐滿水電站、三門峽水電站；60—70年代建成的有丹江口水電站、龔嘴水電站、鹽鍋峽水電站，以及劉家峽水電站(1964～1975年建成)。1965年，先進的雙水內冷汽輪發電機首創成功，1969年安裝並發電，這是當時具有世界先進技術水平的設備。70年代以來又有一大批新的水電站開始施工，其中幾座大的分布在長江、黃河、烏江、鬆花江、大渡河之上。1970年底開始建設長江上的葛洲壩水利樞紐工程。與電站屬於同一個係統的還有高壓遠距離輸電工程，另外還有相應的電機製造工廠，哈爾濱和西安是兩個重要的中心。至1980年，中國共有1820座水電站，其中有18座大型水電站。1994年12月14日，論證了40年的長江三峽工程正式開工。這是當前世界上最大的水利樞紐工程，是發電和防治長江洪水的關鍵性工程之一，計劃在2009年竣工。20世紀90年代還通過國際招標建設黃河上的小浪底水利樞紐工程。中國水力發電為國民經濟提供的動力源占30%左右。大大小小的電力提灌工程使水源不足的農業地區提高了糧食產量，擴大了耕種麵積。
金屬工業20世紀50年代末，以鞍鋼(擴建)、武鋼(基本上是新建)、包鋼(新建)、首鋼(擴建)為中心的鋼鐵工業基地已建成。1969年，第一座旋轉氧氣轉爐在鞍鋼建成，標誌著鋼鐵冶煉技術的一個進步。1965年，攀枝花鋼鐵工業基地建設動工，1978年11月27日，一期工程建成投產，這是中國第一個自己設計、製造設備並安裝施工的大型鋼鐵聯合企業。20多天後，從日本引進全套新型設備的現代化大型鋼鐵基地——上海寶山鋼鐵總廠舉行了動工奠基禮，1985年9月1號爐開始運行，目前是國內生產效率最高的企業之一。20世紀50年代末至60年代，遼寧、黑龍江、山東、內蒙古、河南、貴州、四川、甘肅、寧夏等地建設了一批鋁的生產和加工廠礦。湖北大冶、安徽銅嶺、山西中條山、雲南東川、甘肅白銀和江西德興則建成了銅的生產基地。江西南部的鎢、河南的銻、貴州的汞也先後得到了開采，甘肅的金川發展成了中國的“鎳都”，雲南的個舊發展成了中國的“錫都”。
鋼鐵、有色金屬和稀有金屬的產量是工業發展的一個重要指標。1988年中國的鋼產量已居世界第4位，1996年，鋼產量達到1億噸左右。
機器製造業機械化的機器製造業是工業化的基礎。20世紀50年代中期在齊齊哈爾、大連、北京、天津、武漢等地建設了18個重點工廠。80年代中國已有400多個機器製造廠，其中大型的有42個。沈陽第一機床廠、武漢重型機器廠、哈爾濱量具刃具廠、富拉爾基重型機器廠、洛陽礦山機器廠、蘭州石油機器廠等都是20世紀50年代以來發展起來的有名的大型企業。中國當時最大的拖拉機廠是洛陽第一拖拉機製造廠，於1959年11月1日投產。70年代以來，尤其是由於80年代初以來農業經濟政策的改變，中小型拖拉機製造業興旺起來，拖拉機製造工廠數量大增，型號多了起來。
機械工業屬於傳統工業，它是由手工業發展而來的。20世紀60年代以來，電子計算機技術、傳感技術以及新材料和新工藝正在這個領域引起一場技術革命。數控機床、計算機集成製造係統、機器人等技術已成為當前的主導技術。我國在這些方麵也有很大發展潛力。
電子工業解放前夕上海、北京、天津、重慶、武漢等地的工廠大多用進口原件安裝和修理有線電和無線電設備。從20世紀50年代至80年代，中國大陸的29個省市自治區先後都建立了電子設備工廠。生產的產品有廣播通訊器材，雷達、艦船、飛機、導彈、衛星和各類武器上的電子設備，科研部門所需要的各種電子測試和電子顯示係統，電子計算機，電視機，以及其他各種各樣的電子產品。從世界的角度看，這一時期是電子計算機在經濟和軍事部門應用飛速發展的時代，由於中國工業基礎和技術基礎的薄弱，以及和世界電子技術進步前鋒的相對隔絕，一直和發達國家之間存在技術差距。
化學工業主要包括石油化工、化肥工業和橡膠工業。上海、北京、天津、青島、大連、沈陽、蘭州等城市是化學工業中心，廣州、南京、重慶、常州、武漢、西安、哈爾濱、太原等城市的化工也發展很快。至1980年，國營的化工企業達5880個，其中302個是大型企業。上海石化總廠、上海高橋石化公司、吉林化學工業公司、遼陽石油化纖公司、撫順石化公司、蘭州石油化學工業公司、蘭州煉油廠、北京燕山石化公司等都屬於大型企業之列。從這些大型企業的類別來看，石油化工是化學工業中技術性強、生產最為集中、規模最大的企業。化學工業為國民經濟提供的重要產品有塑料、橡膠、合成纖維、汽油、煤油、潤滑油、化肥、藥物、酸堿等，其地位舉足輕重。
建築材料工業包括水泥、玻璃、磚瓦、新型建築材料等的生產，上世紀50年代以來有了新發展。清華大學、同濟大學等的建築學係是建築工程師的搖籃。現代建築學和古代不同的是應用了固體力學、材料力學、結構力學。建築材料工業的發展和建築設計水平集中體現在首都北京的大型建築物上。20世紀50年代建造的人民大會堂、國家博物館、人民英雄紀念碑、民族文化宮、軍事博物館、北京展覽館等代表著建國初期的政治、文化特征，也反映了那個時代的技術特色。80年代崛起的首都機場候機樓、北京圖書館新館、長城飯店、國際飯店、北京國際展覽中心，1990年建成的國家奧林匹克體育中心、第十一屆亞洲運動會亞運村和比賽場館等，給古老的北京增添了新的景觀。與作為古代世界技術和文化遺產的明清故宮建築一起，記錄了時代的變遷。20世紀80年代以來，我國一些大城市逐步出現了特高型建築物。至1997年全國已有百米以上的高樓近百座，其中北京的京廣中心達200多米，上海浦東金茂大廈高達400多米，居全國第一，世界第三。這一時期建成的天津電視塔、北京中央電視塔、上海東方明珠電視塔等的高度都在300米以上。這些也給城市帶來了更多的現代化氣息。2004年建設著的“蛋形”國家大劇院、作為2008年奧運場館的“鳥巢”形國家體育場和“水立方”形國家遊泳中心等，代表了21世紀初的科技文化水平。
另外，紡織工業——棉紡織、毛紡織、化學纖維紡織、絲綢紡織，造紙，陶瓷，製革，自行車製造，縫紉機製造，鍾表製造等工業，也從20世紀50年代起或建立，或擴建，以新的規模和速度發展。其中紡織、造紙、陶瓷製造曾代表過中國古代馳譽世界的技術，但在20世紀的先進技術行列中，它們已不再具有這種代表性了。從對一般人日常生活的影響方麵來看，紡織、自行車製造業和鍾表製造業依然是重要的。
值得注意的是，隨著市場經濟體製的建立，發展迅速的民營企業在整個民用工業領域已經開始起重要作用。
地質學和石油工業
新中國成立後，把科學研究和國家建設結合起來取得巨大成功的第一個領域是石油部門。石油在整個國民經濟中占有極其重要的地位，地上跑的和天上飛的一切機動車輛——汽車、拖拉機、內燃機車、艦船、坦克、飛機和許多其他機械都需要石油產品做燃料，石油也是重要的化工原料。
石油工業的首要問題是找到產量豐沛的油田。自清末以來，開礦勃興，外國人來中國考察地質的同時，中國現代地質學家也隨之誕生了。這是一支相對於其他學科力量更加雄厚的隊伍。中國第一個國立科研機構便是章鴻釗、丁文江在1913年開辦的工商部地質研究所。抗日戰爭時期，地質學家孫健初帶領的考察隊對玉門地區考察後建立了玉門油田。玉門有油遠在晉人張華的《博物誌》和唐人李吉甫的《元和郡縣圖誌》中已載明，孫對玉門的考察確定了產量豐富的油井位置。然而，直到解放初期，中國工業的血液石油仍然主要依靠從國外輸入。近代來到中國的許多外國人斷言中國貧油，中國的許多地質學家不相信這一結論。謝家榮(1898～1966)在40年代通過考察和研究後提出了中國許多地區都可能有石油的看法。黃汲清在40年代係統地研究了中國的地質構造，提出了“陸相生油論”和“多旋回成礦論”。翁文灝、李四光等都不相信中國是貧油國。但在戰亂的時代不可能展開全麵的勘探工作。解放後，中國地質學家們的理論使國家大膽地把石油勘探隊伍從中國的西部(以玉門為主要基地，50年代西部開發的還有新疆克拉瑪依油田)撤到東部。通過1956～1959年的勘探，在鬆遼平原上發現了大慶油田。1960年5月，全國30多個石油廠礦、院校的4萬多人在餘秋裏和康世恩等的領導下展開了大慶石油會戰。1963年底，一個大型石油企業出現了。“大慶”的出現結束了中國使用洋油的時代，曆史上最早開采和使用石油的古國實現了工業時代的石油自給。這件事在當時既對國民經濟的發展有關鍵作用，也具有時代意義。1964年，毛澤東向全國發出了“工業學大慶”的號召。
1975年，從大慶到秦皇島、再到北京的輸油管道建成。1977年，山東半島上濱海地區的大港油田和渤海灣的勝利油田建成。1975～1978年間，河北冀中平原上的任丘油田建成。至此，中國東部和沿海地區成為主要石油產區，中國由石油的進口國成為出口國。80年代，一係列新的油田被開發，不少大油田發展成為石油化學工業聯合企業，石油和天然氣開采和生產加工基地已遍布19個省市自治區，1983年統計的石油和天然氣開采基地達122個，其中有15個大型基地，它們是：大慶、吉林、遼河、冀中(包括任丘油田)、大港、勝利、河南、江漢、江蘇、新疆(包括克拉瑪依油田)、青海、玉門、長慶、延長、四川。加工過的原油產量幅度為：1951年38萬噸，1968年1760萬噸，1980年7538萬噸。20世紀80年代以來新的油田正在不斷建設中。1984年，中國在東海建造的第一座半潛式石油鑽井平台交付使用，這是一座高100米、如足球場般大小、可以配124人工作的海上石油站。90年代，南海石油的勘探和開采也加快了步伐。大量新開發的油田為石油化學工業提供了充足的原料。其中大慶油田由於采用了注水開發技術而保持了長期高產穩產。1989年初，中國石油工業開始重新關注西部的複興，計劃開發塔裏木盆地的石油，建立一個特大型的石油基地。90年代中期，塔克拉瑪幹沙漠中的塔中1號井已經開始噴油。1996年我國石油的產量達到15億噸左右。盡管如此，2004年，中國在經濟多年持續增長的情況下，成了繼美國之後的世界第二大石油進口國。
核武器的研製
核武器是第二次世界大戰後期在美國最先製造出來的。它的理論基礎是原子核物理學。世界第一流的物理學家西拉德(1898～1964)、愛因斯坦(1879～1955)、費米(1901～1954)等人最先推動了這種新武器的製造。這是現代科學在軍事技術方麵最可畏的應用。中國的原子核物理學研究在20世紀50年代初期由趙忠堯、錢三強、王淦昌、彭桓武等人最先推動，第一個目標便是製造原子彈。由於武器落後而在過去100多年中蒙受無數失敗和恥辱的中國人深知掌握新式武器的重要性。況且，從20世紀50年代開始，美蘇兩國發展核武器的軍事工業機器都在飛速地轉動。沒有原子彈便要處於別人的核訛詐之下，難以推行獨立的外交政策，這對中國這樣一個大國是絕對不能接受的。
1955年初，由地質部的鈾礦勘探隊伍和中國科學院近代物理研究所的科技隊伍組成了最初的陣容，接著成立了二機部，近代物理研究所改稱原子能研究所。國防科委、二機部和科學院協同領導製造原子彈的工作。除前述幾位著名科學家外，這支隊伍裏還有程開甲、吳際霖、郭永懷、楊澄中、戴傳曾、陳國珍、薑聖階、曹本熹、汪德熙、肖倫、汪家鼎、何澤慧(女)、吳征鎧、王承書(女)、楊承宗、朱光亞、周光召、胡仁宇、錢皋音員、龍文光、陳能寬、黃祖洽、鄧稼先、於敏等科學家。參加這項工程的有全國568個單位，科技人員、工人、解放軍共10萬人左右。宋任窮、張愛萍、劉傑、李覺等擔任過這支隊伍的主要領導。
1958年，由蘇聯援建的第一座實驗性反應堆開始運轉，回旋加速器也建成了。1960年蘇聯專家撤走，當時在蘇聯原子核研究所擔任副所長的中國科學家王淦昌和丁大釗、王祝翔等發現了反西格馬負超子，在國內的核彈專家們開始獨立地設計和組織製造原子彈。經過一批核物理學家、核彈專家、大批工程技術人員、工人和解放軍在嚴格保密情況下的聯合奮鬥，1964年10月16日，中國第一顆原子彈的蘑菇雲在西部的羅布泊上空升起。這顆原子彈的誕生有著相當重要的意義。它使世界上人口最多的中國加入了成員不多的核俱樂部，對美國和蘇聯兩個世界核武器大王是一個衝擊。從國際政治的角度看，中國擁有核武器這一事實，在一定程度上加強了中國的國際地位和國際影響力。而且，原子彈的爆炸作為社會主義建設的偉大成就，增加了全國人民對社會主義製度的信任感和對黨和政府的向心力，提高了中國人的民族自信心。從社會條件方麵來看，如果沒有社會主義製度下對科學技術部門的人力物力的統一組織和集中使用，中國的原子彈是不可能迅速造成的。
1965年，中國進行了第二次核試驗。1966年10月，又成功地進行了近程的導彈核武器試驗，這是完整的陸基核武器係統的初步完成。之後，核武器的研製一直在繼續進行。當時中國在支持越南北方的抗美戰爭，1967年同印度發生了邊境戰爭，1969年3月東北中蘇邊境又發生了武裝衝突，周圍充滿了不安的氣氛。毛澤東、周恩來對這項工作給予了極大關注，聶榮臻領導著尖端國防工業。1967年6月17日中國的第一顆氫彈爆炸成功後，完善核武器的地麵和地下核試驗一直相當連續地進行到1996年7月30日(共40次左右)。此後中國為了響應廣大無核國家的要求和推動核裁軍，宣布停止核試驗，並於1996年9月在聯合國同其他50多個國家首批簽署了《全麵禁止核試驗條約》。但核裁軍的道路仍然是漫長的。
中國的原子彈和火箭技術一起，構成了民族自衛整體力量的重要盾牌，並且將會在維護世界和平和防止核戰爭方麵發揮越來越重要的作用。
火箭、導彈和航天技術
第二次世界大戰中德國開始把工業時代的火箭用於實戰。1957年10月4日，蘇聯成功地用火箭發射了第一顆人造衛星，從技術上打開了人類通向空間時代的大門。導彈是一種用火箭(彈道式導彈)或噴氣發動機(飛航式導彈)作動力、並具有自動導向係統的飛彈，它的彈頭可以是常規炸彈或原子彈。所以，研究火箭技術和噴氣技術，既是發展軍用的現代武器係統(包括核武器)的關鍵技術，又是用火箭為動力發射外層空間航天器的關鍵技術。
和原子彈一樣，火箭和導彈技術在1956年的科技規劃中被列為發展的重點，1956年10月成立的國防部第五研究院是第一個導彈研究機構，由回國不久的科學家錢學森任院長。另外，20世紀50年代從海外回來的材料專家姚桐斌、空氣動力專家莊逢甘、自動控製專家楊嘉墀、微電子專家黃敞等都加入了導彈、火箭和航天器的研究隊伍。在50年代初成立的哈爾濱軍事工程學院和其他教育、科研單位的一批專家也被抽調到國防部五院，包括液體火箭和衛星通信工程專家任新民、衝壓發動機和戰術導彈設計專家梁守、遠程火箭設計專家屠守鍔、黃緯祿、謝光選、無線電電子學家陳芳允、地球物理學家趙九章等人。軍隊中一大批幹部、從蘇聯回來的孫家棟、宋健等一批留學生和國內大批新的大學畢業生、直至其他部門所屬工廠中的一批技術工人骨幹都被抽調到這個係統。1956年起步的中國導彈、火箭事業作為一項軍事性質的、代表20世紀尖端技術的事業，和原子彈的研製一起，最為國家所重視。
從1956年到1959年，這項事業還處於打基礎的階段，而且在同蘇聯專家合作。1960年蘇聯專家離開後，中國的專家們不得不獨立地開展研製工作。1958年開始在甘肅酒泉平沙萬裏絕人煙的戈壁上建設第一個試驗發射基地。在經曆了初期的失敗之後，從1964年開始，中近程火箭開始從酒泉的發射場上飛起。
1966年開始的“文化大革命”衝擊了中國的所有部門和社會階層，但航天部門和原子武器的研製部門受到國防工業高級領導人以及毛澤東、周恩來和軍隊中元帥們的保護，蒙受的損失較小，連同這項工作無關的“文化大革命”積極分子也喜歡把尖端技術的成果視為“文化大革命”的成果，這也有利於這兩個部門避開政治風浪的直接衝擊。
1966年，作為陸基戰略核武器的導彈核武器發射成功。1970年4月21日，“東方紅一號”人造地球衛星從酒泉飛上太空。中國人在蘇聯第一顆人造地球衛星上天的13年後完成了這項事業，而美國人在9個月前(1969年7月)把“阿波羅11號”載人飛船送上了月球。對於火藥和火箭的故鄉來說，真正的航天時代畢竟開始了。
1970年，戰術導彈的研製和戰略火箭的研製被劃歸不同的工業部門領導。戰術導彈與新型戰鬥機、艦艇及陸軍的部分裝備的研製計劃密切相關。20世紀60—80年代中國新式戰術導彈的研製取得了相當可觀的成績，有“紅旗”、“紅櫻”、“海鷹”、“鷹擊”(有C—601、C—801等型號，為空艦導彈)、“上遊”(艦—艦導彈)等。與戰略武器和衛星相關的巨型火箭更為引人注目，因為它是洲際核導彈和衛星的運載工具。中國戰略火箭中最有名的是長征係列運載火箭。其中“長征三號”是一種在第三級采用低溫燃料的太空運載火箭，具有世界一流水平，性能極為可靠。“長征四號”是一種大推力火箭。1990年7月16日發射試驗成功的“長征二號”捆綁式運載火箭，推力更大，用以發射重型衛星。
在第一顆衛星上天之後，一顆科學實驗衛星“實踐一號”於1971年進入軌道，並連續工作了8年。洲際火箭也於1971年基本試驗成功。在不斷進行發射實驗的過程中，於1975年實現了人造衛星的回收，1981年實現了一枚火箭(上海航天基地研製的風暴一號)發射3顆科學實驗衛星。1984年4月8日發射成功的地球靜止軌道試驗通信衛星是國家加強航天技術在通訊和軍事上實際應用的第一步。這顆衛星是從20世紀70年代初開始建設的四川西昌發射場上飛起的，這是一個低緯度發射點，有利於衛星進入赤道平麵。1988年9月7日，發射了一顆太陽同步軌道試驗性氣象衛星——“風雲一號”。衛星給地麵的幾個接收站發回了清晰的地球上空雲圖照片，有利於提高天氣預報的時效性和準確度，但它僅工作了39天便出現了故障。同年，性能優秀的長征係列火箭開始承擔為歐洲國家發射衛星的業務。1990年4月7日，“長征三號”火箭在西昌基地把美國製造的“亞洲一號”衛星送入軌道，這在技術、經濟、政治上都有很大的意義，表明中國已加入了國際衛星發射市場的競爭。1990年9月3日，太原衛星發射基地又發射了“風雲二號”氣象衛星。同年10月發射的一顆衛星艙內裝有試驗性的動物和植物，說明中國也在進行太空生物學的研究。與火箭和衛星技術並行發展的還有一個完整的衛星測控係統，這個係統的中心在古城西安。1992年以來，用長征係列火箭發射外星時曾出現過發射失敗的情況，使人們更加認識了航天事業中的風險。
從20世紀80年代以來，原來嚴格保密的航天工業界和外國同行的接觸大大增加了，中國的開放政策給這個尖端技術部門帶來了新的生機。為了實現航天領域的進一步探索，中國在1992年開始實施由王永誌、戚發軔等主持的載人航天工程，並於2003年10月15～16日成功實現了“神舟五號”乘載航天員楊利偉的太空之旅。2004年，中國探測月球的“嫦娥工程”也進入了實施階段。