从清末形成留学生制度起，中国人开始主动地学习西方国家的科学技术。中国人视已为天朝、视外国为夷的时代结束了。中国人尊师重道，在几千年的历史中多是外国人来中国学习，中国人到外邦学习的数量不多。但留学生制度开始后情况反了过来，说明中国人已认识到外国人有长处。中国人的目光终于不再完全注视自己的历史和传统，而开始注视外部世界的先进文明成果了。中国毕竟从古代社会的封闭状况中走出来了。中国人办的各类学校和外国人在中国办的各类学校中的新一代知识分子，在废了科举考试后逐步摆脱了读经的困扰，他们中的一部分人直接走出了国门，学习西方先进的科学技术。这种方式显然比通过翻译性的学习更加有效，而且同时也造就了大批西方学术的翻译队伍。中国的文化和科学技术都大大受到了这批留学人员的影响。
为了对中国进行文化渗透，外国人在中国兴办了一批学校。他们甚至在办学方面比洋务派更积极。早在鸦片战争以前的1809年，英国新教牧师马礼逊（1782～1834）乘鸦片贩子的船来到了广州，在这里充当东印度公司广州办事处的译员，并同时传教、行医。他在传教时向中国人介绍了《圣经》的内容，这也曾影响了当时的厂东落第书生洪秀全。马礼逊死后在广州和香港的英国商人及传教士捐款成立马礼逊教育会，设置奖学金吸引中国学生入校学习，所学内容为中文和英文、圣经、数学、地理学等，成绩好的还被保送到欧美去留学。此后，欧洲传教士——新教（宗教改革后和罗马教会分裂的各国教会）和罗马天主教会，都开始在中国兴办学校。
传教士们办学的宗旨自然是企图用西方文明从精神上彻底征服中国人，同时他们也充当着新兴的工业资本主义国家向世界东方神秘大陆扩张的情报提供者和向导。生于澳门的马礼逊的儿子小马礼逊后来充当了中国第一个不平等条约《南京条约》的起草人。尽管如此，欧洲人在半殖民地中国土地上办的学校，在输入文化殖民主义的同时，也开始冲击中国传统社会中已经腐朽的教育内容和已经落后了的教育方式。在西方人办的学校中读书的人毕竟开始接受一套近代科学内容较多的知识体系。近代科学知识开始通过这种学校的课堂进入到一批中国少年的视野中。
1834年美国传教士布郎在广州办的一所小学于1842年迁香港。《南京条约》签订后，美、英、法、德、瑞士等国的教士和以法国人为主的天主教教士们来到中国，到1855年时有46人。其中英美传教士多数在家中或教堂附设学校，也有专门开办的学校。以传教士为骨干，各西方国家开始了在中国办学的热潮。其中，英国人1844年在宁波办东方女子教育协进社，1850年在上海办英华书院，同年天主教会在上海办徐汇公学；美国人1853年在福州办格致书院，1861年又在福州办清心书院；1864年天主教会在上海办圣芳济学校；1867年美国人在杭州办育英义塾（1910年改为之江大学）。这类学校多属小学和中学性质，其中有相当多的基督教神学课程，还不算是纯粹的现代教育。其中有一些逐步发展成了大学和专门学校。在1905年中国学制改革时，各类教会学校已达2585所，学生有57600人。到1914年，各类教会学校发展到12000所，约占中国所有学校的20％。中国学制改革的前后，教会学校加紧把一些中学扩建为大学，并开始创办一些新的大学。在这方面外国人手里有大量中国的赔款和雄厚的资本势力，以及较多的文化人员，还利用了一批中国知识分子。
欧美国家利用传教士和部分文化人员在中国办大学，是从他们国家的利益出发的。在他们看来，用基督教和科学可以培养出胜过中国士大夫的新人，这些新人可以取传统的士大夫而代之，成为中国社会中有势力的人物。西方国家当然寄希望于他们控制的中国社会朝着有利于西方的方向发展。无疑，在这方面，大学比小学和中学更能收到这种设想的效益。
外国人在中国办的大学中，以美国这个初露头角的新兴资本主义国家办得最多，其次为英国所办，英美还联合办一些大学。在这里可以列举出一些著名的大学：1881年创办的跨上海、苏州两地的东吴大学，1894年创办的上海圣约翰大学，1900年创办的福州华南女子文理学院，1904年创办的广州岭南大学，1906年创办的上海之江大学，1907年建立的南京金陵大学、成都华西协和大学和由中学扩建的杭州之江大学，1913年创办的南京金陵女子大学，1915年创办的福建协和大学、北京燕京大学，1919年创办的济南齐鲁大学，1924年创办的武昌中华大学。这些大学大都由美国人担任校长。以上诸大学多先后在美国的州政府或州立大学立案，并取得了相应的学位授予权，其中齐鲁大学是向加拿大政府立案并取得学位授予权的。这些学校也是外国人吸引和选派留学生的重要基地。无疑，这些学校是半殖民地中国大学教育的重要组成部分。外国人办的、中国官方办的及一些实业家办的各类学校一起，构成了旧中国教育的基本框架。对于中国近代科学技术的发展来说，这些学校有着重要的意义，因为科学技术的发展是以教育事业为基础的。
除了办校，欧洲资本主义工业国还开始在中国办医院。自从哈维发现血液循环以来，西医引入了生理学，外科学和治疗学都有了发展。到工业革命时期，化学药物开始进入医药学。所以，尽管从《黄帝内经》到《本草纲目》的传统中国医药学算得上世界上最完善的古代医药学体系，但清朝末年时欧洲人在外科、产科、眼科等方面的手术疗法高出了中医，药学也由于化学药品开始出现而有了长处。1805年来中国的船医皮尔逊把种牛痘的方法传入了中国，1820年，英国人马礼逊和郭雷枢在澳门设了眼科医院，次年在广州设一医院。1835年美国医生皮特·帕克也在广州设博济医院。1854年美国人嘉约翰夫妇在广州设立博医局，附设医学校。到1876年，全中国的教会医院已有16处，诊所26处。到清廷废止八股文而改革学制的1905年，教会医院增至166所，诊所241处。在辛亥革命前后，教会医院仍在猛增，1919年达到250所。
随着医院的猛增，西药和西药房在中国出现了。其中在上海的有1853年开张的老德记药房，1868年设立的科发药厂（德国人办），1886年开张的巨屈氏药房（英国人开）等。另外，西医学校也随医院的猛增而发展。其中著名的有广州夏葛医学校（1901年建立），上海震旦医学院（1903年建立），北京协和医学校（1906年建立），上海同济德文医学堂、四川华西协和大学医学院（均建立于1910年），沈阳南满医学堂（1911年建立）。这些医学校的建立和发展同前述大学属于同一时期。
随着医院和医学校的出现和发展，由传教士和医生编译的众多的近代西方医药学书籍、由医院和医学校主办的医药学刊物在中国诞生了，其中1888年在上海出版的《博医汇报》后来成为《中华医学杂志外文版》。无疑，西方近代医学知识正是随着这些医院、医学校和医学书籍、刊物散布到中国的。这些新鲜的医药学知识是同疾病做斗争的新天使，当然，它是和西方列强侵略的魔影翩翩同行来到东方的。无论如何，它的来临使中国传统医药学面貌发生了重大的改观。
西方的技术和东方的观念
洋务运动是中国从技术上迈入近代的运动，但它一开始就注定前途不妙。这是因为：第一，清廷在这半个多世纪里没有出现一位目光远大并能有所作为的皇帝，权力最后落到了垂帘听政的慈禧太后（1835～1908）手里。这位孤独的女人尽管精明，但却没有历史眼光。1860年英法联军火烧了清朝建立的世界上最华丽的万园之园——圆明园之后，她甚至把一大笔建设海军的经费挪用来为自己修缮颐和园。第二，即使是朝中那些开明的洋务派，他们的立足点仍然是旧时代的根基。他们的信条是“中学为体，西学为用”。洋务思想比那些反对学习西人之法的顽固派思想要进步些，但这种思想希望把资本主义工厂建立在传统的社会秩序和旧的专制政治地基上，洋务政策的出发点是对外以武力御西洋，给朝廷在洋人面前争些面子；对内则以军队平定用刀矛造反的农民，维护统治。历史的新生力量在这里是专制制度的奴隶，而不是向旧制度挑战的精灵。在西方，步枪和大炮早已打碎了旧的社会和政治秩序。欧洲近代的科学技术不但是在旧的社会结构解体过程中生长起来的东西，而且它们本身就是使旧的社会结构发生解体的一种最重要的革命力量。机器、军舰、枪炮及力热声电磁光化等东西本质上是颠覆或改造旧社会的历史炸弹。政治、经济和文化方面大刀阔斧的改革才能为中国科学技术和社会迅速实现近代化铺平道路，但中国的传统和文化优越感的历史根基太深厚和久远了。洋枪洋炮只打败了中国的军队，惊醒了一部分敏感的人士，困惑了社会最底层的民众，近代文化和科学技术也只吸引了部分到国外考察过的外交人员和留学生。统治阶级的上层集团习惯于求安，争权夺利常常成为朝政的头等大事。在中国历史的转折点上，他们只能被时代潮流推着走，而不能推动时代潮流向前。
洋务派兴办的军事工业制造出的枪炮和军舰改进了中国军队的装备，民用工业略分了洋人之利，接济了朝廷由于赔款而债台高筑的财政。但是，由于用旧的官僚机器中的方法来管理近代的机器生产，效率不高，技术人员缺乏，管理不善，贪污和中饱私囊的现象始终是洋务工业前进的绊索，最后以很大的代价培养了一个近代工业的畸形儿，它先天不良，后天多灾，命运多舛。
1894—1895年的中日甲午战争使洋务派富国强兵的初衷完全落空。明治维新（1868）后的日本打败了大办洋务的中国。中国在甲午战争中的失败不光是军事装备造成的，军事上所有大的失策都和政治的腐败连在一起。这次失败使日本获得了对朝鲜的宗主权，中国丧失了台湾，帝国主义国家从此正式取得了在中国设立工厂的权力。
铁路最初在中国
自从1814年英国人斯蒂文逊发明了铁路机车之后，铁路在各大洲陆地上的扩展同工业革命向全世界各地的扩展几乎是同步进行的。铁路延伸到哪里，哪里的新资源就被开发，所有过惯了慢节奏低效率生活的人们就被火车这个铁的庞然大物拖到商品经济的浪潮中，社会原来的经济秩序被破坏，这也自然会引起社会政治生活的动荡和改观。铁路的延伸，是工业文明向古老的农业文明最直接的挑战形式。
中国近代铁路的铺设和发展，是这个古老帝国迈向现代时艰难步幅的最好写照。
1865年，英国商人杜兰德在北京修了一段1千米长的铁路试跑小火车，清廷以“观者惊骇”为由，限期拆除。1876年，英国商人在上海和吴淞口之间修了一条长20千米的窄轨铁路，中国官员坚决反对，最后以28万两的银子买下拆除，并在上海一端的车站原址上修建了一座天妃宫。朝中官员里有一部分人反对铺设铁路的理由是：自办则库空，借债则利息太重，少造无益，多造耗费；还认为铁路一通会使水手、车夫、负贩之人成为饿殍，物价会上升，生活将更困难；甚至“穿凿山川，必遭神谴，变更祖制，大祸将临”。在这些反对者中间有支持光绪皇帝变法的皇帝老师翁同迉（1830～1904）、大臣孙家鼐（1827～1909）、醇亲王奕妺等。
推动铁路建设的根本动力是工业的发展。由于1878年开滦煤矿开掘了第一口竖井，煤炭的生产量增加了。为了运输煤炭，清廷不得不同意修筑唐山一胥各庄间10千米多的铁路，这条铁路于1880年修建，1881年通车。在修筑这条铁路的同时，由中国的唐山制造厂利用进口材料制造了第一辆实用的牵引力为100吨的龙号机车。这条铁路终于保存下来并持续地运行着，而且到1911年前还连通了沈阳和北京。
