在中日甲午战争之后，中国国内兴起了兴办实业以强国的热潮，西方列强也利用他们的资本和特权加强了对中国的经济渗透，铁路被视为通国谋利之道，成为中国人和外国人争相投资兴建的事业之一。从1895年到1911年间，每年兴建的铁路平均有500多千米，1905年建成的郑州黄河大桥（单线便桥）首先把中国的母亲河同现代工业技术联系起来。到1911年时全国建成的铁路达6600多千米，其中著名的有北京—沈阳（京沈线）、北京—汉口（京汉路）、天津—南京（津浦路）、上海—南京（沪宁路）、北京—张家口、满洲里—绥芬河、哈尔滨—大连等干线。其中大多数由中外合办或外国人有建筑权、借款权、借款管理经营权，由中国人完全控制的只占7％。同时，在这些铁路沿线还建起了相应的铁路机车和车辆工厂，以及铁路器材和铁路桥梁工厂，其中有名的有唐山制造厂，南口车辆厂，以及长辛店、郑州、汉口、天津、上海、大连、哈尔滨等地的工厂。旧中国的战乱虽然使铁路和铁路工厂的所有权常常易手，但铁路仍然在中国这块经受炮火和苦难的土地上顽强地延伸着。
说到铁路，不能不提到铁路工程师詹天佑。他于1878年进耶鲁大学学习铁路工程专业，1881年回国，但直到1888年才得到了用其所学的机会。詹天佑的才华显示了中国新一代的精英一旦接受了近现代的科学技术成果，就很容易攀登到这些领域的奇丽险峻的顶部。这是一个古老民族曾经大放过光明但也曾被压抑埋没的智慧之星的最新进发。詹天佑的杰作有两件：一是主持修建了京沈铁路线上的滦河大铁桥——为此他由工地上英国同行的推荐于1894年成为英国工程师学会的会员；二是主持并组织中国铁路建设人员完成了200多千米的京张铁路的建设。京张铁路是由当时许多外国工程师视为畏途的一条路线，因为它穿越高山峻岭，途中石峭沟深。詹天佑勘测出了最佳的路线，并独出心裁地在青龙桥东沟处采用了“人”形爬坡路线，大大缩小了工程量。这条铁路提前两年完工。
詹天佑在此后还参与了中国其他铁路线的建设。他除了修路还重视育人。在他身边的铁路工程人员受其指教培养，成就甚多，为当时国人重视的铁路事业作出了很大奉献。
教育救国梦
教育的重要性在于中国人要通过接受西方式的教育掌握近代科学技术知识以跟上时代的步伐。教育不兴，万事不兴。
如前所述，在中国最先办近代教育的是19世纪从欧洲来到中国的传教士们。从内容上讲，这种教育是融近现代科学技术知识和基督教文明于一体的。从背景上看，欧洲人以享有特权的身份在中国办教育，所以，即使这种教育客观上起了改变中国传统社会文化的作用，中国人也同时感到了它的殖民主义性质。
洋务派在中国最先兴办近代式教育，但他们所要培养的理想型人物是既通洋务又能恪守传统伦理道德和效忠于专制政治制度的新型士大夫。洋务派作为朝中重臣，他们的兴学活动直接促进了清朝旧学制的瓦解和改革。在学制改革之后，他们的教育思想也就没落了。
最先把办近代教育视为强国兴邦之要并投身于教育事业的是容闳、严复等。1905年，严复和孙中山在伦敦会面，孙说要用革命手段改造中国，严则认为惟教育可以救国。在辛亥革命后，严复担任了京师大学堂的总监，但此后他便开始发表尊孔读经的演说和文章，并成为袁世凯当政时孔教会的发起人之一。这时，这位老人的思想已回到了他幼年所受的传统教育上面，而他壮年时的事业应该由新的一代人物来推动了。
康有为、梁启超也是教育救国论的宣传者。在康看来，西方之所以富强不在于炮械军器，而在穷理劝学。废科举兴学校是他们变法的一项基本内容。正是戊戌变法时办了京师大学堂，开始了国立大学的历史。但康、梁在政治上的坎坷和沉浮却表明，教育本身需要国家来挽救和扶持，当然，从长远的观点来看，要救国也始终离不开教育。
辛亥革命后在临时政府担任教育总长的蔡元培（1868～1940）于1912年发表了《对于教育之意见》，他主张以军国主义、实利主义、德育主义、世界观、美育主义五者为教育方针，认为算学、物理、化学、博物学等均为富利主义，亦为世界观的一方面。在他的主持下，发出了在小学废除读经科的通告。中国学校中清朝的历史、律条和陈腐的古代经学被取消了，现代自然科学和工农技艺类的课程终于成为主要内容。
蔡元培当过清朝翰林院的编修，在目睹戊戌变法失败后立志于教育救国和革命，1907—1911年用官费在德国柏林大学留学。他在袁世凯当总统时干了半年教育总长后辞职赴德法两国继续学习研究。在此之后，北京政府于1913年8月颁发了壬子癸丑学制，1922年又改进了这个学制，颁行了壬戌学制，这是由当时的中国教育改进社于1921年在广州讨论后由政府颁行的。1921年来华的美国人孟禄（1869～1947）和1922年来华的美国人杜威（1859～1952）被聘为这个改进社的名誉董事。这两位美国人的主要意见是：中国教育问题的解决在于发展科学教育。民国初期中国的教育在脱离了古老而过时的旧体制后，经过不长的一段探索，便把资产阶级实用主义和资产阶级民主主义的思想搬了过来，试图通过教育来培养适应资本主义社会生活的学生。
民国初期的一些教育界人士感到教育改良是一切改良的根本，通过教育改良可以改良社会，没有平民教育便没有平民政治。中华职业教育社甚至在1918年宣布了“使无业者有业，有业者乐业，为个人服务于社会、增进国家生产力”的教育目的。然而，中国与西方主要资本主义国家及后起的工业国日本之间的矛盾，以及中国社会复杂的内部矛盾，常常交织在一起，不时产生一些爆炸性的社会问题，这些问题困扰着社会也困扰着教育界，使人们难以沿着教育的方向找到解决中国社会问题的出路。在第一次世界大战期间，法国由于参战，工厂中缺乏劳动力，蔡元培、吴稚晖（1866～1953）、李石曾（1881～1973）等和法国学术界组织了华法教育会，在国内教育界和一批革命分子的支持下倡导中国学生赶法国勤工俭学。1915～1920年间，各地先后有许多青年到法国边做工边学习，在法国的中国青年人数最多时达1700多人。法国的工业和技术对这些人的思想产生了很深的印象，当他们回国后，中国的现状又使其中的许多人选择了革命事业。共产党人中的周恩来（1898～1976）、聂荣臻（1899～1992）、陈毅（1901～1972）、邓小平（1904～1997）等就是这批青年中产生出来的革命家。
民国初年的北京政府除了颁布学制之外，还对一些学校作了调整和合并，这实际上是把清朝时由朝廷大臣们经办的一些学校从行政上归政府管理。例如由上海南洋公学发展成的上海工业专门学校和唐山工业专门学校、北方邮电学校、交通传习所等合并后成立交通大学，这是中国政府管理的最有名的工科学校，培养了不少第一流的科学技术人才。政府管理的最重要的综合性大学是由京师大学堂发展而成的北京大学，在1917～1927年由蔡元培担任校长（实际他负责了五年半）。蔡元培在自己负责的时候提倡思想自由的原则和兼容并包主义，鼓吹教育独立于军人集团和官僚，他聘请了当时国内一批第一流的思想家和学者担任教授，还请了不少世界著名的大科学家和哲学家到北大讲学，其中有法国哲学家班乐卫（1920年来华），英国数学家、哲学家罗素（1872～1970），美国哲学家杜威和德国人杜里舒（1867～1941）等。蔡元培于1920年在德国拜访了爱因斯坦（1879～1955），并请他来华讲学，但由于联系上的误会，拟订爱因斯坦1922年的中国之行没有实现。北大在蔡元培主持期间，人才云集，呈现出一派新气象。民国初年发展起来的另一所重要的学校是清华大学。1901年，八个帝国主义国家通过《辛丑条约》从中国的所谓庚子赔款获得了本利共10亿两（39年还清）的关银。1908年，美国接受传教士明恩溥的建议决定把自己的一份拿来在中国办学。1909～1911年间在北京成立了一个专门培训赴美留学生的清华学校（1905～1921年间用该款留美的学生有689人），1925年起改办为清华大学。第一次世界大战后，参战的中国对战败国德、奥停付赔款，俄国在十月革命后放弃了它的部分，英、法、比、荷等国都仿效美国，把它们用枪炮勒索来的赔款用于在中国办教育。
民国建立之后，随着教育、文化、工业的发展，尤其是由于第一次世界大战后国际局势的变化，中国教育界的一些组织在推进新教育的同时，于1924年前后开始了同西方列强在中国争夺教育权的运动，这场运动的主要目标有两个：一个是逐步取得对列强用于支配中国文教事业的庚子赔款基金的支配权（这个目标基本实现了）；另一个是希望通过严定外国人所设学校的注册办法来逐步收回教会学校的管理权（这个目标也部分地实现了）。后一个目标的部分实现是由于1923年国共合作后导致的全国革命高潮激起了爱国热情的普遍高涨，教会学校学生们参加校方不允许的社会活动，学校中中国师生与外国人的冲突加剧，激起了不容易平息的反抗。再加上1927年国民党政府成立后，美国向国民党政权表示友好，教会学校改变了策略，把大多数教会学校的校长职位让给了中国人。其中只有燕京大学的校长司徒雷登（1876～1962）和圣约翰大学的校长卜舫济（美国人）一直担任至1949年。
教育救国是1840年以来中国几代人中一大批知识分子的梦想和事业。中国近代以来的历史表明，通过教育培养大批具有新知识的建设人才是振兴中国工业和文明的一条正确道路，但这绝不是一条平坦的道路。被强迫卷入现代世界的古老中国的现实社会生活中存在着许多急迫的问题。中国同西方工业国家之间存在着尖锐的矛盾和冲突。况且，教育本质上是一种为远期目标服务的事业，但半殖民地的中国社会中政治的、经济的尖锐冲突，中国同西方国家在军事上、外交上的冲突等常常成为历史事件的中心，跃到社会生活舞台的前面，在许多情况下，军事学校往往成了决定一个民族前途的关键性教育事业。1924年，孙中山为了推翻北京的北洋军人政府，在广州办了著名的新式军官学校——黄埔军校。而中国共产党在抗日战争时期为了培养急需的大批抗日救国人才，全力创办了著名的抗日军政大学。在这种情况下，不但要靠教育救国，而且也要靠救国来救教育了。
科学家的独立组织
中国古代的科学家没有自己的社会组织，他们或者在朝廷设置的机构中供职，或者从事个人的自由研究，最好的情况是有相同兴趣的人偶尔聚在一起讨论一些问题或者招收弟子讲学。当洋务运动开始之后，工业化的生产开始出现，科学家们的工作也开始成为一种社会化的活动，他们逐步成了同日新月异的工业生产联系起来的智力劳动者，他们之间的联系就更加频繁和密切了。