章程修改后，学堂面貌逐渐改观，欲入学者云集。学制为五年，主要是为给北洋水师培养海军人才，储备技术力量。学科主设驾驶和管轮两科，即轮船驾驶和轮机管理。
学堂有中外籍教习授课，英文是主科，开设的课程有地理、代数、几何、水学、热学、天文学、气候学、绘图、测量及枪炮操演、鱼雷、机械仪器使用等。
每星期两天学习中文经籍，目的是“教之经俾明大义，课以文俾知论人，沦其灵明，即以培养其根本。”
课程修满后学生要上船实习，以期理论联系实际。
北洋水师学堂，是中国北方第一所海军学校。在此毕业的学生很多成为北洋海军的骨干，不少人在甲午海战中为国捐躯，有的成为后世名人。如现代女作家冰心之父谢葆璋、人们熟知的著名爱国教育家、南开大学创始人张伯苓先生，当年也就读于天津水师学堂。当然，名气更大的还要属现在在此就读的黎元洪。
当时，除了水师学堂以外，天津还有陆军学堂，即天津武备学堂。李鸿章是当之无愧的首为北洋军的掌门人，这两个军事学堂都是他兴办，也是他一生的骄傲。
黎元洪这一生似乎注定和北洋系瓜葛不断，源头应该是这个学堂。
说起来，他也应当算是北洋前辈，正宗的北洋出身。
黎元洪珍惜这次学习的机会，贫苦人家的子女，总是肯比别人付出更多的刻苦和努力。黎元洪由于学习用心，人也聪明，各门学业也都名列前茅。
他最为突出的科目是轮机驾驶，对发动机的修理和保养，黎元洪格外有兴趣。别的同学有什么不懂的，都是和他讨教。对于基本上还处于农耕社会的中国。像军舰发动机这样的机器，还属于很尖端的科技。
在很长的时间里，人们一直叫发动机为引擎，叫气门为凡尔，叫电动机为马达，叫机器为马神。这其实是从英语音译过来的，有些时候，内行的人们用这样的词语交流，让外人听起来也有高深莫测的感觉。
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