1895年冬天，袁世凱來到位於天津和大沽之間的新農鎮，接收了由胡燏棻編練的定武軍，後者則被清廷調任蘆津鐵路督辦。新農鎮，或稱興農鎮，又名小站。

當初，清軍入山海關，奪大明江山，依憑的是12萬八旗兵。當時的八旗兵驍勇善戰，所向披靡，銳不可當。天下太平時，八旗兵駐守各地，享受著朝廷給予的豐厚待遇，卻不事生產，無須征戰，操練懈弛。至嘉慶年間，已淪為沒有戰鬥力的膏粱子弟。

此後，綠營興盛，逐步取代了八旗的地位。綠營是清軍入主中原後收編的漢人軍隊，所以清廷一直不放心，處處牽制，時時提防，設定了許多節制方法，還不斷往綠營中摻入滿人，使得其重蹈八旗的覆轍，逐漸腐化。

太平天國起義，八旗與綠營一觸即潰，清廷無軍可用，只得放權由曾國藩、李鴻章等地方官員另組營勇，湘軍、淮軍等地方武裝應運而生。在與太平軍、捻軍作戰中，營勇顯示出驚人的戰鬥力。然而，甲午年中日之戰，作為清廷主要國防力量的淮軍不堪禦敵，連連慘敗；劉坤一統率的湘軍同樣一敗塗地。

清廷強烈地意識到，建立一支有戰鬥力的現代化軍隊是捍衛疆土、穩定統治的基礎。甲午之戰告急時期，清廷召見參與黃海之戰的德國籍軍事顧問漢納根（vonHanneken），他是北洋水師的總教習兼副提督。在這次召見中，他提議先組建一支2000人的外國軍官隊，再由這些外國軍官仿照西式練兵辦法，為清帝國編練10萬新式陸軍，並裝備洋槍、洋炮，由海關總稅務司赫德（Robert Hart）指揮。他的這一提議遭到李鴻章、胡燏棻等大臣的反對，未被清廷採納。

甲午年十月，清廷為救亡圖存，匆匆設立督辦軍務處，以恭親王奕訢為督辦，慶親王奕劻為幫辦，翁同穌、李鴻章、榮祿、長麟等重臣為會辦，著手編練新軍。次月，軍務處任命廣西按察使胡燏棻前往天津附近馬廠屯駐，主持招募新軍，聘請德國軍官任教習，購置新式武器，仿照德國陸軍操典進行訓練。早年，胡燏棻就曾上書直陳舊軍之腐敗。翌年春，胡燏棻初步編練成“定武軍”十營，共計4750人，其中步隊3000人、炮隊1000人、馬隊250人、工程隊500人。

甲午戰爭期間，袁世凱奉旨前往遼東前線，協助周強辦理轉運糧械、接收潰卒等後勤事務。期間，他耳聞目睹清軍潰敗的慘狀，萌生了重建帝國軍隊的想法。甲午之戰剛剛結束，他就上書軍機大臣李鴻藻，分析戰敗的原因，並提出編練新式陸軍的計劃。李鴻藻非常認同他的設想，並向清廷舉薦他。清廷很快頒佈上諭，將袁世凱調到軍務處，職位是“溫處道留京兼充軍務處”，意思就是溫州道員，但留在京城的督辦軍務處工作。這是一種“虛實結合”的職位安排——前者為虛職，是為了解決官員的實際待遇，後者才是實職。後來，袁世凱赴小站練兵，他的虛職是直隸按察使和工部右侍郎。

袁世凱駐朝鮮期間，曾因協助朝鮮練兵，獲得“知兵”之美譽，軍務處會辦榮祿也聽到同僚們稱讚袁氏善帶兵。進入軍務處後，袁世凱主動向榮祿呈遞了自己編譯的兵書，榮祿閱後，大為稱讚，隨後對袁世凱處處提攜。

1895年底，胡燏棻被朝廷調任他職。督辦軍務處親王奕訢沂、奕劻會同軍機大臣李鴻藻、翁同穌、榮祿、長麟等聯名保薦袁世凱接辦定武軍。清廷允准。11月1日，袁世凱到創、站，正式接任定武軍統帥。

袁世凱是德國軍制的“粉絲”，他認為德國陸軍是當時世界上最精銳的部隊，所以，接管定武軍後，他主要仿照德國陸軍的建制、方法訓練新軍。他派部下赴山東、河南、安徽等地州縣招募新兵，為防止會黨、流氓、罪犯、吸食鴉片者等的滲入，他對兵源把關嚴格。入伍者必須是當地背景清白的農民，而且由地方政府擔保，一旦查出不合格者就追究地方政府的責任。定武軍在原有基礎上擴編至7000多人，改稱“新建陸軍”（簡稱新軍）。新軍分步、馬、炮、工、輜等兵種。在組織架構上，設督練處（即新軍總部），下設參謀營務處、督操營務處、洋務局、糧餉局、軍械局、轉運局、軍醫居等機構。各處、局由專人專責，體現了現代軍隊專業化的特徵。新軍還設有參謀、電訊等職能，配備軍樂隊。

袁世凱不惜重金，從德國購置了先進的武器裝備。炮兵裝備的是德國克虜伯廠出產的57釐米過山炮和七生特半陸路炮等；步兵使用奧匈帝國製造的曼利夏步槍；騎兵裝備曼利夏馬槍和戰刀；軍官一律佩帶六響左輪手槍和佩刀。

新軍開設炮兵、步兵、騎兵、德文四所學堂，統稱“行營武備學堂”。袁世凱高薪聘請德國軍官擔任教習，學期兩年，學員畢業後可以擔任下級軍官。袁世凱從自己每月的俸祿中撥出三分之一（銀二百兩）作為獎學金，獎勵考試成績優異者。學業出眾的人會被選派去德國或日本留學。此外，轟世凱還開辦講武堂和學兵營，培養基層軍官。

新軍的管理異常嚴格。袁世凱制定了一套嚴密的軍法、軍紀，如《簡明軍紀二十條）《行軍暫行章程）《操場暫行章程》《兵丁駐紮營內章程）等，這些制度涉及新軍的訓練、行軍、宿營等各方面。士兵必須嚴格遵守制度，一旦違紀，就會受到打軍棍、示眾、扣發餉銀等懲罰。袁世凱還制定了“斬律十八條”——“結盟立會，造謠惑眾”者斬；“有意違抗軍令”者斬；“持械鬥毆及聚眾鬨鬧”者斬；“遇差逃亡，臨陣詐病”者斬；凌辱長官者斬；長官戰死而士兵無傷亡，士兵全部處斬……袁世凱在小站附近設立關卡，抓捕逃兵，抓回的逃兵會被重罰，常常會被公開處斬，逃兵一月無下落就追究家屬的連帶責任。

新軍的軍餉較高，由戶部直接發放。為了避免各級軍官剋扣士兵餉銀的惡劣舊習，袁世凱規定，軍官一律不得插手軍餉的發放，而是由放餉局把每月的餉銀包好，按照兵士名冊發放。士兵本人直接領餉銀，袁世凱派一至二名軍官負責監督發餉。

1897年，22歲的直隸人徐世昌來到小站，他看到的是一支軍容嚴整、佇列整齊、令出必行的軍隊；統帥袁世凱和普通土兵一樣站在操練場上，一身戎裝，聲音洪亮，看上去精神抖擻。這位年輕的翰林院庶吉士被袁世凱任命為新軍參謀營務處總辦，成為袁世凱的幕僚。自此開啟了他與袁世凱長達數十載的合作。兩人互為同道，在晚清民初的政治舞臺上留下了重重的一筆。

袁世凱很重視將領的培養和選拔，他物色的將領，一部分是湘軍和淮軍的宿將，如薑桂題、張勳等；一部分是武備學堂的畢業生，如號稱“龍、虎、狗”的“北洋三傑”王士珍、段祺瑞、馮國璋。段棋瑞曾赴德國學習軍事，馮國璋也去過日本。這些出身並不顯赫的軍人們，從小站這個起點出發，逐步成為民國政治舞臺上呼風喚雨的人物。其中，擔任督軍以上職務者30多人，擔任內閣總理、陸軍部總長的6人，擔任總統的4人。

1898年，清廷命榮祿督練武衛軍，分前、後、左、右、中五軍，袁世凱所練的新軍被收編為武衛右軍。翌年十二月初，清廷派袁世凱暑理山東巡撫，武衛右軍隨袁世凱從小站調往山東。庚子年（1900年），武衛軍被八國聯軍打得七零八落，聶士成所統率的武衛左軍竟全軍覆沒，聶士成戰死。唯獨武衛右軍因袁世凱鎮壓義和拳民、支援東南互保而得以儲存。此後，袁世凱在武衛右軍的基礎上，編練北洋常備軍、續備軍、巡警等。

1901年11月，李鴻章逝世。清廷任命袁世凱為直隸總督兼北洋大臣。這—年，朝廷決定徹底淘汰綠營兵制，重新編練三十六鎮新軍（鎮的編制大致相當於今天的師）。第二年6月，在保定成立北洋軍政司（後改稱督練公所），袁世凱任督辦。1903年12月，朝廷成立練兵處，軍機處領班大臣奕劻為總理練兵大臣；袁世凱任會辦，握有實權，他以新軍的老部下為班底，在北京、天津、山東建成北洋六鎮軍，合計7萬餘人。北洋軍各鎮將領幾乎都出自小站，以袁世凱為首的北洋軍閥集團由此形成。當時，全國各鎮新軍總計13萬餘人，北洋軍在人數和戰鬥力上都遠勝於其他新軍，是絕對主力。

1905年秋末冬初時節，北洋新軍在河北河間舉行軍事演習——“河間秋操”。清廷邀請各國駐華武官、中外記者和各省代表前來觀操。出現在眾人眼前的是一支軍容嚴整、裝備精良、士氣高昂的部隊，而且，所

有的土兵都剪去了中國男人獨有的長辮子。自甲午戰敗後，清帝國終於擁有了一支像樣的軍隊，這為坐在觀操臺上的帝國統治者們樹立了信心。

第二年，清廷決定擴大演習規模，調遣張之洞所練的湖北新軍北上，與北洋新軍在河南彰德展開一場模擬搏殺，參與演習的官兵多達33000多入。誰也不曾想到，五年後的辛亥年，兩軍就在武昌城外展開了真正的殘酷廝殺。

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