05 参与创办通艺学堂
张元济认为，推动维新变法事业，以鼓动人心为第一义，其次即为培植人才。所谓“鼓动人心”，无非是创办报刊，开设书局，用以启发民众觉悟；而“培植人才”则主要靠开办学校。在鼓动人心方面，张元济并没有参与，始终保持了低调姿态，不像康有为、梁启超、谭嗣同等那样以激烈的文字宣传闻名于天下。但在办学培养人才方面，张元济多少做了一些尝试。
光绪二十二年四月二十七日（1896年 6月 8日），张元济致书汪康年说：“今之自强之道，自以兴学为先。科举不改，转移难望。吾辈不操尺寸，惟有以身先之，逢人说法，能醒悟一人，即能救一人。弟此意颇为卓如所许。兄固具大慈悲者，尤望有以教我也。 ”A张元济还一再敦促汪康年在上海开办学堂。
为了身体力行，张元济与陈昭常（后任吉林巡抚）、张荫棠、夏偕复等 8人于光绪二十一年（1895）冬组织了一个名叫“健社”的学会，学习“有用之学”。所谓有用之学，当然指的是西学。组织健社，除了学习西学知识，还要互相勉励，做到自强不息，力戒颓废和消沉。他们学习的课程有一门英文，在几个月中，张元济掌握了一些常用的英语单词。
光绪二十二年四、五月间，张元济又与友人合聘教习，设馆教授英文，到年底，参加英文学习的已有 20余人。张元济本人也搬到学馆发愤学习。这对于一个通过科举八股走上政坛的张元济来说，这是他知识结构上的一个大转换。从科举旧学到新式西学的转变，在张元济的人生道路上有重大意义。
张元济等决定在英文学馆的基础上正式成立学堂。张元济为租屋、请教师、买教材、购买参考书籍忙得不可开交。在筹备过程中，张元济还得到了严复、汪康年等友人的大力支持，如汪康年在上海为通艺学堂采购图书文具，并物色合格的教员。张元济等拟订的《通艺学堂章程》规定，“此学堂专讲泰西诸种实学”。所定的课程也十分具体，前三年除英文为必修外，分文学、艺术两大门类，其中文学门包括舆地、泰西近史、名学（即辨学）、计学（即理财学）、公法学、理学（即哲学）、政学（西名波立特）、教化学（西名伊特斯）等；艺术门包括算学、几何（即形学）、代数、三角术（平弧并课）、化学、格物学（水火电光者均在内）、天学（历象在内）、地学（即地质学）、人身学、制造学（汽机铁轨在内）。这种课程表，对于西方近代学科分类已有比较准确的认识。据学者估计，这张课程表很可能是在严复的帮助下拟定的。
严复（1854 —1921），字几道，福建侯官人，福州船政学堂毕业后，留学英国格林尼茨皇家海军学院，系统地学习了西方科学文化知识。学成回国后，任天津北洋水师学堂总教习、会办、总办。中日甲午战争后，严复成为维新派宣传家，开始系统地向国人介绍西学，主张效法西方，挽救国家危亡。张元济在筹办通艺学堂的过程中，与严复结交，通艺学堂的名称就是严复想出来的。张元济未出过国，对西方近代人文科学的了解有限，有学者估计，单凭张元济本人，他还不可能想出如此准确包括西方全部人文与自然科学部的课程表出来。因此，很可能严复也参与了该课程表的拟订。严复推荐他的侄子严君潜到通艺学堂担任教习。
在准备妥当后，张元济以刑部主事的身份与工部主事夏偕复、内阁中书陈懋鼎、内阁中书王仪通联名，于光绪二十三年八月二十四日（1897年 9月 20日）向总理各国事务衙门呈请设立通艺学堂并予以立案。呈文说：
本年正月职等联集同志，分筹款项，于琉璃厂赁居民房，延聘教习，先习外国语言文字，业经具呈声明，并蒙发给同文馆书籍，各在案。数月以来，悉心研究，觉其条理之密，孳乳之蕃，字句之后先，词气之轻重，例繁类杂，融贯为难。自非深于华文，无以究洋文之精奥。又其推算之学，格物之理，制气尚象之法，体国经野之规，各有专门，足资借镜。而非博通中国古今之沿革，亦无由考求而得其会通。向来士族儒流，多鄙视别国方言为不屑，而习攻翻译，大抵闾阎寒贱，性识暗钝之人，毋惑乎互市数十年，欲求一二通达中外文字学术之人而寥寥罕觏也。职等设立学堂，来学者多系京员及性质聪颖之官绅子弟，其于中学均已具有规模。现在定立课程，先习英文暨天算舆地，而法、俄、德、日诸国以次推及。其兵、农、商、矿、格致、制造等学，则统俟洋文精熟，各就其性质之所近，分门专习。一俟筹款稍充，再行延洋教习，广购仪器，分建藏书、译书等馆，以期考核精审，温故知新。并遵照光绪二十一年五月总理衙门议复刑部侍郎李端棻《推广学校章程》，选派优等学生游历外国，扩其才识，或再入各国大学堂肄业，期底大成。
清政府也许是确实缺少熟悉西学并精通外语的人才，总理各国事务衙门于光绪二十三年十一月二十四日（1897年 12月 17日）上奏光绪皇帝请求批准张元济等开办通艺学堂。上奏称：
伏查二十一年十二月总理衙门议复御史陈其璋推广学堂一折，准令官绅集资创建，奏明办理。今试办半年，规模粗立，来学者众，自应援案呈请具奏，并援案请将学堂教习比照成案，酌给奖叙，暨学堂成业学生仿照广方言等馆学生例，调考录取等因。臣等查近日中外交涉事宜条目日繁，需才益亟，仅恃臣衙门之同文馆、上海之广方言馆、广东之同文馆及南北洋、闽厂学堂数处，学生有限，诚不足应各省之取求。前议推广学堂，通行各省，而官绅创办尚属寥寥。该员等居京师首善之地，筹款设立学堂，自行讲习，造就人才，留心时务，志趣实属可嘉。其所请酌奖教习一节，应比照安徽成案，略与变通，拟俟三年期满著有成效，由该学堂出具考语，禀由臣衙门核办。有官人员准其保加升阶，无官人员准其作为监生，一体乡试，再留三年，始终不懈，准以府经历、县丞归部铨选。其成业学生愿投效同文馆者，应准其随时报名，听候调考。惟必须由该学堂出具凭单，将学生所习何业， 成就分数，考试等第详悉注明，由同文馆查核，再行调考，以防冒滥。所有京员集资自建学堂缘由，理合附片具陈，伏乞圣鉴训示。
当天，光绪皇帝即批示：“依议，钦此。”
随后，张荫桓约了几位大臣联名向各省督抚募捐，捐到数千元。此外，陈夔龙答应“月助百金”。这有力地解决了通艺学堂的开办经费问题。
通艺学堂设在宣武门外的海王村，于光绪二十三年正月十一日（1897年 2月 12日）正式开馆，常驻教习是严复的侄子严君潜，另有帮教一人，是京师同文馆的毕业生。
通艺学堂开始只有二十余名学生，后来增加到四五十名，名字可考者有叶景葵（揆初）、林旭、林胥生、郑沅、姚大雄、黄敏仲、林朗溪、夏坚仲、雷曼卿、毛艾孙、戴芦舲、曾叔度、陈钧侯、郭则沄、吴鞠农、范赞臣、夏虎臣、孙宇晴、王亮、冯祥光，以及杨崇伊之子。杨崇伊是极端顽固派御史，后来成为扼杀维新变法的罪魁祸首之一。
除教室外，还设有图书馆、阅报处。章程还写明，俟有经费时，还将设立实验室、仪器室、博物院、体操场、印书处，张元济为该校规划的远景是相当可观的。图书馆和阅报处章程还规定：“本馆专藏中外各种有用图书，凡在学堂同学及在外同志均可随时入馆观览”。这就说明，这个图书馆是向社会公众开放的，说他是中国近代史上第一个公共图书馆也许不为过。
据报道，光绪二十四年（1898）四五月间，严复曾应张元济之邀两次到通艺学堂讲学，“考订功课，讲明学术”。
八月间，因为光绪皇帝召见，严复再次从天津来到北京，就住在通艺学堂内，通艺学堂学生纷纷求见严复请教。
八月初三日（9月 18日），严复再次为通艺学堂学生讲课，题目是《西学门径功用》。严复首先介绍了英国生物学家赫胥黎的著作《化中人位论》（今译为《人类在自然界的位置》）。赫胥黎是英国著名的生物学家。他在这本书中第一次提出了人猿同祖的学说，在生物学界产生了重大影响。严复用简诘的语言介绍了人与动物的区别。人有语言，能积累知识，世代相传，不断发展，由野蛮进化到文明。由此说明，人类必须重视学习。严复说：“故生人之事，以炼心积智为第一要义。炼心精、积智多者为学者，否则常民与野蛮而已。”
严复在讲演中将学问区分为两种：一为专门之用；二为公家之用。他说：
诸公在此考求学问，须知学问之事，其用皆二：一、专门之用；一公家之用。何谓专门之用？如算学则以核数，三角则以测量，化学则以制造，电学则以为电工，植物学则以栽种之类，此其用已大矣。然而虽大而未大也，公家之用最大。公家之用者，举以炼心制事是也。故为学之道，第一步则须为玄学。玄者悬也，谓其不落遥际，理该众事者也。玄著学，一力，力即气也。水、火、音、光、电磁诸学，皆力之变也。二质，质学即化学也。力质学明，然后知因果之相待，无无因之果，无无果之因，一也；因同则果同，果钜则因钜，二也。而一切谬悠如风水、星命、禨祥之说，举不足以惑之矣。然玄著学明因果矣，而多近果近因，如汽动则机行，气轻则风至是也，而无悠久繁变之事，而心德之能，犹未备也，故必受之以著学。著学者用前数者之公理大例而用之，以考专门之物者也。如天学，如地学，如人学，如动植之学。非天学无以真知宇之大，非地学无以真知宙之长。二学者精，其人心犹病卑狭鄙陋者，盖亦罕矣！至于人学，其蕃变犹明，而于人事至近。夫如是，其于学庶几备矣。然而尚未尽也，必事生理之学，其统明曰欧劳介，而分之则体用学、官骸学是也。又必事心理之学，生、心二理明，而后终之以群学。群学之目，如政治，如刑名，如理财，如史学，皆治事者所当有事者也。凡此云云，皆炼心之事。至如农学、兵学、御舟、机器、医药、矿务，则专门之至溢者，随有遭遇而为之可耳。夫惟人心最贵，故有志之士，所以治之者不可不详。而人道始于一身，次于一家，终于一国。故最要莫急于奉生，教育子孙次之。而人生有群，又必知所以保国善群之事，学而至此，殆庶几矣。诸君子力富而志卓，有心力者任自为之，仆略识涂径，聊为老马之导，非曰能之也。
严复将学问分成自然科学与社会科学两类，前者为微观的专门之学，后者为 宏观的公用之学。他对于社会科学重要性的认识是很深刻的。
严复在通艺学堂的这次演讲，天津《国闻报》以《严观察登台宣讲》为题作了如下报道：“严又陵观察召见后，寓居通译学堂。……诸生请业者络绎不绝。因约定初三日登讲堂，宣讲西学源流旨趣，并中西政教之大原。事为局外人所闻，是日除本学堂肄业诸生外，京官之好学者，相约听讲，不期而集者数十人。严观察登坛说法，口讲指画数点钟之久，孜孜不倦。有闻其绪论者，退而语人曰：西人之精义妙道，乃至如此，此真吾辈闻所未闻。或者严君别有心得，托之西人，亦未可知。”
可惜的是，1898年戊戌政变发生后，张元济被革职，学生流散，张元济将校产造册交京师大学堂接收。张元济的第一个办学计划就此夭折。