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阎锡山在武备学堂学习的三年，正是清政府为挽救自己的统治实行所谓“新政”的头三年。学习三年届满，又正是清政府增加公派留日学生学习军事的起始年。从这时起每年派百人左右到日本学习军事。为了响应这一“新政”举措，山西巡抚决定在山西武备学堂选拔20名学生赴日学习军事，其中3名由满清政府资给公费。选拔工作当然只能以在校成绩为依据。经过甄选，入选名单中正好有阎锡山、黄国梁、张瑜拜把三兄弟，而且阎锡山、姚以价、张维清三人为清政府公派的公费留学生。
得悉儿子要负笈东瀛，阎书堂好生欢喜，而更兴奋的是阎锡山的祖父阎青云，他翻箱倒柜找出五台人清代大学问家徐继畲所著的《瀛寰志略》，要爱孙浏览掌握，要求他通晓世界大势，明了时代潮流。
回过家乡，告别邻里，再返省城，准备出发之前，山西省巡抚衙门包括巡抚张曾、布政司、提法司、提学使和一名道台所谓五大宪（抚台、藩台、臬台、学台、道台）一概到场，召见这20名赴日留学生，并向他们谆谆训诫，满堂灌输一些效清忠君的话，大意是：“朝廷资送你们留学日本，你们就应该专心学习，以图报效。千万不可接近大逆不道的革命党人，听信邪说，误入歧途！”并对革命领袖孙中山大肆诋毁。
具有讽刺意义的是，当阎锡山到了日本以后，很快就走上了与之相反的道路。
阎锡山一行由侯补知事吴春康充任监督带领，从太原起身，途经石家庄、北京、天津，坐过正太、平汉、北宁三条铁路线的火车，在天津登上日本轮船，负笈远游。沿途所见所闻，使他感慨万千，他不时点头感叹：
人家船上的员工做甚务甚，谦虚和蔼，人少事理，与我们中国人的做甚不务甚，骄横傲慢，人多事废，显然是一个进步与落后的对照。
所以，当他抵达日本之初，脑海中便经常萦绕着这样一个问题：为什么日本国小而强，中国国大而弱。只是，出国前山西五大宪的严词告诫，仍在发挥着制约作用，使得阎锡山在一段时间内，不敢跟革命党人往来。
然而，以后日久，他从书刊上看到有关报道清政府愚腐的事情渐渐多了，才深深感到满清腐败无能，委实误国太甚。
阎锡山抵日本未几，日俄战争爆发，两国为争夺我国东北权益，竟在中国领土上开战，清廷反而腼颜宣告中立。这一桩大事，给留日中国学生很大的刺激。有一天，阎锡山翻阅保皇党人康有为、梁启超等在日本创刊的《中国魂》，他看了又看，从康梁等人的尽情揭发中，他彻底知晓了清廷的无可救药。但是他对康梁一派提出的救国主张，却认为“断难有望”，于是他愤愤然将保皇党编印的书刊，往字纸篓里一丢，说：
“保皇党怎么能救中国！”
从这一刹那开始，阎锡山的思想发生了很大变化，他出国前所谓五大宪千叮万嘱的“千万不可接近革命党人”的告诫，早已抛到九霄云外，他立定志向，决心投身推翻满清腐败政府的行列。
对于这段经历，阎锡山以后记忆犹新，他在1956年撰写的回忆录中作了如下记述：
比至日本之初，虽对日本何以国小而强，中国何以国大而弱，不断在脑中萦回，然因临行时清官吏之言犹在耳，仍存心拒与革命党人往来。但逐渐由所听到的话与所看到的书中，感到清政府误国太甚，特别是有一天偶尔翻阅保皇党书刊之《中国魂》，益谂知清廷之腐败无能，清官吏所吩咐千万不可接近革命党人的话，至是在我脑中全部消失，遂决心加入推翻清政府的革命。