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在1901年夏末，张百熙向皇帝提交了全国学制的综合方案，并获得了批准。方案中的这套学制，本质上是中国古代学校体系的升级版：
第考其现行制度，亦颇与我中国古昔盛时良法大概相同。《礼记》载：“家有塾，党有庠，术有序，国有学。”试比之各国，国学即所谓大学也，家塾党庠术序，即所谓蒙学小学中学也。其等级盖甚分明。
张百熙在此处援引《礼记》，当然是有安慰那些害怕“根本动摇”的人的意思，但他也确实相信中国“古昔盛时”的学校是现在教育体制改革的模板。这也就意味着张百熙还不能接受大学需要高度自主办学权这一西方理念。张百熙始终把京师大学堂当成是朝廷的一个办事机构。在《钦定京师大学堂章程》中张百熙规定：每个月老师要带领学生学习《圣谕广训》一次，向孔子像行礼一次，遇到慈禧太后、光绪帝和孔子诞辰时还要“至礼堂行礼如仪”。
相比梁启超和孙家鼐的《大学堂章程》，张百熙的方案涵盖更广——第一次为受大学堂监管的小学堂和中学堂制定了详尽的规章。他为京师大学堂设置的课程有四类：大学专门分科、预备科、仕学馆和师范馆。大学专门分科的课程设置“略仿日本例”，属于高等教育,1902年尚无可以入学的学生。三年制的预备科是为那些预备进入大学专门分科的人提供基础教育而准备的。
只有仕学馆和师范馆的课程是为学生的某一特定需求而制定，但是其他学生在进入大学专门分科之前都必须掌握预备科的课程。
学生从预备科、仕学馆或者师范馆学成后将被赏给举人出身，并有资格进入大学专门分科。当大学专门分科正式开办后，将设政治科、文学科、格致科、农学科、工艺科、商务科和医术科。所有的学生毕业时都将被赏给进士出身，可以留京做官。
那些在1902年参加仕学馆入学考试的人多是中等功名出身，并由京官推荐而来；考选师范馆的学生则由京师和各省学政咨送而来（各省依其大小，别给定额）。
师范馆录取的多是附生（第二级别的学生）、廪生（享受国家资助）、监生（来自国子监，大多不生活在京师），或者是八旗官学学员（来自八旗学校）。两馆共招学生约200名，三分之二入师范馆。朝廷承担了学生的所有费用并提供宿舍（两人一间）。在1903年《京师大学堂同学录》上有名可查的人当中，约有一半来自直隶、江苏、广东、浙江和湖南五省。几年后的另一份花名册显示,1907至1909年间，共有413名学生从师范馆和预科毕业，其中绝大部分来自富庶的沿海省份。他们多为汉族、二十七八岁，属于京师和江南士绅之后。当然也有一部分学生是满洲八旗和汉八旗的子弟。他们后来组成了“京师大学堂八旗同学会”。
虽然建立京师大学堂的初衷是想利用这样一所新式学堂将中国导入近代世界，然而在12月18日举行的大学堂开学典礼，所体现出的却分明还是帝国时代制礼作乐、君臣父子的那一套：
提调率学生仍依斋舍次序鱼贯而行。诣圣人堂前月台下行礼。又示祀礼毕，管学大臣更衣，堂提调率两馆学生由院右门出，至前堂阶下分班北面立。总、正、分、助各教习，序立于东阶下西南面。编译局及堂中执事各员，序立于西阶下东南面。堂提调俟学生班定，仍入执事各员班内。管学大臣出临前及阶。两馆学生北面三揖，谒见管学大臣，又东北三揖谒见总正分助教习。均答揖。又西北面与编译执事各员行相见礼，彼此一揖。堂提调率两馆学生各归斋舍。
在典礼上，谁都不会搞错孔子、清廷和京师大学堂这三者间的关系。等级有差、尊卑有序的仪式（根据人们之间的站位和鞠躬行礼的规则来区分）显然表明：尽管清廷意在通过设立京师大学堂来体现自己对新思想的接受，但是它仍然将教育与向臣民灌输忠君思想混为一谈。
即便如此，这一时期人们对于教育的看法尚处于不断变化的状态，京师大学堂的学生尤其如此。师范馆的头班生如俞同奎等，认为做西学教习将大有前途，而另一些人如王道元等则是抱定学习传统经学的愿望而来。因为大学堂仍然要为清廷培养合格的政府官员，所以良好的道德与超人的智识同等重要。那些出身名门贵胄、品格超然的学生会被优先录取。1903至1906年间的《京师大学堂同学录》中记载了学生们的曾祖父、祖父和父亲三代的名字，由此可见家庭背景的重要性。
学生一旦入学，便必须严格遵守官场规则。像以前的生员一样，他们已习惯于学习《圣谕广训》，参加祀孔礼，并被要求事上以敬、严于律己等等。在1903年的《京师大学堂重订规条序言》中，总教习张鹤龄以一种传统的新儒家式的口吻写道：“夫学堂之设，固以学业之进益为本义矣。然使一堂之中。讲息无定时，动静无常度，勤惰无进退，贤愚无别白，佚游宴乐而不之检，丧行败名而莫之戒，师荒于前，弟嬉于后，试起视其学业也，何如矣。”
这些规条告诉学生，在课堂上要轮流发言，而不是同时说话，并要保证嗓音不能太高；必须住宿舍，不能夜不归宿；在校时须着校服；“寝室以肃静为主”；不许阅读违禁书籍；不得与闻政事。
一方面，如果违反规定，学生将被记过处分。无故旷课、“出外不告假亦不领牌”以及“教习未经讲毕，学生不告退径行出堂者”记大过。当教习进堂时不鞠躬者、与同学发生口角者或是无正当理由而责难当差和厨子者一律记过一次。另一方面，考试取得好成绩和遵守日常行为规范的学生则会获得褒奖。记过与褒奖合为“勤学立品”总分，将直接关乎学生的排名和毕业后的俸禄。
这些规则的涵盖范围是如此之广，以至于我们可以推测出学生确有独立的意愿，因而会有反抗大学堂专制的举动。如果学生没有写匿名揭帖攻击皇帝，没有“喧哗失仪”，没有抽大烟，没有随地小便的现象，那么校方不大可能会制定出这样的规定。正如夏彰德（Jon L. Saari）所说，那些在新式学堂中接触到近代思想的学生，在面对仍满脑子旧思想的父母老师或者旧制度时，通常会有巨大的心理焦灼感。由此就产生了一个作为“独立的、具有自我意识的、反正统文化而存在的社会群体”——“知识青年”。他们异常珍视独立思考和自我表达，甚至不惜公开与儒家的伦常秩序决裂。由此我们便可以明白，为什么在整个中国范围内都出现了学生与学校当局间的冲突。冲突的起因常常是双方在学校应如何办学问题上意见不一。
撇开这些不谈，京师大学堂最初期的生活还是相当优渥的。学生们住得很好，当差尊称学生为“老爷”。当差按时提醒“老爷”上课、在“老爷”上课时为其递纸、沏茶和研墨。除了丰盛的免费伙食之外，学生们还能享受到一笔不菲的津贴。一些家庭条件不好的学生甚至能有余钱寄回家里。不过，学生们印象最深的还是大学堂的伙食：
我们不但不缴学费，并且由校方供应伙食。每餐八人一桌，六菜一汤，冬天则改为四菜一火锅，鸡鸭鱼肉都有。有所谓堂提调者，就是现在舍监或庶务科长这类职员，跟我们在一处吃饭。如果饭菜不好，堂提调马上发起威风，惩罚厨子。
在师范馆学生邹树文的回忆中，堂提调和教习对他们都非常好，甚至与他们坐在一起就餐（坐在“客位”）。1909年入学的胡先骕，回想起关于张百熙任内大学堂生活的传闻时说，师生们会秉烛夜谈，教习视学生如子弟。这样一种父子关系的主题是关于那个时期的共同回忆。它反映的仍是传统书院的文化生态。由于大多数学生都已结婚，年龄在二三十岁，有人甚至已经取得高等功名，这样一来，师生间自然会有一种“同志情谊”。然而，随着时间的推移，京师大学堂早年的脉脉温情逐渐变成了冷漠隔阂。
京师大学堂生活中的话题依旧是传统的功名和官阶。虽然在大学堂学成毕业之后，学生会被赏赐同科考功名的出身，但是只要科举制度仍然存在（直到1905年才被废除），学生就会以它为导向。每逢家乡举行考试，他们仍会赶回去参加，这时寝室中会少一半人。1903年夏天，有十几名师范馆的学生考中了举人，而下一年又有一人考中了进士。有一个极端的例子：“陈汉章是晚清经学大师俞曲园的弟子，是章太炎的同学。陈汉章早就有名，京师大学（北大前身）时代聘请他为教授，但他因为当时京师大学的章程有毕业后钦赐翰林一条，他宁愿做学生，期望得个翰林。”
仕学馆的学生同时在京中任职，逃课参加政府事务对他们来说是家常便饭。邹树文印象最深的一次是：一个翰林请假去“迎銮”。
事实上这样的三心二意弄得他们两边的事情都做得不踏实。1903年，当慈禧太后下令“本科新进士及庶吉士等均需入大学堂肄业”后，舆论哗然。在他们仕途上额外增加一道学业的门槛，进士们自然非常不满。为了安抚这些受到政策影响的进士，朝廷命大学堂补助每人每年三百两，使他们不失进士身份而能够供养家庭。当仕学馆和师范馆的学生闻知此事后，他们便联合起来抗议这种不平等的待遇，要求一样给予补助。争论一直没有平息，直到张百熙修改了大学堂章程，规定给予每个低于进士出身的学生每年六十两银子作为生计补贴。
尽管学生们仍旧是科举时代的心态，但是他们的知识和政治取向大多已转向了新鲜的西方。国内一些最著名的学者都被聘来教授传统科目，但是没有几个学生对他们的课程感兴趣。王道元断言京师大学堂的学生与全国其他地方的学生一样，都被自由、民主和革命这样的新概念所迷住了，可是他们对这些词语的内涵其实所知甚少。虽然大学堂藏书楼的外文书和期刊所藏极少，但学生还是有办法搞到禁书，如梁启超的《饮冰室文集》和《新民丛报》（梁启超流亡日本时所创办的大名鼎鼎的报纸）。
从学生服装式样的改变也能看出现代的魔力。一些正式的集体照和文献材料表明，京师大学堂的学生通常穿着传统的丝质长袍。然而，在1902年，张之洞送来了一些武昌士兵的军装供大学堂仿制。从那时起，关于传统的长袍马褂与大学堂新操衣之间孰优孰劣的争论，每年都会有两次。
这种对体育的强调不仅说明整个社会越来越看重尚武精神，同时也体现了大学当局对于一个问题的深入思考：究竟什么样的行为举止才是饱学之士应当有的。师范馆的学生每天破晓时分起床进行军事训练，风雨无阻。据俞同奎说，他和他的同学对操衣“感觉新奇”：“虽然每人仍拖一条猪尾巴，不过短衣窄袖，自愿亦以为有‘纠纠武夫’气概，大可自豪。”他们非常喜欢操衣，以至于整天穿在身上。