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为了让守旧大臣能够真正接受京师大学堂的存在，张百熙可谓煞费苦心。可惜时代不同了，假道日本传入中国的新思想正在一点一点地侵蚀着清朝的法统地位。编书局副总纂罗惇曧认为这影响了张百熙在保守派眼中的形象。“梁启超撰《新民丛报》于日本，激发民气，国内披靡，大学生徒，益发扬蹈厉，谤焰乃集于百熙一身，劾者纷起。……忌者必欲摧锄大学，目为革命之府。”
确实如此，入学考试后不久，《新民丛报》便撰文说，袁世凯巡视了大学堂，发现那里已经成为一个潜在的叛乱温床：“袁慰帅到京召见数次，闻其面奏时，力诋大学堂，谓学堂所用人员，多主民权自由学说。”俞同奎的下面一番话更加确证了保守派有理由相信京师大学堂正在趋于政治化。他说：
当年我们的政治常识，都是偷偷摸摸，由片纸只字禁书中得来，自然不甚充足。但是对于朝政得失，外交是非，和社会上一班风俗习惯的好坏，都喜欢研究讨论。有几位特别能演说的同学尤喜作讲演式的谈话。每天功课完毕，南北楼常开辩论会，热闹非常。高谈阔论，博引旁征，有时候甚至于争辩到面红耳赤，大有诸葛亮在隆中，抵掌谈天下事的风度。果然，“蛟龙终非池中物”，后来所谓交通系，研究系，安福系，以及云南起义，广东护宪，都有我们同学参加，且都是重要角色。极右倾和极左倾人物，无所不有。
袁世凯警告说，如果大学堂继续教授违禁思想，“将来之祸，必更甚于戊戌”！他尤其警惕张百熙在大学堂的亲信沈兆祉和赵从蕃，并向朝廷称沈为“票匪”、赵为“革党”。不久，这两人都遭解职。
1902年末，御史王某密奏称：“本朝定制，各部官皆一满一汉，故能相维不敝，今大学仅一汉大臣，致成弊薮，请增设满大臣主其事。”1903年2月，来自蒙古八旗的刑部尚书荣庆也被任命为管学大臣。虽然表面上他是张的副手，但实际上张处处受其掣肘。《新民丛报》愤怒地指责荣庆是慈禧太后及其保守派干将荣禄的走狗，并绝望地断言：“中国之所谓大学堂固永无实办之一日。”文章语带轻蔑地说，尽管如此，朝廷由于“无以给天下之口”，故而也不敢“骤然废之”，将亲信安插在大学堂的管理层将更有利于清廷的控制。
此后不久，中国出现了近代史上第一次旷日持久的全国性学生运动。1903年4月末，国内学生及留日学生都爆发了抗议俄国拒从东北撤军的运动。
日本舆论与其在东北的利益高度一致，猛烈抨击俄国的侵略行径，这也反过来更加刺激了东京的中国留学生。海外留学生很快便认识到这是一次史无前例的爱国行动。他们被日本民众的爱国主义热情所感染，不久便认定自己也应加入进来。在东京的一个大约有五百名中国人参加的集会上，学生领袖汤槱说：“我意今日有不怕死肯牺牲一身为中国请命的，立刻签名，编成一队，刻日出发，迳投北洋。”随后他补充道：“吾辈徒以国家大义所激，誓以身殉，为火炮之引线，唤起国民铁血之气节。”第二天这些学生便向中国发回许多电报。由于留日学生大多来自江南地区，因而这些电报多发往了上海的中国教育会和爱国学社那里（这两个组织均将教育与革命结合在一起）。此时，上海已发展为爱国主义和反满活动的策源地。蔡元培算是这些活动家中最坦率的一个。他时任爱国学社的总理（即校长——译者注），是未来北京大学的校长。当他的学生效法留日学生编成“拒俄义勇队”后，蔡元培表达了由衷的祝愿。
4月30日，京师大学堂的全体日本教习作出了总辞职的姿态，以表达他们对清廷应对俄国侵略不力的强烈不满。仕学馆总教习岩谷孙藏指责学生们对国家的安危漠不关心：
中国存亡，在此一举。乃外而观士夫，歌舞升平，安然无恙；内而观学堂，学生出入讲堂，绝无忧色。士夫无论已，若中国所有几希之望在教育，教育者，养全国忠爱之精神者也。处亡国之时。学生绝无影响；以日本学生例之，当痛哭流涕，结大团体，发大志愿，决不令政府以此地与俄。中国学生俱属亡国性质，我不屑教，当即回国矣！
如果岩谷是想以此唤起京师大学堂学生的爱国之心，那么他很快便如愿以偿了。当天晚些时候，仕学馆和师范馆的学生们“鸣钟集会”，讨论如何应对东三省局势。学生们“拟办四事”，其中包括“电致各省督抚，请各督抚电奏力争”，“电致各省学堂，由各省学堂禀请该省督抚电奏力争”和“大学堂全班学生上禀管学代奏力争”。最后，他们（主要是师范馆的学生）联名起草了一份奏折和一份通电，并将通电发给了各省学堂。在奏折中，他们大胆地宣称学生有资格议论国是，由此20世纪的中国学生开始有了一个全新的角色。
国家之设学也，专以养成忠君爱国之思想为目的，今当危急存亡之秋，间不容发，譬如一家火起，父兄长老皆焦思疲力以求一熄，而少而壮者乃袖手旁观，而以为不与己事，岂尚复有人心也耶！此学生等所以欲言而不得，不言而不能，言之而不免有越职之嫌，不言而坐视瓜分之惨而不忍也。
俞同奎和王道元都是联名上书的七十三人之一。他们后来写道，自己其实是在模仿古代太学先贤的“伏阙上书”。上一次太学中的大规模抗议活动发生在北宋。当时的太学生要求北宋朝廷对入侵的女真人采取更加强硬的立场。这些太学生“其结局不外乎受申诫、遭囚禁、被流放或处死”，
因而实际上更加彰显了他们的爱国主义理想和牺牲精神。
后世的新儒家百般称颂汉宋的太学生，因而为20世纪的学生树立了可资效仿的榜样。
因此，清政府在1903年便面临着一个微妙而富有挑战性的局面——一场高度情绪化的大规模爱国学生运动席卷全国（学生在北京、上海、杭州、武昌、安庆、广州、南京，以及其他地方举行示威），直接触犯了清廷关于禁止学生干政的法令。在《京师大学堂学生公致鄂垣各学堂书》中，学生们认为东三省不是政府的私产：“东三省系我等四万万人之东三省，非政府私有之东三省。”
这种言论的出现，表明学生们的做法已经超越了过去的公车上书。公车上书中的康有为和梁启超，仅仅是在为他们这样的举人说话，尚未上升到民族国家的高度。
京师大学堂及其兄弟学堂的学生运动令中央政府惊愕不已。大学堂总教习张鹤龄“牌示严禁”抗议活动。他提醒学生，中国与俄国的外交事务“非学生分内之事”。张及其同僚恳请学生悬崖勒马以免危及学校的生存。孔飞力这样评论中国教育体系的荒谬：“（中国教育）训练学生处理的事情，（事实上）都是那些国家不愿意让学生参与的事情。”诚哉斯言，大学堂的设立本来是为了教给学生用新的方式去思考问题，但是政府却只想着让他们按照朝廷的意愿来行事。
学生的抗议活动本质上仍属爱国性质，与反满革命没多大关系，更与同一时期的章士钊（公开鼓吹革命的《国民日报》的创办人）、章太炎（在《苏报》公开鼓吹革命）和邹容（出版了激进的小册子《革命军》）不同。张百熙显然明白这一点，故在1903年5月为学生辩解，称“学生目的真诚”，并且声言他“视诸生如子弟”，藉此说服学生停止抗议。
由于游行示威所特有的对抗性质，清廷拒绝接受张百熙为学生说话的奏折，认为学生们根本就是在聚众闹事，哪里是什么爱国情感的流露。就当时而言，学生的身份仍是帝国的臣民，根本没有上书言事和自由结社的权利。
最终，清廷派张之洞平息了拒俄运动。在对仕学馆学生的一次家长式讲话中，张之洞尽其全力劝阻学生不要参与政治：“诸君将来作事的时候多的狠，作的事也多的狠，现在当学生，总是不要损害学堂的名誉为主。……朝廷设立学堂甚不容易，诸君当求才若渴之时，将来大才大用，不可限量的。”
之后他敦请清廷派人在京师大学堂内搜查宿舍和所有往来信件，以防学生鼓吹革命，因为他非常担心北京的学生会与上海的革命分子暗相勾结。此外，他还派舆地历史教习杨模监视学生。除暗中汇报学生的颠覆活动外，杨还利用讲台来反对那些支持革命的学生。全国的学堂大都采取了类似的举措，在很大程度上平息了大学堂内的种种诉求，但这是在当局迫于学生的压力辞退杨模之后才实现的。其间，学生们以“主人翁”自居而发动罢课，要求学校撤换杨模，重新派一位思想进步的教习。
与其他地方类似，清廷对京师大学堂风潮的镇压，出乎意料地催生了反满分子。现在很多年轻人终于认定清廷本身才是问题所在。至少有三名学生从大学堂退学，组建民兵以在东三省对抗俄国：丁开嶂创立了“抗俄铁血会”，张榕发起了“关东保卫军”，朱锡麟则组织了“东亚义勇队”。
其他一些对清廷不再抱幻想的学生则采取了一些不那么激进的方式。凭官费出国留学的俞同奎就是其中之一。他几十年后解释说：“那时候一部分激烈的同学，主张一致退学，不愿作奴隶学生；又有一班人，以为我们退出，更没有主持正义之人，不如利用此为根据地，更利用他们聚敛所得的民脂民膏，资送我们一部分学生出国留学。一则可以呼吸自由空气；二则亦可培养革命基础。”
那些决心留下来继续学业的学生往往要在出国留学之后，才会发现北京其实充满了激进思想和革命活动。1903年的6月初，上海爱国学社最激进的学生之一张继在《苏报》上发表了一篇文章。文中比较了首都革命与各省革命之间的差异，认为京城中发生的革命更容易成事。在追溯了19世纪欧洲列国首府波澜壮阔的学生运动史之后，他表示很高兴京师大学堂的学生为处在“黑暗地狱”的北京带来了一线曙光：
学生为革命之原动力，而京都之学生尤为中央革命之原动力，是世界所公认者也。巴黎之学生，维也纳之学生，柏林之学生，圣彼得堡之学生，撞自由钟矣，树独立旗矣，杀皇帝矣，倒政府矣，世界革命之大风潮，该学生等所造出者也，十八九两世纪之历史，该学生等之活剧台也。北京学生诸君将追其迹而照耀于二十世纪之历史乎，将为先人雪耻而壮大吾汉人之声色乎？！吾歌之吾诵之吾全国之学生将欢迎诸君矣。
张继的判断相当有先见之明。在20世纪的头十年里中国经历了大大小小五百多次学生抗议运动，学生在中国政治中所扮演的角色也越来越重要。然而在当时看来，他们所代表的不过是一幅美好的愿景罢了。1905年京师大学堂的学生参加了全国性的抵制美货运动，这是对美国持续实行排华法案的报复。但是在1903年之后京师大学堂再没能在学生运动中处于领导地位。尽管学生领导的反清运动仍在别处进行，而且如张百熙所说，全国的知识青年都在热心于使用近代语汇——像是“国魂”、“代表”、“牺牲”、“组织”和“运动”等，但清廷已成功地在后院扑灭了叛乱。