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幕府末期，身处社会底层的庶民群众对现状强烈不满，又不可能得到先进理论的引导，只能在传统神道的富士山信仰、伊势信仰中寻求精神慰藉，寄托对未来社会的期待。幕末新兴民间宗教应运而生，其中代表性的教派主要有：
黑住教。1814年由备前国（今冈山县境内）御野郡神道家黑住宗忠创立，故名。黑柱宗忠自称在礼拜初升的太阳时，与“天照大神”发生了心灵感应，得到“神谕”的启示，受命立教传道。黑住教以《日日家内规则事》《御歌文集》为教典，宣传只要入信者礼敬朝阳，崇拜“天照大神”而实现神人合一，即可获救得福。黑住教在关西、九州一带广为流传。1862年，黑柱宗忠的门徒赤目在京都建立神社，成了尊王攘夷志士相互联络、开展反幕活动的据点。
天理教。1838年，由大和国（今奈良县）山边郡农妇中山美伎开创。中山自称因大神附体而得到启示，自制“神谕”并利用祭神的乐舞聚众传教。中山预言，大神“天理王命”即将下凡救济穷苦百姓，保护妇女、儿童，鼓动民众信仰天理教。教义重视现实利益，主张人人平等、男女平等。天理教对京都周边的农民、手工业者颇有吸引力，信徒众多。1867年，天理教成为神道教的一个分支，用民间信仰的神对抗幕府倡导的佛，用人人平等对抗封建身份等级制，反映了下层民众的要求和愿望。
禊教。1840年，由武藏国（今东京都埼玉县境内）足利郡梅田村的神社主持人井上正铁创立。井上多年学习占卜和医学，研修神道的禊祓，包括深呼吸的养生之法。在禊教经典《神道唯一问答书》中，井上告知信徒只管诚心崇信天照大神，歌颂其神德至声嘶力竭之时，呼吸会变得十分顺畅，身心进入极其愉悦境界。在尊奉朱子学为意识形态正统的幕末，寺社奉行视禊教为异端邪说，拘押井上并流放到三宅岛。但因禊教的教理与民间养生有关，信徒却有增无减。
金光教。1859年，由备中国（今冈山县境内）浅口郡农民川手文治郎创立。川手自称因金神作祟而患重病，癒后一心一意地崇拜金神，获得幸福。1868年，川手宣称自己就是“金光大神”，四处传播金光教。教义宣称金神是天地的祖神、爱神；每个人都是天地金神的子民，相互平等，应当尊重妇女；指责佛教是迷信，佛教护身符的无用等。金光教批判封建压迫，强调保护农民的利益，因而信徒多为农民，在山阳道濑户内海沿岸地区流行。
此外，还有大社教、扶桑教、大成教、神习教、神理教、御越教等幕末民间新兴宗教，均为神道的分支宗教，多流传于西日本。民间新兴宗教对鼓动庶民群众树立敬神尊皇意识，摆脱乃至对抗幕府利用佛教进行的身心控制，发挥了作用。幕末西南诸藩的倒幕派最早在西日本得到民众的支持，与当地民间新兴宗教的活跃不无关系。
国学主张研读《万叶集》《古事记》《日本书纪》等日本和歌集或史籍，剔除儒学、佛教的影响，恢复并弘扬固有的“皇神之道”，故有复古神道之称。其先驱，和歌学者、真言宗僧侣契冲认为日本“乃神国”，“上古之时，惟以神道治天下”；《万叶集》等和歌“上可以通道，下可及世间人情”；主张“以神道为本，兼取儒佛”，又说神道“幽玄”，难以预测。
契冲等停留在对《万叶集》等诗歌集的文献研究上，提出了崇尚“神国”、神道，强调探寻“古人之心”等国学的研究方向。
契冲的弟子、神官荷田春满认为“《万叶集》国风纯粹，学则无面墙之讥；《古今集》者歌咏竞选，不知则有无言之戒”；慨叹“今也，诛泗之学随处可见，瞿昙之教逐日而盛”，痛惜“国家之学废堕”，“我道渐衰”，对“今之谈神道者是皆阴阳五行家之谈”，“我皇神之教”的衰微强烈不满。为此，荷田上书幕府，要求振兴“皇神之教”，焕发国乃“神国”，道乃神道的精神，提出国学的基本观点。
贺茂真渊出身神官，继承了其师荷田的衣钵，主张肃清追随儒释等“外国之道”的风气，发现并弘扬“日本之道”。贺茂对受到儒学尊崇的圣人大加贬斥，指责尧将天下禅让给历山的农夫舜并非至善，舜又将天下禅让给恶人之子禹，禅让不足为信；周文王夸口引来杀身之祸；周武王伐纣不被舆论认同；周公的平叛杀伐过滥，指责儒学的传入导致日本君臣分离和动乱。贺茂对“唐国”即中国刻意挖苦，称日本是“人心正直之国”；“唐国人心险恶”；日本的“复古之道”堪与天地无穷，“唐国之道”瞬间即逝。
为摆脱儒释之学的影响，贺茂倡导“复古之道”，恢复太古“从天地之道，天皇为日月，臣子为星辰”的风习。
经贺茂之手，国学的基本立场更加完整化和系统化，突出了崇神尊皇、鼓吹日本之道、排佛斥儒等特点。
本居宣长为贺茂的弟子、问屋商人出身，为国学的集大成者。本居坚称《古事记》的神代记述为信史；批判儒学的易姓革命说，称日本乃“天照大御神御生之大御国”，日本皇统的“万世一系”“胜于万国”。本居强调“皇国神道，乃皇祖神所赐之道”，“故曰神之道”。
本居将皇祖神“天照大神”视为国家、神道的源头，宣扬“神国论”、“皇国论”，夸耀日本优越。与此同时，抨击“汉国之天命说”不过是“其国古时圣人为逃避自身弑君夺国的罪恶，表面上作出的托辞”
本居探索了为岛国民族所独有的精神元素，即贯穿于《源氏物语》的“物哀”怜悯之心。
平田笃胤对本居执弟子礼，著书百余部。平田认为“天竺国之说”的佛教和“汉国之说”的儒学皆为“妄说”，崇信“蕃神佛菩萨”造成忽视古来的神事，儒学导致“古道衰废”、“廷臣僭上暴慢”、“武人跳梁跋扈”，
将矛头指向幕府的两大思想统治工具。平田宣扬“神国论”，说日本“乃伊耶那歧、伊耶那美大神生成之国，天照大神庇护之国，皇御孙统治之天壤无穷之国”；要求门徒“坚定大倭心”。
平田将宇宙分成天、地、泉三种层次，唯独日本上有天照大神君临的天界，下有须佐之男命神主宰的泉界，居中有“皇大御国”日本“乃万国本御柱之御国”，“优越于万国，乃四海之宗国”，宣扬“日本优越论”。尽管如此，平田也不得不承认“我皇神之道的宗旨是清净为本，避恶污秽，事君亲以忠孝，惠妻子，多生子孙，家族和睦、取信于朋友，怜惜奴婢，思考光耀门庭，乃诸神所传之真道”。
实际上，其“皇神之道”还得用儒学伦理来说明，无法舍弃儒学。平田还攻击佛教是“神敌”，指责释迦牟尼“抛君父”、“弃妻子”，违反人性而不足为训。
在幕末，国学排佛斥儒的立场具有削弱幕府思想控制，宣扬尊王攘夷意识的社会功能，具有一定的积极意义。同时，国学者们对现状不满，却看不到未来，只能在“皇国”、“皇神”等极端自我夸大和陶醉中，寄托虚幻的憧憬。国学的价值取向复杂，甚至相互矛盾，其消极作用与时代的进步对立。至于恣意宣扬日本文化的神秘性、极端的民族优越意识，鼓吹对外侵略扩张，则不足为训。
因其借助荷兰语来研修欧洲近代自然科学而得名。锁国后，幕府保留长崎出岛的荷兰商馆。作为交换，商馆的馆长必须定期前往江户拜见幕府将军，呈交国际消息汇编《荷兰风说书》。幕府指定少数专门人员从事整理和研究，禁止民间人士介入。
1709年，以正德之治而闻名天下的侧近幕臣新井白石审讯冒险潜入日本的罗马传教士西多奇，写成《西洋纪闻》《采览异言》等著作，丰富了锁国时代日本人的国际知识。长崎町人西川如见著《华夷通商考》，介绍了有关西洋、中国和东南亚的地理、物产、社会风俗。总的看来，这一期间日本人有关海外世界的认识相对零散，并不完整。至享保年间（1716—1736），第八代幕府将军德川吉宗主持改革，奖励“有用之学”。1720年，实行“洋书解禁”政策，允许非宗教图书的汉译西洋书籍进入市场，为兰学的滥觞打开方便之门。吉宗还命汉医青木昆阳、野吕元丈等学习荷兰语，汉译西洋医学图书。1774年，青木昆阳的弟子前野良泽、衫田玄白等耗时4年，终将荷兰文的《解剖学》汉译为4卷本的《解体新书》。以此为标志，官方的兰学正式形成，代有传人。衫田的朋友平贺源内在物理、化学、医学等方面均有造诣；前野和衫田的弟子大槻玄泽著书《兰学阶梯》，授徒凡百余人。
民间兰学多以兴办学塾的方式兴旺发展。至幕末，土生玄硕的迎翠堂、吉田长淑的兰馨堂、小石元瑞的究理堂、伊东玄朴的象先堂、佐藤泰然的顺天堂塾等10余个兰学塾开塾授徒。其中，绪方洪庵1836年在大坂创办的适适斋塾，门人多达两三千名。一批日本近代化不可或缺的人物，如大村益次郎、桥本左内、福泽谕吉、箕作秋坪、佐野常民、大鸟圭介、花房义质等，均出自绪方之门。民间兰学也形成授业梯队，大村益次郎创鸠居堂，福泽谕吉办庆应义塾，扩大兰学教育的的社会影响。
西欧学者的来访与讲学，为兰学的发展推波助澜。1775年，瑞典著名学者森伯格（Thunberg）应荷兰商馆的邀请，来日本讲授医学、天文、物理和经济。1779年学者蒂赛夫（Titsingh）任荷兰商馆馆长，旅居长崎多年，讲学并开展调查，回国后出版著作，向欧洲介绍日本。1823年，荷兰商馆医生、德国学者西博尔德（Siebold）来日本。由于其医术高明、学问渊博，幕府特许其在长崎郊区开设泷鸣塾，招徒授业5年之久，慕名而来者不乏其人。1832年，其弟子高野长英协助田原藩武士、海防挂官员渡边华山，建立兰学者沙龙团体“尚齿会”（“蛮社”），幕臣江川英龙、川路圣谟、松平乘豪以及儒官古贺侗庵等参加活动。兰学人才辈出，语言学者宇田川玄随、天文学者志筑忠雄、历算学者高桥景保、物理学者青地林宗、化学者宇田川榕庵、电气研究者桥本宗吉等即为其佼佼者。
在城市兰学风气的浸润下，村镇的“在村兰学”也在悄悄地发展。传播者为进城入兰学塾求学而后返乡的西医“在村兰方医”。至1868年，在21所兰学塾学习的59名三河国（今爱知县境内）人中，来自农村者为43人，其中一半以上的人为町村医生子弟。
经过了一番苦学，作为在乡的“兰方医”，与中医“汉方医”展开竞争。随着“兰方医”的开业，海外的新鲜知识在乡村町镇传播开来，为明治初年的文明开化普及农村预做了准备。
1811年，幕府新设“蕃书和解方”，主管日译荷兰文图书，官方兰学者无意过问政治，埋头自然科学的钻研。开港前欧美舰船频繁逼近日本海岸，在外来冲击的刺激下，官方系统的兰学者开始关注现实问题。1838年，“尚齿会”的高野长英深受“摩里逊号”事件的刺激，著《戊戌梦物语》，褒扬地理纬度、国土面积与日本相似的英国。高野认为英国“注重与各国开展贸易，远航各国，开发不毛之地，令人民殖民，教育土著”；在美洲、印度、非洲、东南亚等地占据广阔的国外领地，拥有25860艘舰船，军队58万余人，堪称五大洲的头等强国。高野称赞英国人“做事认真”，“勤于文学”，“研究工技”，“磨练武艺”，“以国富民强为要务”，
对幕府锁国政策提出强烈质疑。渡边华山著《慎机论》，认为西洋各国“以法治一国，有君有师，君传子，师传贤”，其“艺术精博”、“政教”等均为中国所不及。渡边不满在亚洲唯独日本“不与西洋人通信”，要求日本与英国建立经贸关系，抨击幕臣目光短浅、无所作为，“束手而待寇来”。
高野、渡边的言论，刺痛了幕府。林家朱子学的传人、目付鸟居耀藏出于对“尚齿会”和新兴兰学的忌恨，趁机诬告渡边等欲偷渡无人岛，图谋不轨。1839年5月，幕府下令查禁“尚齿会”，逮捕渡边、高山，迫使其先后自杀。经过这次史称“蛮社之狱”的镇压，官方系统的兰学者日趋消沉。民间系统的兰学者却继续发展，培养适应新时代需要的干才。
自田沼时代（1767—1786）开始，日本商品经济活跃发展。研究海外新奇事物的兰学迅速传播，倡导“皇神之道”、尊王敬神的国学也进入兴旺发展时期。儒学、兰学和国学相互交融，广采诸说之长的经世学破土而出。代表人物主要有：
工藤平助，经世学派早期代表人物，出身仙台藩医世家。初学经史，后交结桂川甫舟、大槻玄泽等兰学者，见识广增。1783年，工藤向幕府进呈《赤虾夷风说考》，评述俄国的远东政策和“赤虾夷”堪察加半岛的现状，建议同沿千岛群岛南下的俄国主动开展贸易，从中赢利并借以开发虾夷地（今北海道），防止俄国进占。工藤提倡扩大对外贸易，实际上提出了开港的主张。
林子平，自幼苦读儒学，与工藤切磋兰学，漫游长崎等地，了解海外情势。1785年著《三国通览图说》，1786年著《海国兵谈》，提出开港贸易论和海国防卫论。林子平认为：“江户日本桥下之流水，经海路直通中国和荷兰”，日本是连通世界大洋的海国；南下的俄国对日本造成了最大的威胁；国防之要在强化海军军备，应参照欧洲的样式造船，演练水军。
其著述《三国通览图说》的目的，“在于明确日本之三邻国朝鲜、琉球、虾夷地之地图”，一旦时机到来，“日本英雄率兵进入此三国时，能暗记此图以应变”。
顺便提及，在林子平绘制的东亚彩色地图上，中国版图中包括钓鱼岛。
本多利明，生于越后国的商贾之家。深受阳明学、徂徕学的影响，掌握欧洲天文、地理、数学、测量学的学理和技术，曾驾船前往虾夷地。1798年著《经世秘策》《西域物语》，1801年著《贸易论》《经济放言》，主张幕藩领主提倡研修天文、地理学和航海术，改设郡县制，不问出身门第，起用德才兼备的人才；开发国产品，拓展官营贸易，实现“万民增殖”。待国力富强，则开发虾夷地、殖民堪察加，“渐次兴业”，使日本与英国并驾齐驱，成为世界第一的“大富国”和“大刚国”。
本多颂扬丰臣秀吉是“顶天立地的大英雄”，鼓吹“发动战争，谋取国家利益乃为君之道的秘密”，断言“贸易之道”即“战争之道”，鼓吹“进攻外国并占领之”。
本多较早主张变革幕藩体制，对外扩张并建成世界强国，将经世学的阐述提升到新的高度。
海保青陵，出生于江户，家境富裕。学儒学、兰学，曾游历30余藩国，著述数十卷，倡导重商主义的富国之策。海保提出“买卖论”，认为“买卖利息”即为“天地的道理原则”，“理即利”；自古以来的君臣关系乃“市井之道”，君卖臣以知行禄米而得其力，臣卖其力而得其米；年贡是领主把田地借贷给农民的利息。其结论是：轻视商业是愚蠢之举，武士应该把经商作为其副业，富国即赚取金钱。
其“买卖论”把经世学的经济灵魂表述得淋漓尽致。
佐藤信渊，生于越后国富足的商贸之家，为经世学的集大成者。先后师事宇田川玄随、井上仲龙、平田笃胤、吉川源十郎等著名学者，与兰学团体“尚齿会”的渡边华山、高野长英也有交集。佐藤研修兰学、儒学、国学和复古神道，知识广博。一生著书300余部，凡8 000余卷。佐藤的学说庞杂，但经世学的思路清楚。对内，建议幕府实施全面的制度改革，包括把江户改称东京，并迁都于此地；废除邦国林立的幕藩体制，大名改任为国家官吏；建立中央集权的三台六府新体制，即在天皇之下，设立教化、神事、太政等三台，下辖农事、开物、制造、融通、陆军、水军等六府，形成皇权至上的中央集权体制。同时推行社会改革，包括撤销现存的士农工商等级身份制，改行诸业平等的八民制，即人分草民、树民、矿民、匠民、贾民、佣民、舟民、渔民等八民，皆可为国家官吏或国家劳动者，一民一业，不许兼业；废除租税，土地国有，禁止私营，诸业一律公营；确立国民教育制度，在各地设置小学校，普及教育；开办医疗、救济、慈善机构，保障民生。
对外，佐藤呼吁航海通商，“紧急强化日本总国四海兵备”，主张对外扩张。1823年，其《宇内混同秘策》，提出日本外侵的理由、路线图与最终目标。佐藤宣称“皇大御国乃大地最早创建之国，为世界万国之根本”，有权迫使各国向“皇国”日本称臣。佐藤提出的“皇国欲开拓他国”的路线图则是“必先从吞并中国开始”，宣称“当今最易被皇国攻取之地，莫如中国的满洲”；欲夺取满洲，则应先攻占黑龙江流域，再南下松花江、盛京（今中国沈阳），继而兵进山海关，占领江南。佐藤预测，一旦“将中国纳入日本版图，其他如西亚、暹罗、印度诸国”必“慕我之德，畏我之威，叩首匍匐而甘为臣仆。”
百余年后，“田中奏折”的侵略路径与文字表述，居然与佐藤的秘策如出一辙。