至19世纪，英国、法国、德国和其他西方国家相继完成了科学革命与工业革命，进入工业社会，实现了由手工业生产向大机器生产的变革，并且产生了不断开拓产品市场与寻求新资源的需求。英、法等国以雄厚的经济和军事实力，强力向亚洲扩张。此时，清朝在海上的影响力已远不及明朝的郑和下西洋时代，水师装备水平远在欧洲海军之下，并且清朝对西方世界扩张的威胁是没有预见和必要准备的。

清朝的开放和改革是由外患诱发的。19世纪初，英国的东印度公司向清朝走私鸦片，获取厚利，以有效抵消对清朝的贸易逆差。这使白银大量流出中国，并引发严重的经济和社会问题。1838年底，道光帝派林则徐到广东禁绝鸦片贸易，这最终招致英国在1840年6月对清朝开战。清朝军队训练不足、装备落后，抵挡不住英军坚船利炮的攻击。1842年8月清朝与英国签订《南京条约》^[1]。此后，清朝一再败给列强，被迫签订一系列不平等条约，开放通商口岸，接受列强提出的治外法权、最惠国待遇、固定关税等要求。如此，清政府不得不接受技不如人的现实，被动地融入世界，逐步接受西方强国主导的国际秩序与贸易规则。面对列强，清朝不但要放弃朝贡制度，还要向战胜国赔款，显著降低了对国际贸易的掌控能力，财政负担加重，传统农业和手工业受到棉纺织品、鸦片等进口货物的冲击。

1860年，英法联军攻入北京，清军的惨败让恭亲王奕等重臣痛感掌握先进技术的重要性。此后，英、法、美、俄等列强与清政府在领土、贸易、航行、传教、行政管理等方面的关系更加紧密，并且派公使常驻北京。这促使清政府在1861年3月在传统体制之外，另成立由恭亲王奕负责、有“洋务内阁”之称的总理各国事务衙门（简称“总理衙门”），以处理外交及后来兴办的海关、军事、工业、交通和教育等新事业^[2]。总理衙门在与列强交涉过程中需要了解它们的意图，掌握并利用国际规则。美国传教士丁韪良（W.A.P.Martin）根据总理衙门的需求，将惠顿（Henry Wheaton）的《国际法原理》（Elements of International Law）译成中文著作《万国公法》（1864年）。

西方列强扩张的主要目的是谋取经济利益，而非推翻清朝的统治。它们需要一个能够履行条约、使其获取利益的政府。这种态度有利于清政府平定太平天国、捻军等对清朝统治构成巨大威胁的农民起义。1860年与英、法等列强签约后，清政府全力“安内”，重点围剿太平军，且因八旗军和绿营军力量不足而倚重汉族士绅组织的地方武装。1860年6月，咸丰帝任命湘军首领曾国藩为两江总督。湘军攻占安庆之后，曾国藩举荐李鸿章，派他招募淮勇，促成淮军崛起。1864年7月，湘军攻陷太平天国都城天京（今南京）。在应对危机过程中，清朝的皇权被削弱，而督抚大员们则扩大了地方军政权力。

林则徐在广东主持禁烟时就积极了解“夷情”，搜集有关外国地理、火器与兵船的资料，提出“师敌之长技以制敌”（魏源，1976a）。魏源受到林则徐的影响，强调“师夷之长技以制夷”（魏源，1849），认为“夷之长技有三：一战舰，二火器，三养兵练兵之法”。他主张官商应该设厂制造火炮、轮船、火车、龙尾车等，以为“我有制造之局，则一二载后，不必仰赖于外夷”（魏源，1976b）。不过，林、魏的主张并未影响清政府的决策^[3]。清政府试图从本土找出御敌良器，包括传教士传入的火器技术。

太平天国等大规模的农民起义为“师夷之长技”提供了机缘。湘军、淮军在对太平军的作战中尝到了采用洋枪洋炮的甜头。1861年1月5日，曾国藩上奏朝廷，提议“将来师夷智以造炮制船，尤可期永远之利”（齐思和，1979）。此意得到深知西洋枪炮利害的恭亲王奕的支持。8月23日，曾国藩在奏折中说：“购买外洋船炮则为今日救时之第一要务”；“购成之后，访募覃思之士，智巧之匠，始而演习，继而试造。不过一二年，火轮船必为中外官民通行之物，可以剿发逆，可以勤远略”（中国史学会，1961a）。这正与奕和桂良等人“所谋暗合”。此后，李鸿章、左宗棠等人也表达了类似的主张。曾、李、左等人都在自己管辖的地区兴办洋务，启动了自强运动（又称“洋务运动”），即以制造军用船炮为主导的工业化和技术现代化运动。(www.daowen.com)

1861年12月，曾国藩在湘军攻占的安庆创办“内军械所”，聘用徐寿、华衡芳等人修造枪炮，1862年试制轮船。李鸿章派英国军人马格里（Sir Halliday Macartney）在上海开办洋炮局，淮军所用洋枪洋炮在围剿太平军时收到实效。攻占天京之后，洋务派加紧筹划引进欧美技术，创办军事工业，其长远目标显然是“御外侮”。1864年，李鸿章^[4]买下英国军舰配备的少量机器，装备了自己在苏州办的洋炮局。1865年，丁日昌受李鸿章、曾国藩委派在上海虹口创办江南机器制造总局（简称“江南制造局”），先收购一家外商铁厂并仿制其“制器之器”，以扩充生产。1866年，闽浙总督左宗棠奏请设局制造轮船，获准后在福州马尾筹办船政局和船政学堂，聘法国人日意格（Prosper Marie Giguel）、德克碑（Neveue Paul Alexandre D’Aiguebelle）为船政局的正副总监。左宗棠在同年10月得知自己将调任陕甘总督，遂推荐江西巡抚沈葆桢主持船政局。此外，清政府还创办了金陵机器局（1865年）、天津机器局（1867年）、兰州机器局（1872年）、汉阳枪炮厂（1892年）等二十多个制造军械的企业。

日本的威胁为奕、李鸿章等自强派官员引进近代技术提供了理由。日本在1868年开始明治维新，以1871年12月琉球人漂到台湾南部被土著居民杀害为借口，于1874年4月派兵侵台。清朝派沈葆桢率兵赴台交涉、驱逐，日军在双方签约后撤离。此事引发朝廷的海防大讨论。1874年12月，李鸿章在《筹议海防折》中，就总理衙门恭亲王等奏请的“练兵、简器、造船、筹饷、用人、持久”六条，进一步阐述如何筹划海防：

“今则东南海疆万余里，各国通商传教，来往自如，聚集京师及各省腹地，阳托和好之名，阴怀吞噬之计，一国生事，诸国构煽，实为数千年来未有之变局。轮船电报之速，瞬息千里；军器机事之精，工力百倍；炮弹所到，无坚不摧，水陆关隘，不足限制，又为数千年来未有之强敌。外患之乘，变幻如此，而我犹欲以成法制之，譬如医者疗疾不问何症，概投之以古方，诚未见其效也。……居今日而欲整顿海防，舍变法与用人，别无下手之方。”

为加强海防，朝廷采纳了洋务派建水师、练兵等主张，决定每年从海关和厘金收入内拨白银400万两，用于建设北洋、南洋、粤洋三支水师。1875年，直隶总督、北洋大臣李鸿章奉命创建北洋水师，通过总税务司赫德首先向英国订造舰船。北洋水师于1888年12月正式成军，大约花费了2 000万两白银。这支亚洲最大的舰队有军舰、运输船等105艘，其中定远、镇远两艘铁甲舰为德国建造。主要舰长和军官毕业于福州船政学堂，大多还曾留学于英国皇家海军学院。

三十多年的自强运动成效如何，主要看清政府能否成功地安内和御外。清政府成功镇压了太平军和捻军，平定了西北叛乱，打败了入侵新疆的中亚阿古柏武装，这些都证明清朝引进先进技术和办军事工业是很有成效的。相比之下，清朝的海防基本上是失败的。1894年，朝鲜政府请求清朝派兵帮助平定内乱，日本借机向朝鲜派兵。日本海军以北洋水师为假想敌，虽在主力舰的吨位、装甲和火炮口径等方面不及北洋水师，但在航速、火炮速射等性能方面后来居上^[5]。1894年7月25日，日本联合舰队突然袭击北洋水师护航的运兵船，引发中日海战。1895年2月，北洋水师全军覆没之后（游战洪，2008），李鸿章代表清廷在同年4月与日本签订《马关条约》，这一恶果标志清朝海防和自强运动的失败。中国的改革也由单纯的对近代先进军事、技术及相关知识的引进，转为政治、教育体制的全面变革。