船政创建时，通过雇佣外国技术团队实现技术引进，除了明确规定外国技术团队要在船政铁工厂投产后的5年时间里协助中方建成16艘军舰外，另一项十分重要的建设目标，就是要外国技术团队在这段时间里帮助培养出中国的舰船工程师和海军军官，使中国人“能自监造、驾驶”。
船政教育由此兴办，这也使得船政的性质超越了舰船制造机构，成为融制造、教育等多种功能于一体的综合性机构。
中外合作“五年计划”时代的船政后学堂师生合影。照片来源：马尾船政文化研究会
从1867年船政教育机构创办开学，至1874年初中外合作期满，在短短的七年时间里，一批中国少年以突飞猛进的学习进度成材。船政教育机构培育出了近代中国第一批舰船工程师，全面接管船政的技术性管理工作；培育出了中国第一批专业的海军军官，奠定了近代中国海军军官教育培训的基础模式；培育出了中国第一代具备近代工业知识的职业技术工人，掌握了船政的技术生产工作。
船政中外合作到期时，教育目标全面实现，成果灿烂可观，影响极其深远，辐射中国社会的各领域，船政教育被时人誉为是“开山之祖”。现代更有评论称为“一座学堂，引领一个时代”。
求是堂艺局开创
1866年末，左宗棠奏请设立船政的附属教育机构，最初命名“求是堂艺局”，取“实事求是”“求是求实”的寓意。
当时船政建设刚刚起步，位于福州马尾的校舍尚未竣工，求是堂艺局首先在福州城内外借用场所办学，设立了白塔寺、仙塔街、亚伯尔顺洋房等三个教学点。
求是堂艺局的学生在福州地区招募，多为从官学等传统学堂劝募，入学主要考查家世出身、身体健康以及基本的中文功底。由于当时科举被社会视为主流，西学风气未开，求是堂艺局招生不易，应募者多为“闽省附近地区家境清寒者”。
首任总理船政大臣沈葆桢与船政提调夏献纶讨论求是堂艺局章程的信稿。图片来源：马尾船政文化研究会
1867年1月6日，求是堂艺局开学，主要教授英语、算术等基本西学知识。由在福建本地聘请的黄绍本、林宪曾以及来自南洋的曾恒忠等执教。
前、后学堂设立
1867年10月，船政洋员正监督日意格从西方雇佣的专业教师到达中国，位于马尾的校舍也落成就绪，求是堂艺局于是告别福州，搬迁到位于马尾的校舍。
船政前学堂旧影。和洋式教学楼相邻的二层小楼，就是下图中后学堂学生的合影处。图片来源：马尾船政文化研究会
新校区称为船政学堂，分为两处，其中毗邻船政衙门的称作前学堂，又称法文学堂，由法籍洋员采用法语教学，教导船舶制造和机械工程等内容，学生由原亚伯尔顺洋房教学点并入，是中国最早的工程师学校。另外在船政绘事院附设培训工程制图人员的教学点，是中国最早的工程制图教育机构。
船政后学堂早期师生合影。图片来源：马尾船政文化研究会
原白塔寺、仙塔街教学点的学生并入船政后学堂，又称英文学堂，由英籍洋员教导，是中国最早的海军军官学校，原设航海专业，后增设轮机专业。
来自香港的外堂生（船生）
1867年，船政为了加快后学堂的成材，开始实施“抢人”策略。派员赴香港，从香港著名的中央书院（后称皇仁书院）“掐尖”，以优厚的待遇作为吸引，将该学校学习成绩优秀、具有良好英文和西学基础的华人学生劝招到船政，组成了奇特的外堂生班级。
1862年创校的香港官办皇仁书院，船政后学堂学生吕翰等即招募自该校。图片来源：马尾船政文化研究会
该班跳过课堂理论学习，直接被派到练习舰实践学习，学生又称为船生。从香港的学校“掐尖”，此后成为船政学堂的一项传统。
别具特色的艺圃
1868年，船政开始招募年龄15至18岁的学徒工，由称为艺圃的特殊机构管理。这些学生多来自福州一带，以艺圃为宿舍，白天在船政各生产车间跟随师傅学习做工，晚上在各车间举办的夜校进修理论知识，由法国洋员以法文授课，定期考试，合格者转为领班、正式工人，或转入前学堂学习，是中国最早的职业技术教育学校。
成绩
船政学堂、艺圃的教育极为严肃认真，考核极其严格，淘汰率高达70%左右，教育的成效卓著。当1874年船政中外技术合作到期时，教育目标也全面完成：
、1前学堂。第一届已有14名学生胜任船政各车间的技术管理工作。
、2后学堂。第一届已有28名学生毕业，担任舰长、大副、教习、管轮等职务。
、3艺圃。数十名学员已经可以充任车间领班等重要技术职务。
船政前学堂第一届毕业生
魏瀚、陈兆翱、郑清濂、李寿田、林怡游、吴德章、杨廉臣、陈林璋、梁炳年、张金生、林日章、池贞铨、罗臻禄、林庆升、陈季同、郑诚、游学诗、汪乔年、林钟玑、陈平国、苏汝灼
船政后学堂第一届毕业生
罗丰禄、何心川、蒋超英、方伯谦、林永升、叶祖珪、黄建勋、刘步蟾、严复、林泰曾、林同书、叶伯鋆、郑文成、李达璋、沈有恒、邱宝仁、陈毓淞、陈锦荣、黄煊、许寿山、林承谟、柴卓群、郑溥泉
船政后学堂第一届外堂毕业生（香港中央书院转入）
张成、林国祥、叶富、吕翰、黎家本、邓世昌、李田、李和、梁梓芳、卓关略
