创建京师大学堂的目的，就是要废除劳而无功的“虚学”，致力于学习西方先进的“实学”——科技知识和人文知识，以“造就通达时务之才”。
孙家鼐看见了总署转交、梁启超代笔起草的《总理衙门奏拟京师大学堂章程》，第五章“聘用教习例”第一节写道：
同文馆及北洋学堂等，多以西人为总教习。然学堂功课，既中西并重，华人容有兼通西学者，西人必无兼通中学者。前此各学堂于中学不免偏枯，皆由以西人为总教习故也。即专就西文而论：英、法、俄、德诸文并用，无论任聘何国之人，皆不能节制他种文字之教习；专门诸学亦然。故必择中国通人，学贯中西，能见其大者为总教习，然后可以崇体制而收实效。
孙家鼐读后，觉得似乎也有些道理。他眯缝着眼睛，继续往下看。第四节写道:
用使臣自辟参、随例，凡分教习皆由总教习辟用，以免枘凿之见，而收指臂之益。其欧美人或难以于聘请者，则由总教习、总办随时会同总署及各国使臣向彼中学堂商请。
总教习、分教习的职责具体、明确：
功课之缓急次序及每日督课分科、分刻，及记分数之法，其章程皆归总教习、分教习续拟。
学成出身详细章程，应由总教习会同总理衙门、礼部详拟。
各省、府、州、县学堂训章，应由大学堂总教习、总办拟定，请旨颁示……
孙家鼐紧皱眉宇，摇头叹息：总教习的权力还真够大的呀。
第六章是“设官例”：
第一节 设管学大臣一员，以大学士、尚书侍郎为之，略如管理国子监事务大臣之职。
第二节 设总教习一员，不拘资格，由特旨擢用，略如国子监祭酒、司业一职。
第三节 设分教习汉人二十四员，由总教习奏调，略如翰林院五经博士、国子监助教之职。其西人为分教习者，不以官论……
第九节 以上各员，除官学大臣外，皆须常川驻扎学堂。
久经官场的孙家鼐，看到这里，不禁哑然失笑：康党的“三计”想要老夫的命呀！第一计调虎离山，让管学大臣不坐班，无法了解大学堂的真实情况，丧失日常管理权；第一计上屋抽梯，分教习由总教习选任，让管学大臣丧失人事权，手下无兵，徒有虚名；第三计抛砖引玉，表面上没有提谁个来担任总教习，“潜台词”却是非康有为莫属！
由此，孙家鼐对于康梁等人的真面目认识得更加深刻、真切。所以，光绪二十四年六月十七日，他接到光绪谕旨：“大学堂章程，仍著孙家鼐条分缕析，迅速妥议具奏。”马上抓紧时间研究落实，“每日会集办事各员，公同核议；虽不在学堂办事之人，臣亦多方咨访，广益集思。总期受以虚心，任以实事，持以公心，矢以诚意，博取众长，折衷一是，以仰副皇上作育人才、振兴国势之至意。”
时隔五天，他就上了一道《奏覆筹办大学堂情形折》，回复皇上的关切。他认为：“学堂创办之初，千端万绪，其章程原难仓猝定议，遽臻美备。即日本初设学堂，至今二三十年，章程几经变易，不厌精益求精。况我国家政令更新之始，京师首善之区，草昧经纶，动关久远，尤须规模闳阔，条理详备，始足开风气而收实效。”于是，他针对《总理衙门奏拟京师大学堂章程》，提出了八条修改意见和具体建议：
进士、举人出身之京官，拟立仕学院也。由科甲出身，中学当已通晓。其入学者，专为习西学而来，宜听其习西学之专门。至于中学，仍可精益求精，任其各占一门，派定功课，认真研究。每月考课，朋友讲习，日久月长，其学问之浅深，造诣之进退，同堂自有定论。臣亦随时考验其人品、学术，分别办理，仕优则学，以期经济博通。
出路宜筹也。凡学堂肄业之人，其已经授职者，由管学大臣出具考语，各就所长，请旨优奖。其作为进士之学生，亦由管学大臣严核品学，请旨录用。
中西学分门宜变通也。查原奏普通学凡十门，按日分课。然门类太多，中才以下断难兼顾。拟每门各立子目，仿专经之例，多寡听人自认。至理学，可并入经学为一门。诸子、文学皆不必专立一门。子书有关政治、经学者，附入专门，听其择读。又，专门学内有兵学一门。查西国兵学，别为一事。大率专隶于武备学堂。又阅日本使臣问答，亦云兵学与文学不同，须另立学堂，不应入大学堂内。拟将此门裁去，将来或另设武备学堂，应由总理衙门酌核，请旨办理。
学成出身名器宜慎也。查原奏小学、中学、大学堂肄业人员，卒业领凭，递升作为生员、举人、进士。在国家鼓励人才，原不惜破格之奖，然冒滥情弊亦不可不防。似宜于鼓励之中，仍示限制。应如何严定额数与认真考核之处，应照原奏，会同总理衙门、礼部详拟请旨。
西学拟设总教习也。查原奏有中总教习，无西总教习。立法之意，原欲以中学统西学。惟是聘用西人，其学问太浅者，与人才无所裨益；其学问较深者，又不甘小就。即如丁韪良，曾在总理衙门充总教习多年，今若任为分教习，则彼不愿。臣拟用丁韪良为总教习，总理西学，仍与订明权限，其非所应办之事，概不与闻……
他还针对康梁等人任意解析经典、排斥异己学说，并企图利用编译局控制统编教材、钳制思想自由等问题，有理有据地进行驳斥：
编书宜慎也。查原奏开一编译局，取各种普通学，尽人所当习者，悉编为功课书。分小学、中学、大学三级，量中人之才所能肄习者，每日定为一课。谨按先圣先贤著书垂教，精粗大小，无所不包，学者各随其天资之高下，以为造诣之浅深，万难强而同之。若以一人之私见，任意删节、割裂经文，士论必多不服。盖学问乃天下万世之公理，必不可以一家之学而范围天下。昔宋王安石变法，创为三经新义，颁行学官，卒以祸宋，南渡后旋即废斥，至今学者犹诟病其书，可为殷鉴。臣愚以为经书断不可编辑，仍以列圣所钦定者为定本，即未经钦定而旧列学官者，亦概不准妄行增减一字，以示尊经之意。此外，史学诸书，前人编辑颇多善本，可以择用，无庸急于编纂。⑴
“盖学问乃天下万世之公理，必不可以一家之学而范围天下。”他所提出的这一划时代论断，既打破了“独尊儒术”的思想枷锁，也为确立大学堂“思想自由，兼容并包”的办学方针开辟了道路，至今仍有积极的现实意义。
孙家鼐的“办学八条”，当即受到社会舆论的关注和赞许。晚清著名教育家、保定莲花书院山长吴汝纶高兴地写信给外地友人，中肯地指出：
学堂开办，康公首唱大议，不为无功，惟其师弟于世事少阅历，皆以一人室中私见，遂可推行天下，是其失也。其谈中学尤疏谬，其欲将经、史、子、集荟聚一书，以授西学学徒，亦步趋日本故步。但中学不易荟聚，梁公恐难胜任。今管学大臣驳议此节持论自正。⑵
孙家鼐的这些意见，不仅符合朝廷任命管学大臣统揽京师大学堂全局的意图，而且，从保证教学质量的角度再次提出设立两个总教习的建议，中学教育由中学总教习分管，西学教育由西学总教习分管。对于西学总教习，孙家鼐原本是想聘请李提摩太担任，但他因故没答应。于是，“臣拟用丁韪良为总教习，专理西学”。按照时价，聘用上等西教习每月酬金是六百金。而“丁韪良自以在中国日久，亟望中国振兴，情愿照从前同文馆每月五百金之数，充大学堂西总教习”。最为紧要的，他为了捍卫国家教育主权，明确指出要与丁韪良“订明权限，其非所应办之事，概不与闻”。
接到《奏覆筹办大学堂情形折》，光绪皇帝十分满意，当即批准：
孙家鼐奏筹办京师大学堂大概情形一摺，所拟章程八条，大都参酌东西洋各国学校制度暨内外臣工筹议。与前奏拟定办法间有变通之处，缕析条分尚属妥协。造端伊始，不妨博取众长，仍须折衷一是，即著孙家鼐按照所拟各节，认真办理，以专责成。其学堂房舍，业经准令暂拨公所应用，交内务府量为修葺。著内务府克日修理，交管理大学堂大臣，以便及时开办，毋稍延缓。另片奏议覆给事中郑思赞，奏请广学堂月课章程，请将额满之员按月甄别等语，著依议行。惟兹体重大，必须精益求精，务臻美善。所有一切未尽事宜，及时体察情形妥筹具奏。至派充西学总教习丁韪良，据孙家鼐面奏请加鼓励，著赏给二品顶戴，以示殊荣。
丁韪良（W.A.P.Martin，1827—1916），原先是美国长老会传教士，字冠西。耶鲁大学国际法博士。道光三十年（1850年），他刚到浙江宁波传教，就学会了难说难懂的宁波话，并自创了一套注音音标。第二次鸦片战争期间，他担任美国公使列维廉的翻译，参与起草了中美《天津条约》。同治五年（1865年）任同文馆教习，同治九年（1869年）开始，任同文馆总教习，三品顶戴。他的中文编译著作有《万国公法》《格物入门》《星轺指掌》等42部，著有回忆录《花甲忆记》《北京之围》《中国之觉醒》等8部英文著作。