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袁世凱認為清軍所以不能一戰，有基本的原因，就是在一切編制和組織上都不能符合時代，所以須從基本的軍制上革新，參用西法，認真訓練。因此他獲准精練1．2萬人，作為新建陸軍的基本武力。其中包括步隊八營，共8000人；炮隊兩營，共2000人；馬隊兩營，每營500人，共1000人；工程隊一營，計1000人。合共1．2萬人。以步隊為主，炮隊為輔，馬隊巡護，工程隊供臨時調遣。在編制上分為兩翼，設統領二人，下設分統、分領訓練，每分統統轄步隊二千，炮隊二千，馬隊一千。其組織如下：

新建陸軍步隊營，設統帶官兼一員管轄全營，幫統帶官一員，管帶領官四員，哨官12員，哨長24員，督排哨長四員。

新建陸軍炮隊營，設統帶官一員，管轄全營。幫統兼左翼領官一員，管轄三哨。副領官兼哨官三員，哨長九員，各管重炮二尊。管查炮馬哨長一員，幫統兼右翼領官一員，管轄三哨。副領官兼哨官三員，哨長12員，管查炮馬哨長一員，幫統兼接應馬炮隊領官一員，管轄三哨。副領官兼哨官三員。哨長九員。管查炮馬哨長一員。

新建陸軍馬隊營，設統帶官一員，管轄全營。幫統官一員，領官兼一哨官四員，哨官八員，哨長12員。

新建陸軍工程營，管帶官一員，幫帶官一員，委員一員，管理橋樑司隊官一員，木工四隊，鐵工一隊，水工二隊。管理地壘司隊官一員，築工四隊，石工一隊，筐工二隊，土工二隊。管理電雷司隊官一員，雷兵三隊，管理修械司隊官一員，修炮鐵工一隊，修槍鐵匠二隊，修械木工一隊。管理測繪司隊官一員，測繪一隊，印化兵一隊。管理電報司隊官一員，工匠一隊。

新建陸軍督練處，督練官一員，稽查全軍參謀軍務營務官一員，執法營務官一員，督操營務處一員，督隊稽查先鋒官14員。另教習處洋教官13員，翻譯13員，糧餉局總辦委員一員，管理採買製造委員二員，軍械局總辦委員一員，收發軍械委員二員，軍醫局正醫官一員，副醫官一員，還有轉運局、偵探局等。

新建陸軍須賬篷2400個，全部用外國帆布製造，每一名士兵均備洋制雨衣、雨帽和洋毯，每哨有洋表，雙筒望遠鏡和指南針。每二營有行軍電臺。每官長有督隊腰刀一把，手槍一隻。這就是小站練兵時的軍隊組織。

袁世凱是在光緒二十一年（1895年）十月領旨，以浙江溫處道統領定武軍。他得旨後即佈置一切，由北京起程，遄赴小站就職。他先修繕淮軍舊駐的廢壘，把營基擴充，同時請求改定武軍為新建陸軍督練處以正名，派遣副將吳長純等往準、徐、魯、豫各地，開具格式，選募壯丁；又派都司魏德清等到新民廳選募騎兵，購買馬匹；還有關於武器的規格。他覺得定武軍雖只是4000人，可是所使用的槍炮完全沒有劃一，有的日造，有的俄造，有的德造，式樣既舊，款式又雜，於是他請求軍務處發給新式劃一的步槍、騎槍、速射炮等。

光緒廿一年十一月六日，新軍獲准編成，編制中分步兵為左右兩翼，左翼二營，由速射炮隊、重炮隊、騎兵隊接應；右翼三營，由炮隊接應。分騎兵為四隊，選拔宿將和學生督率營伍，研究操法。工程營分為修械、橋樑、地壘、雷電、電報、測繪六司。此外還請了更多的德國軍事教官，以及日本和美國軍事教官，並在軍營中成立一個德語學堂以教德語，因為新軍訓練工作仍以德國軍事教官為主。其他附屬單位還有：糧餉局、軍械局、轉運局、洋務局等。

由於小站練兵完全新式，名目既多，化錢也不少，因此被一般守舊人物所攻擊。光緒廿二年（1896年）御史胡景桂上章參劾，認為小站兵事浪費國帑，清廷乃派榮祿到小站詳細檢閱，同時考查訓練進步情形。榮祿當時是慈禧的紅人，他視察得非常仔細，也因此更深一步賞識袁的才幹，和他所練新軍的成就。

榮祿的報告到了慈禧和光緒手中，這兩