1774年，《解体新书》的出版和推广，标志着日本兰学的崛起，成为时代的分水岭。这本书是由杉田玄白、前野良泽等人翻译而成，它为日本引入了大量的西方医学与科学知识，并且使兰学在日本的传播成为可能。之后，杉田玄白的弟子大槻玄泽于1788年编写了《兰学阶梯》，这本书为入门学习兰学提供了清晰的指南，也让更多人得以接触和理解西方的学问。而在1798年，稻村三伯编写了《波留麻和解》，这是日本最早的荷兰语词典之一，进一步促进了荷兰语的普及和兰学的传播。
在地理学领域，本木良永于这一时期引入了地动说，这对日本的自然科学观念产生了深远的影响。此前，日本的学术界仍然受限于传统的汉方医学，注重理论而较少进行实验和实证，但随着西方近代医学方法的传入，日本的医学体系逐渐迈向更科学的方向，基础也逐渐夯实。
日本的数学“和算”则源自中国数学，逐渐形成独特的数学体系。天才数学家关孝和是“和算”发展中的集大成者，他将其应用于土地测量和地形调查等实际领域。与此同时，幕府对矿山和产业的开发需求增大，物产学成为新兴领域。平贺源内等学者受兰学影响，逐步涉足并在多个领域取得了显著成就。他不仅是物产学的代表人物，还因开创“源内烧”陶器、栽培甘蔗和人参等实验而为人所知，显示出他在技术和科学上的广泛兴趣和能力。
展开剩余78%同时，西方学者也开始对日本进行深入研究。桑波格（Carl Peter Thunberg）作为“出岛三学者”之一，1784年在瑞典出版的《日本植物志》成为研究日本植物的重要著作，而提廷（Isaac Titsingh）则于1786年出版了《将军列传》，这些作品为日本学术界提供了外部的视角和更为全面的理解。田沼时代的学者们大多在儒学的基础上引进兰学，尽管朱子学的“格物致知”理念与西方自然科学有本质的区别，但这种结合催生了日本兰学的蓬勃发展，为日后洋学的兴起奠定了坚实的基础。
随着江户时代后期的外部压力日益增加，尤其是在鸦片战争中看到中国的失败后，日本的有识之士纷纷认识到西方技术的重要性，积极学习欧洲先进技术，力图富国强兵，避免沦为半殖民地。此时，洋学超越了兰学，涵盖了更广泛的社会科学和人文学科。尤其是在幕府对外局势日益紧张的背景下，学者们开始倡导学习西方的技术，以应对日益严峻的国际挑战。佐久间象山等学者提出“东洋道德、西洋技术”的观点，既保持东洋传统的道德观念，又强调西方技术的实用性，以期挽救国家于危难。
幕府在这一时期对外语教育的态度也发生了变化。1809年，幕府发布命令要求专门的翻译人员学习英语和俄语。然而，这一政策只限于公务人员，普通民众并未被允许学习除荷兰语以外的外语。比如，吉雄权之助虽然通晓荷兰语、法语和英语，但他开设的私塾只教授荷兰语和荷兰医学。同样，马场佐十郎作为幕府天文台的翻译，也只在本职工作中使用外语。外语学习在幕末的锁国政策下受到严格限制，直到1853年《日美和亲条约》签署后，日本对外开放，外语教育得到了全面放开，英法德俄等国的语言和学问迅速传播，洋学逐渐成为日本教育的主流。
兰学教育在江户时代的日本教育体系中占据了重要位置，兰学塾成为传播西方学问的重要渠道。最初，兰学塾主要集中在江户，随着时间的推移，逐渐向全国扩展，特别是在江户时代后期，兰学塾已经遍布江户、大阪、长崎和京都等大都市。到江户时代末期，已有约30所兰学塾，培养了约9000名学生，对日本的学术发展起到了关键作用。
在江户时代中期，兰学的核心内容是荷兰语和荷兰医学，兰学塾的教学内容大多集中在这些领域。然而，随着幕府殖产兴业政策的推行以及西方压力的加剧，日本学者们对其他领域的西方学问产生了兴趣，开始扩展兰学的教学范围，探索地理学、化学、兵学等更广泛的学科。杉田玄白的“天真楼塾”就是兰学教育发展的一个重要标志，至江户时代后期，天真楼塾的影响力遍及全国，吸引了来自不同地区的学生，体现了兰学教育的广泛影响。
杉田玄白不仅在日常医疗和外科教学方面有所贡献，还开始着手编写《兰学事始》，总结兰学的发展历程。天真楼塾的教学内容主要是《解体新书》和外科医学，随着其影响力的扩展，学生逐渐遍布日本38个地区，为兰学的发展做出了巨大贡献。虽然杉田玄白于1817年去世，但天真楼塾的教育理念和影响力依然延续，为后来的兰学和洋学教育奠定了基础。
1786年，大槻玄泽在江户开设医馆，并于1789年建立了芝兰堂。他不仅注重医术教学，还积极开展兰学教育。芝兰堂在他的领导下迅速发展，并突破了江户地区的界限，影响力遍及日本各地。特别是来自长门、九州中津、四国伊予等地的学员，证明了兰学教育打破了阶层限制，让不同背景的人都能有机会接受先进的西方科学知识。
江户时代后期，兰学塾除了继续教授荷兰语和荷兰医学外，还积极融入了西方的其他学科，教育内容日益丰富和多样化。许多兰学塾开始注重科研和实践教学，开设了临床实践课程。例如，大槻玄泽的学生桥本宗吉就在大阪的葭岛刑场开展尸体解剖实践，荷兰医生西博尔德则在诊疗时进行临床讲授，注重学生实践能力的培养。江户时代后期的兰学塾逐渐转向洋学塾，吸纳了西方更多学科，成为培养近代化人才的重要基地。
从1801年到1867年，兰学塾和洋学塾的数量急剧增加，成为江户时代后期近代化人才培养的重要阵地。1838年，绪方洪庵开办的适塾就成为了洋学塾的代表之一，它秉承能力主义和自学主义的教育理念，培养了福泽谕吉、大村益次郎等一批活跃在幕末和明治时期的杰出人才，成为推动日本社会现代化的重要力量。
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