1912年3月袁世凱就任中華民國第二任臨時大總統，直至1928年張學良「東北易幟」，中國歷史進入了北洋軍閥統治時期，歷時十餘年。此間北洋第二號人物「北洋之虎」段祺瑞，威風凜凜，一再出頭，成為北洋軍閥史上名噪一時且頗具爭議的人物。他的崛起，儘管原因眾多，但不管從什麼角度分析，大炮都是一個不可或缺的重要因素。從1885年開始接受到炮兵教育，在人的一生最美好的近20年時間內，他都與大炮緊密相連，在很大程度上甚至可以說他是一個因「炮」走紅的知名人物。
北洋武備學堂炮科的優等生
段祺瑞，原名啟瑞，字芝泉，1865年生於安徽六安，後舉家遷到合肥，因此也有人稱呼他為「段合肥」。他的祖父段佩與同鄉劉銘傳關係甚篤，曾一起創辦團練對抗太平軍，後來編入淮軍，累官至記名總兵。1870年，段佩在合肥大陶崗買田百畝，為子弟開創了一個小康的家境。段祺瑞的父親段從文老實厚道，但只會種田，別無他長，甚至不會撫養子女。段祺瑞從小就養在外婆家，稍長大些後，段佩將他攜往江蘇宿遷的任所，在軍中為其延請塾師，平時常帶在左右。少時的段祺瑞就對讀書不感興趣，而醉心於舞槍弄棒，常將「我不喜歡讀書，我要當兵」掛在嘴邊。後來，這句話果然成真。1879年，段佩病卒於軍營中，十四歲的段祺瑞失去了這個靠山，扶柩歸梓，開始務農。段祺瑞是長子，下面還有一妹兩弟，生活甚為窘迫。段祺瑞剛回安徽時還繼續讀了一年私塾，後來實在拮据只好輟學。他不甘心做個農民，於是回到宿遷軍營，希望能借祖父的餘威謀個差使。但人情如紙，只能充當雜役而已，後來混不下去，只好又回到安徽。1882年，他決心去威海投奔在軍中做管帶的族叔段從德，但車馬川資全無所出，於是僅帶了一元銀洋，步行2000餘里，跋涉到了威海。段從德安排他在營中做司書，從此開始了佩劍戎裝的生涯。後來，他常對子女講起這段艱難往事，不無得意地自稱「一元錢起家」。
1885年，李鴻章在天津紫竹林創辦了武備學堂，擬從淮軍士官兵弁中選拔生員。段祺瑞沒有放過這個機會，他一考而中，成為第一期預備生，進入炮兵科。天津武備學堂以「中學為體，西學為用」為立學理念，不僅有西式的兵法、地利、軍器、炮法、算法、測繪等課程，也有傳統的經史教育。段祺瑞全力以赴，學習極其刻苦，成為炮科一等一的好學生。段一生的業務基礎和禮儀修養正是奠基於此。有一次，學堂購自德國的一門管退炮的瞄準器壞了，無人會修，最終是段祺瑞解決了這個難題，還畫出了圖紙，他因此受到了校方的重視。命運總是垂青有準備的人。學有所成的段祺瑞在1886年武備學堂專門為北洋大臣李鴻章進行的馬、步、炮、工程兵綜合操練中脫穎而出，獲得了這位大清權臣兼老鄉的賞識，為日後的崛起埋下了伏筆。李鴻章對自己親手創辦的北洋武備學堂十分重視，經常親自去學堂視事。1886年的一天，李鴻章又前去武備學堂，學堂專門為其準備了馬、步、炮、工程兵等的操練以示訓練成績。學堂上午進行的馬科、步兵科的演練十分順利，李鴻章也比較滿意。下午進行的是炮科實彈演練，但是，天公不作美，下起了雨，海面上風力達到四級，海上活動靶隨著濁浪時隱時現，演練難度增強了好幾倍。要在平時，遇上這樣的天氣，演練就取消了，然而李鴻章已經在山頂上臨時搭起的觀操棚內就座。學員們憚於天氣惡劣，嘀咕著要求改期。教習也感到沒有把握，於是一位管帶硬著頭皮見李鴻章，請求演練改期。儘管風雨交加，李鴻章卻興致勃勃，他一手拿起望遠鏡，瞄準靶場，一邊對管帶說：「一點小雨，何足掛齒？趕緊開始吧！」演練只好按時開始。果然不出所料，演練成績十分糟糕。開始射擊的幾門炮有的連靶邊都沒挨到。李鴻章的臉色彷彿天色一樣黯淡下來，官員們也忐忑不安。接下去的幾炮還是不成，李鴻章驀地扔掉望遠鏡，站了起來，官員們臉色大變。眼看著李大人要怒氣沖沖地離開觀操棚，忽然聽到有人喊：「打中了！打中了！」隨後喝彩聲不斷。隨從趕緊把望遠鏡遞給李鴻章，李鴻章順著炮聲望去，這名炮手果然不凡，三發三中。演練結束後，李鴻章傳話要見這名炮手。不久，一個結結實實的青年走了上來。「你叫什麼名字呀？」「學生段祺瑞。」「哪裡人呀？」「學生是合肥人。」當時洋務派和頑固派互相傾軋，鬧得厲害，而洋務派內部也派別林立，有李鴻章的淮系，曾國藩、左宗棠的湘系，張之洞的湖廣集團。李鴻章為了擴展自己的勢力，特別注重同鄉，尤其是青年才俊。不久之前，北洋艦隊成立，他便委派了安徽老鄉丁汝昌為提督，北洋海軍官兵多為福建人，對此嘖嘖，表示不滿，有人勸李鴻章收回成命。李鴻章卻以「命脈相關」，「不敢輕以付託」予以拒絕。現在，聽到段祺瑞不僅是安徽人，而且還是合肥人，更加注意了。後來又得知段祺瑞祖父和族叔均為淮軍將領，祖父又曾隨李鴻章剿過捻軍的情況，引起了他極大的興趣。因此，李鴻章對這個舊部子弟愈發有好感了。他接著詢問了一些軍事問題，段祺瑞對答如流。李鴻章大喜，誇獎他熟知軍事，俾其造就，是一個可用之才，讓手下人記住了段祺瑞這個年輕人。1887年段祺瑞以最優等的成績畢業。李鴻章在給朝廷的奏折中讚揚段祺瑞等學生「各項操法，一律嫻熟，試以炮台工程做法及測繪，無不洞悉要領……」
克虜伯的門生
畢業後的段祺瑞被派到遼東半島的旅順港監修炮台。當時的旅順港有海岸炮台12座，陸地炮台9座，共安裝大炮七八十尊。段祺瑞發揮專業特長，為炮台建設傾注了心血。1889年，清政府擬選拔五個人去德國學習軍事。當名單送至李鴻章手裡時，李鴻章皺了皺眉，有些不高興，因為名單上五個人有三個是山東籍的，安徽籍的才兩人。於是想到了武備學堂的段祺瑞，李鴻章大筆一揮，劃去了名單上的一人，把段祺瑞列在名單之首。1889年春天，段祺瑞告別妻子和僅有一週歲的兒子，和其他4個同學來到德國柏林陸軍學院，學習軍事理論和各種操練課程。一年後，他們又奉命到魯爾區埃森克虜伯兵工廠，進行火炮實習。克虜伯家族各種威力巨大的先進火炮，讓他們真正感受到「師夷長技」的魅力。為了讓自己的國家擺脫落後挨打、備受屈辱的局面，他們拚命用功學習。
1890年春天，清廷特使洪春代表皇帝前往德國埃森探望留學生。段祺瑞及其同學以嫻熟的技術操演了各種口徑的克虜伯大炮，獲得弗裡茨·克虜伯的讚賞。段祺瑞和他的同學完成了學業之後，李鴻章又特批這位小同鄉一人留在德國克虜伯炮廠學習各類火炮的型制構造、使用和保養等課程。李先後兩次寫信給段祺瑞，勉勵他精學苦造，對段給予了很高的期許。
威海武備學堂的炮學教習
段祺瑞於1890年冬學成回國時，滿心以為會大展才華，不料卻被擱置為閒職，一開始任職於北洋軍械局，不久又被調回威海任隨營教習。當時，新式軍隊尚未開始大量訓練，行伍出身的將領們故步自封，哪裡看得起什麼留學生！只是，朝廷花那麼大氣力和財力進行選拔和培養，等學成之後卻又棄如敝屣，實在令人啼笑皆非。但段祺瑞就是段祺瑞，當學生是好學生，當教習也是個好教習。在工作中，他傾其多年所學，兢兢業業，率先垂范，嚴於律己，在學員中贏得了很高的聲望。正當段祺瑞躊躇滿志，準備幹一番事業時，中日甲午戰爭爆發了。經過平壤戰役和黃海海戰兩次決定性戰役，腐敗的清政府為了保存實力，下令北洋艦隊只能守口不許巡海，使北祥艦隊坐閣威海衛軍港內，1895年1月，日本陸軍兩萬人在山東榮城灣登陸，包抄威海衛的後路，又以全部日本海軍封鎖威海衛海口。1月30日起，日軍相繼攻佔了威海衛南幫、北幫炮台，水陸夾攻北洋艦隊。北洋艦隊部分軍官和戰士，在極其不利的形勢下，堅持抵抗，定遠、來遠、威遠、靖遠等艦與日本艦隊作戰，相繼被擊沉，日艦也有數艦受傷。魚雷艇隊不顧上面按兵不動的指令，整隊突圍，在口外被敵人阻擊沉沒。作為一名軍事教宮的段祺瑞深受抗敵官兵的愛國熱情影響，親自帶領武備學堂的學生，參加戰鬥，協助炮台的中國守軍發炮轟擊敵軍，與奪取炮台的日軍展開激戰，表現了一名中國軍人應有的愛國精神。
北洋新軍的第一任炮營統帶
甲午戰爭，使李鴻章慘淡經營多年的北洋海軍遭到了可恥的覆滅，淮軍和湘軍也一敗塗地，清軍的腐敗無能暴露無遺。一時朝野上下要求改革軍隊的呼聲一浪高過一浪，「內外交章，爭獻練兵之策」。在內憂外患和各方面的壓力下，清政府迫於形勢，為了維護、延緩自己的統治，決定改革軍事制度、建立新型陸軍。1895年，袁世凱奉旨練兵於天津小站，廣招賢良，選拔標準是「宿將及有根底之學生」，如段祺瑞與姜桂題、楊榮泰、龔元友、吳長純、徐邦傑、任永清、梁華殿、馮國璋、陳光遠、王占元、張懷芝、何宗蓮、馬龍標、雷震春、王英鍇、吳鳳嶺、趙國賢、田中玉、孟恩遠、陸建章、曹錕、張勳、段芝貴等，皆雲集麾下，真是雲蒸霞蔚。他們當中許多人日後都成為民國的風雲人物，而當時最出類拔萃的，還數北洋三傑，即王士珍、段祺瑞、馮國璋，段被稱作北洋之「虎」。
段祺瑞在小站任炮營統帶，兼隨營學堂總監，麾下雖只有不足兩千名炮兵，不足一百門炮，卻是中國第一支裝備正規的炮兵部隊，他也因此被稱為「中國近代第一炮兵司令」。除了炮兵部隊的常務工作外，他還從事了建章建制的重要工作，如《編練章程》《戰法操典》《訓練操法詳晰圖說》等，大半多出自他的手筆。此外，他治軍十分嚴格，某次他的一個老鄉有違軍令，輾轉托袁世凱向段祺瑞說情，他厲聲駁回道：「此人是我同鄉，我若放縱了他，今後將何以服眾呢？」袁世凱由此對他更加愛重，似在王士珍和馮國璋之上。1901年11月，經袁世凱保奏，段升為補用知府，並加三品銜，同時兼充武衛右軍各學堂總辦、炮兵統帶(團長)。此後，段祺瑞步步緊跟袁世凱，幫他帶兵、練兵，鎮壓農民起義，同革命黨鬥爭，協助袁登上總統寶座。