追求新知少年詹天佑
詹天佑自幼在广州的私塾接受传统文化教育。广州在中国近代史上扮演了重要角色，是许多影响中国近代历史进程的重大事件发生地。这座临海城市是中国对外贸易的第一大港，曾有300多年时间作为中国唯一的对外通商口岸，独占了全国的对外贸易市场。“一口通商”的广州使得居住在那里的人们能最早接触到西方文化和西洋“奇技”。詹天佑是追求新奇和新知的少年，那些新颖的近代科技产品引起了他的浓厚兴趣。詹天佑父亲詹兴洪是位茶商，和外界接触较多，因此结识了经常往来于香港、澳门之间的广东香山人谭伯邨。1871年夏，在詹天佑11岁的那年，从香港赶回来的谭伯邨带来了一则令人惊诧的消息，清政府宣布选派聪颖幼童远赴美国留学，在上海成立了负责办理此事的“出洋肄业局”，该局的容闳大人负责香港招生。这是中国第一次公派留学计划。
在现代人看来这是难得的好机会，会吸引父母争相报名，但在晚清时期，科举才是王道，何况孩子年龄这么小，就送到国外读书，很是放心不下。谭伯邨为了劝说詹兴洪打消疑虑送儿子赴香港应试，还主动提出将四女儿菊珍许配给詹天佑，两家结为姻亲，以此坚定詹家送子出洋的信心。最终詹兴洪同意让儿子詹天佑前往香港应试。此次应试改变了詹天佑的人生道路。
留学预备班的生活
招生考试地点设在香港，来香港参加考试的幼童大都出自于“读经、习礼”的国学礼教人家，考试科目为国文写读，成绩优秀而且天赋聪颖的幼童被录取。詹天佑凭借在私塾打下的国文基础顺利地通过了考试而被录取。这次在香港的考试被录取的还有吴仰曾、潘铭钟、邝荣光、罗国瑞、欧阳度等幼童。
詹天佑回忆这一段历史时写道：“余十二岁，同治十一年三月十五日随香山道台容闳大人由香港搭上海火船，于三月二十八日到上海。奉大宪招入上海出洋局内读唐番书。高州主事陈兰彬老师教唐书，容大人教番书，于七月初八日出洋学习，奉旨钦赐官生，赏赐袍、顶戴，是日随陈兰彬老师拜别上海，下船出洋，往花旗国肄业机艺。”
按清政府设立之幼童出洋，肄业应办章程之规定，其父詹兴洪签署了这样一份具结书。虽然当时的留学费用全部由政府承担，归国后安排工作，但是在大多数国人眼里，远赴异邦与守家带地的生活相比,实属异想天开，而且这一去就是10多年，家长们顾虑重重。家长送幼童出洋，都必须亲笔“具结”（保证书），并画押，即向政府作出一种免责的法律保证，保证幼童在美国若有疾病死亡及发生意外，清政府皆不负责，后面还要开列祖宗三代本名。
具甘结人詹兴洪，今与具甘结事：兹有子天佑，情愿送赴宪局带往花旗国肆业学习机艺，回来之日，听从中国差遣，不得在外国逗留生理，倘有疾病,生死各安天命，此结是实。童男詹天佑，年十二岁，身中面圆白，徽州府婺源县人氏。曾祖文贤，祖世鸾，父兴洪。
同 治 十一年 三 月十 五 日
詹兴洪
詹天佑与这些选拔上的幼童一起先被安排在上海幼童出洋肄业局沪局集中学习，做出国前的准备。这所预备学堂是最早的留学培训学校，地址设在上海山东路万国公墓对面的一所民房，后来因为学生人数日渐增多，又扩大了校室规模。
校长由曾国藩的幕僚刘翰清担任，吴子石任副校长。课程安排紧张有序。
据当年曾经就读于此的留美幼童李恩富后来记叙道：“我被送进‘同文馆’，作接受美国教育的准备。这所学校由政府创立，由一位校长、一位副校长、两位中文教师和两位英文教师负责管理。校舍建筑颇为宽阔，有两层楼房。大教室、图书馆、餐厅和厨房在第一层，办公室、接待室和宿舍在楼上。中文教师的四方桌放在每间教室的两头。两桌之间是学生的长桌子和长凳子。我被领到校长和老师面前，向他们每人磕了头，然后坐到同伴中分给我的一个座位上。同伴们用好奇的眼光审视着我。这时已到了中午时分，进行中文课的背诵。他们一边用眼角瞄我，一边念着他们的书，使尽气力高声朗读课文。很快背诵课完毕，不止一两个学生被叫回座位继续做作业，还挨了几下打，为的是激发他们的智力和提高他们的记忆力。”
“到了4点半，学校下课。男孩子总共40人，走出教室去玩。他们在附近跑步，或互相追逐，还有人花钱买水果和糖果吃。我很快和其中几人交上朋友。我们的主要娱乐是观光游览，打羽毛球和猜铜板。6点吃晚饭，有米饭、肉和蔬菜。晚饭后照例要用温水洗洗脸。这是习惯。然后把灯点着，等老师来后，40个人全力以赴地准备明天的功课。到了8点，一位老师来给大家讲一段中国历史，我敢保证，你听了准会感兴趣。9点，我们被打发上床，没有发生什么有趣的事。我记得，上床后我们常常聊天，有时聊得很晚。第二天早上，吃罢早饭，我们又聚集在同一教室上英文课。这堂课的老师是一位在香港念过英文的中国先生。教我做的头一件事是认英文字母，字母R是最难发音的一个，但我很快学会了用舌头的特别转动来发音。老师教我们读和写，用的是一本初级课本和成语书，使我们获得起码的语言知识。”
幼童们对预备学堂的生活记忆深刻，这里是他们开启留学生活的起点。
获得留学资格
按计划，每年选拔出洋幼童30名，四年共120名，分批搭船赴洋，在外国留学，15年后，按年分批回国。“计回华之日，各幼童不过三十上下，年方力强，正可及时报效”。预备学堂每年保持学生100名左右，经过考试和教习推荐，每年从中挑选30名出国留学，余下的继续学习，等待来年的挑选，所以每名幼童都要不断努力成为佼佼者才能拼得公派留学资格。
第二批留学幼童温秉忠回忆在预备学堂学习的情形：“当时学校只有中国阴历年、五月端午节及八月中秋节放假。在学校读书时间多，而游戏时间却很少。到了5月，进行英语学习测验。从中选出30名优秀生送去美国。中文的精通程度，行为举止和成绩，都在考核之列。因为成为了三十分之一，我们的朋友和家族都沉浸在欢乐中。我们被赐予士官生顶戴和等级，这些就像科举考试得到的一个文凭，叫中举，是一个通向幸福、爵禄和影响的阶梯。大幅海报贴到了我家大门上，用金色的大字向全世界宣告，伟大荣誉已到了我们的家。”
三个月的紧张学习，终于得到了回报。詹天佑通过了中、英文会考全部考试，获得了出国留学资格，成为近代中国派出的第一批出洋留学幼童成员。
出国前夕，每位学生还要学习在官员面前应对的一些礼仪，发给他们每人一个装有铺盖和长袍马褂儿的小箱子。怀揣梦想，于1872年8月11日，詹天佑与其他幼童共三十名自上海启航前往美利坚合众国。
中国先后派出四批幼童出洋，从1872年至1875年共120名。据统计，年龄最小的10岁，最长的16岁，平均年龄12岁。以籍贯论，广东人数最多84名，江苏20名，浙江9名，福建4名，安徽2名，山东1名。从这个籍贯的分布看，当时敢于送儿子到异邦求学者，多为广东、江浙这些开放的沿海城市的家庭。他们在对外经济活动中，有家人、亲友与洋人共事，或与西人有过较多接触，所以这些居住地的人们思想比较开放，接受新事物更为容易。
横渡太平洋
幼童们离开上海出国后的第一站到达日本横滨，在横滨换乘了海轮，横渡太平洋，一直航行到旧金山。登陆的那一刻，就注定他们的人生轨迹要发生改变。
《游美洲日记》是护送幼童的清朝官员祁兆熙的日记，祁兆熙是奉命护送第三批“留美幼童”的官员。日记中描绘了一个多世纪前的跨海旅途：孩子们乘坐轮船，跨海三万二千里，横渡太平洋去美国。开始，幼童吃不惯船上的西餐，但是航程刚刚过半，多半幼童已经习惯了牛奶面包。幼童看到煤气灯“簇簇匀排，荡漾波心”，对于大部分的孩子来说，这是生平第一次坐轮船，第一次出海，第一次和外国人生活在一起，第一次吃西餐…… 天真的孩子们快乐之极。启程时天蒙蒙亮，他们兴冲冲早起，观看轮船驶出吴淞口。有的倚栏远眺，有的围着蓝眼睛、长鼻子的外国人好奇地打量着。当天气变坏，“风雨交加，舱面不能行走，晕浪者呕吐大作，俱睡而不能起。”风浪一起，舱间便“多啼哭声，不得安睡”。在旧金山上岸之前，祁兆熙打开衣箱，让幼童换好统一服装上岸，那是一套崭新的衣服：“蓝绉夹衫，绛色绉长褂，缎靴。”
美国的《纽约时报》于1872年9月15日报道：昨天到达旧金山的30位中国学生都非常年轻。他们都是优秀的有才智的淑女和绅士，并且外表比从前到访美国的同胞更加整洁。3位满清官吏阶层的监护人和他们同行。中国政府拨出100万美元作为他们的教育经费。中国政府计划每年选派30名学生前往这个国家。
幼童初到美国
这片新大陆的繁华景象让幼童们欣羡不已。最让幼童感兴趣的莫过于“火车”。第一批幼童抵达美国时，这个年轻的国家刚刚修筑了横跨大陆的火车干线。詹天佑和同伴在旧金山改乘火车，开始了横跨美洲大陆的火车旅行。火车经过华盛顿，到达纽约，再由纽约前往目的地。“我实在不明白，”幼童李恩富回忆道，“什么样的车可以在那细细的轨道上行走，而且据说是被‘火’推进着。”火车上面安置的一切，都吸引着幼童的目光。
带队的祁兆熙在日记中对当时火车的设置进行了详细描述：火车的头尾各有两个火炉、两个水盆、两个厕所。两侧是座位，上侧还有可放倒的卧铺，也有专门的卧铺车厢，每节车厢4人，每人每宿要3元到4元。车上用的灯是洋蜡烛，还有可折叠的小桌供人们吃饭使用。那个年代火车是不备餐饮的，大部分旅客的吃饭问题都要在停车期间到站台解决。每次停车的时候，黑人雇工会告知站停时间，这也是旅客疯狂就餐的时间。作为幼童的带队，既要“保护诸生下车，点诸生上车，又要保护公款银箱”，所以每到吃饭的时候，祁兆熙只能留在车厢看护行李，“饥不得食，渴不得饮”，始终是吃着幼童带回的面包。
火车旅行并非只有美景。第二批幼童乘着火车横跨美洲时，遇上了一次惊心动魄的旅程，他们和火车劫匪相遇了。幼童李恩富在回忆录中详细描述了他们遭遇匪徒的经过。“我们正在目不转睛地凝视着窗外无尽的大草原，突然，火车剧烈地向后退了几下，又猛烈地向前冲了一段，然后又向后退。车厢里一片混乱与恐慌，在旅客惊恐的哭喊声中传出了枪声。我们被眼前的一切吓坏了，两个凶神恶煞般的匪徒，在只有四十英尺以外的地方举枪向我们瞄准。老师喝令我们赶紧蜷缩起来，我们惊慌地从命，缩在椅子下面浑身颤抖。”半个小时之后，一位车道工拿着油灯跑了过来。他向大家报告了发生了什么险情。原来火车上有5名匪徒，不仅劫持了火车，抢走了车上的一些金条，还杀死了火车司机，毁掉了火车的引擎。所以火车里的乘客要等待，铁路人员正派人通过一种叫“电报”的东西请求派另一位火车司机来驾驶。
留美幼童乘火车在7天之后终于到达了目的地，康涅狄格河畔的小镇。这就是他们今后留学生活和学习的地方。少年们从此开始了他们的留学生涯。
康州面积13023平方公里，是美国人口最稠密、最富有的州之一。康州有许多美国第一：首设博士学位（在耶鲁大学）；建造了美国第一艘16门大炮的主力战舰克伦威尔号；首创麻醉药；首创电话总机；首创汽船；首创棒棒糖、汉堡牛肉饼。1639年，康州首先创立基本法Fundamental Orders，确定每一位公民都有选举权。这部基本法已被公认为世界上最老的一部成文宪法。
话说1872年首批幼童赴美之时，中美外交关系尚未正常化，美国在中国派有公使，常驻北京，而中国在外却无使节。以幼童出洋肄业局正、副委员名义，常驻美国康州哈德福城，负责管理幼童事宜的分别是刑部候补主事陈兰彬和容闳。
到了1874年，李鸿章拨款美元四万三千元，授权容闳在哈德福城建造宽敞的三层楼房一座，楼上楼下二十余间房，作为幼童肄业局永久性的驻美总部，可同时容纳幼童出洋肄业局的所有人员，包括职员、教师和75名学生，内部设施齐全，有图书室、餐厅、厨房、宿舍及浴室。这是中国历史上第一个驻外常设机构。
其实，为了稳妥，早在1872年7月容闳便先期前往美国落实幼童留学安排事宜。他从旧金山登岸后，乘火车经华盛顿、纽约，来到母校耶鲁大学所在地康涅狄格州。最先拜访了波特(N.Porter) 校长与他当年的老师海德列(J.Halley )教授。经过波特和海德列介绍、又拜会康州教育署长罗索布(B.G.Northrop)。
如何安排好幼童在美的起居生活呢？
教育署长罗索布经过深思后，建议将30名幼童每两三人分成一组，寄居于美国能提供膳宿的家庭之中，这样幼童们既可以迅速掌握英文会话，又可以尽快融入美国社会。
容闳接受这一提议，开始进行安排。友好的当地居民对中国留学事业热心支持，最终有100多个美国家庭都表示愿意接纳中国幼童。幼童们在新家的膳宿等费用的支出全部由中国政府按期给付。