“倒過來”教學法
著名橋梁專家茅以升早年留學美國，上世紀20年代初回國後即從事橋梁工程和教育工作。他在幾個學校任教時，重啟發不重灌輸，鼓勵學生提出根本性的問題由老師回答，用“學生考老師”的方法組織教學。他根據學生所提出的問題的難易程度評分：凡提出問題有意義的和比較深的就多給分，反之則少給分；難度最高、意義最大，並且能夠難倒老師的，評為第一名。有一次，有個學生提了個問題，茅以升一時答不上來，他當場給這個學生打了個滿分。第二天，他研究後重新作了回答。
采用這種“學生考老師”的“倒過來”的教學方法，極大地調動了學生們提問題的積極性，從而使學生加深了對課程學習內容的理解，學得認真、紮實、牢固。學生們的各種疑難問題、意義重大而深遠的問題接踵而來，絡繹不絕，老師常常被提問難住。而這些問題有的也就成了他的或他與學生的科研課題。
新中國成立後，茅以升長期任鐵道科學研究院院長和全國科協領導工作。他積極組織支持和致力於科學普及活動，熱情關懷兒童和青少年愛科學、學科學、用科學。他經常勉勵兒童和青少年，學習要“博聞強記，多思多問，取法乎上，持之以恒”。茅以升一反常規，采用“倒過來”的教學法，正是他倡導的堅持不懈、孜孜以求地鑽研探索，決心攻克科學堡壘的精神的體現。
致力工科教育
自1920年起前後約三十餘年，茅以升在教育戰線上傾注了不少心血。他曾出任東南大學、河海工程專門學校、北洋大學、唐山工學院等多座大學校長，立基創業，功績顯著，是知名的教授和傑出的教育家。
茅以升在各校任職期間，對校務管理、學校體製、課程設置、教學設備、科學研究、學術活動、教學作風、學生工作和校園管理等，都親自過問，並作了重大改進。
他在教學工作中，治學嚴謹，實事求是，素以認真、嚴格、誨人不倦著稱。授課時講求概念清楚，邏輯嚴密，注意深入淺出，根據學生的知識水平，用事例解釋理論概念，力求講清每一理論原則的實踐意義，使學生透徹領悟，融會貫通。課外與學生交流，盡心輔導，並征求意見，以改進教學。
他不斷研究和改進教學方法。他認為教師的責任不僅是授業，更重要的是培養學生自力學習、自力研究的習慣和能力。他反對把學生當作“受體”的灌注式教學，實行啟發式教學，使學生成為“主體”。他以自己的治學經驗“博聞強記，多思多問，取法乎上，持之以恒”要求學生。他獨特的教學方法是通過“考先生來考學生”。每次上課的前十分鍾，先指定一名學生，讓他就前次學習課程提出一個疑難問題，從學生所提問題的深淺，可知他對課程是否作過深入的鑽研和探討及領會程度。問題提得好，或教師都不能當堂解答的提問者，給滿分。如提不出問題，則由另一學生提問，前一學生作答。此法推行後，學生由被動學習變主動學習，學習思想極為活躍，學業大進，深受學生歡迎。同時，學生所提問題，能使教師受到啟發，起到教學相長的作用。著名教育家陶行知曾親自帶領教育科學生來聽茅以升的課，對他的教學方法評價很高，認為“這的確是個嶄新的教學上的革命，是開創了我國教育的一個先例，值得推廣”。
茅以升認為舊教育的弊病是理論與實際脫節，通才與專才脫節，科學與生產脫節，片麵追求理論教育的“質”，嚴重忽視培養人才的“量”。他於1926年在上海交大30周年紀念刊和《工程》雜誌上發表《工程教育之研究》的論文，批判理論脫離實際的歐美教育製度，呼籲建立適合我國現狀的教育製度。主張“先授工程科目，次及理論科學，將現行程序完全倒置”。並且從學製、招生、課程、考核、教授、實習、服務等方麵，提出大破大立的改革方案。中華人民共和國成立後，他認為為新社會培育人才，更應進行教育革命。1949年至1950年，他撰寫專論《教育的解放》、《習而學的工程教育》等，強調按照人的認識規律，由感性知識入手，進而傳授理性知識，先讓學生“知其然”，而後逐漸達到“知其所以然”，從而把理論與實際、科學與生產、讀書與勞動、學校與現場緊密結合起來。1962年，茅以升將自己的教育思想係統整理寫成《建設一個為社會主義服務的教育製度》，在全國人大常委會小組會上發言，受到周總理高度評價。
此外，他還強調要努力提高全民族的文化和科技水平，投身科普工作，抓業餘教育和科技人員的繼續教育。他重視教育、重視培養人才，幾十年如一日，鍥而不舍、嘔心瀝血，直至生命的最後一刻。
高等教育思想
茅以升早年長期從事高等教育工作，先後出任南京東南大學工科主任、南京河海工程學校校長、天津北洋大學校長和交通大學唐山工程學院院長，解放後曾任北京中國交通大學校長，積累了豐富的高等教育經驗。他早在上世紀20年代發表的《工程教育之研究》一文影響極其廣泛，其後，《教育的解放》、《習而學的工程教育》、《工程教育的方針與方法》、《工程教育中的學習問題》等專論又相繼問世，真知灼見蘊納其中，形成了他自己的高等教育觀。