為了不斷提高教學質量，蔡元培還十分重視教師的科學研究工作。他曾指出：“一地方若是沒有一個大學，把有學問的人團聚在一處，一麵研究高等學術，一麵推行教育事業，永沒有發展教育的希望。”他把教學和科研作為高等學校的兩個職能，認為是並行不悖的。他認為教學與科研應是相輔相成，互相促進的；一個教員如果不從事科學的研究，則他的教學就難免不陷入抄發講義不求進步的狀態。在蔡元培的提倡下，這一時期北大文、理科教員中的學術研究取得了進展，對教學起了促進作用。如李四光關於中國第四紀冰川、地質力學理論等重要課題的研究，就是他在北大任教時開始進行並取得成就的。
蔡元培不僅重視課程建設以加強對學生的智育，而且還注意學生的全麵發展。大力提倡美育，就是蔡元培教育思想的一個重要特點。他認為教育的方麵，雖也很多，他的內容，不外乎科學與美術。他把美育作為德育的一個不可分割的部分，並且為了強調美育的重要，又把它和德、智、體諸育並列而稱之為“四育”。在他的倡導下，北大文科開設了《美學》和《美術史》課程。如1918年文科的國文門和英國文學門二年級，哲學門三年級等，都開設有《美學》課。1921年10月因沒有教員講授《美學》課，他即親自講授，並開始編著《美學通論》一書。此外，蔡元培還提倡學生注重音樂、書法、繪畫的修養，以培養對美育的興趣，陶冶高尚的情操。1918年他發起成立了音樂研究會，以研究中西音樂為宗旨，並聘請名樂師肖友梅為導師。1918年4月，他還發起成立畫法研究會，並為研究會撰寫“旨趣書”，聘請名家陳師曾、賀履之、湯定之、徐悲鴻等為導師。1922年8月，畫法與書法兩個研究會合並組成造型美術研究會，由蔡元培兼任會長。
蔡元培對美育的重視，也是在貫徹他的“以美育代宗教”的思想。這是蔡元培美育思想和教育思想的一個重要方麵，也是他針對封建迷信觀念和帝國主義利用宗教進行文化侵略而提出的一項進步主張。1917年8月，蔡元培就正式提出了這一主張。1922年3月，他進一步明確提出：（一）大學中不必設神學科，但在哲學科中設宗教史，比較宗教學等；（二）各學校中，均不得有宣傳教義的課程，不得舉行祈禱式；（三）以傳教為業的人，不必參與教育事業。並表示：“我的意思，是絕對的不願以宗教參入教育的”。所以北大完全沒有基督教青年會、孔教會一類的宗教組織和活動。
蔡元培還主張要培育學生“健全的人格”，體育應占有重要的位置。他認為研究學理，必要有一種活潑的精神，不是學古人‘三年不窺園’的死法能做到的。他極力矯正北大學生一向輕視體育的傾向，成立體育會等各種體育運動組織，增加設備。自1919年秋起實行新生入學體格檢查。他還仿照歐洲各國組織國民軍的辦法建立學生軍，對學生進行軍事訓練。規定軍事教育和其他體育項目，每周三小時，定為正式課程，與其他課程並重。
四
蔡元培在北大實行革新的另一重要方麵，是對思想自由、學術研究風氣的培養和提倡。明確提出他在北大“第一要改革的，是學生的觀念”。北大原來學風不正，學生多為升官發財而求學，他們不願進文、理科，而要入法科，認為“法科為幹祿之終南捷徑”。他們平日放蕩冶遊，無意於學術研究，卻醉心於運動官吏議員；有的甚而捧坤角，逛妓院，搞什麼“探豔團”之類的下流組織。為了改變學生的觀念，蔡元培曾多次向學生指出：“諸君須知大學，並不是販賣畢業文憑的機關，也不是灌輸固定知識的機關，而是研究學理的機關。所以大學的學生，並不是熬資格，也不是硬記教員講義，是在教員指導之下，自動的研究學問的”。他勉勵學生去掉科舉時代的習氣，抱定宗旨，為求學而來。為了達到上述目的，蔡元培采取引導的方法，把學生興趣引到學術研究上來。他除了積極延聘積學而熱心的教員，加強課程建設，以引起學生研究的興趣，還在1917年底創辦了文、理、法三科研究所，為畢業生和高年級學生提供研究高深學問的機會。此外，他還為學生研究學問創造各種有利條件。比如，重視辦好圖書館，並整頓擴充實驗室。蔡元培到校後即表示要盡力“籌集款項，多購新書”。要求做到“典籍滿架，自可旁稽博采，無慮缺乏”。這時購書程序采取由圖書委員會向教授征集應購之書單，再經審查確有必要後廣為采購。又如，興辦學報，使師生“提起學理的研究心”，並有“交換知識之機會”。1918年出版了《理科大學月刊》。1919年1月，創辦了《北京大學月刊》。蔡元培很重視學報的作用，認為“有了學報，學生必要發布議論，斷不能抄講義，必要於人人所知的講義以外求新材料，就不能不研究學理了”。再如，積極延請中外著名學者到校講演，開擴學生知識領域和“引起研究的興味”。在蔡元培的倡導下，校內經常舉辦社會科學和自然科學方麵的講演活動，由教授會以及各種學會、研究會發起組織。1918年2月，蔡元培曾與校內外一些學者發起成立學術講演會，校內外學者如梁啟超、章太炎、錢玄同、李大釗、馬寅初、李四光等都參加過學術講演活動。
值得注意的是，蔡元培十分注意把學生的課餘興趣吸引到學術研究方麵來，鼓勵學生組織各種學術研究團體。這一時期各係都組織了學會，如史學會、國文學會、哲學會、地質學會、數學會、心理學會等。還有的是屬於全校範圍或係際的學術性社團，如北大學術研究會、教育研究會、俄羅斯文學研究會、歌謠研究會、風俗調査會、考古學會、世界語研究會等。1917年11月組成的雄辯會，1918年10月成立的新聞研究會，以及1919年1月成立的哲學研究會，在校內和社會上都發生了較大影響。
由於蔡元培的熱心提倡和身體力行，北大一掃過去腐敗的校風，造成了濃厚的學術研究空氣。師生間問難質疑，互相切磋；著書立說，受到鼓勵；學術爭辯，各抒己見。這時在學術討論中有著良好的民主風氣，如蔡元培在他的《中國倫理學史》一書中，曾以“統攝諸德完成人格”來作為孔子所說的“仁”的定義。青年教員梁漱溟不同意這個見解，認為“仁”隻是人們直覺的、情感的本能表現，即孟子所謂的“惻隱之心仁也”。批評蔡的定義空洞籠統雖然表麵上無可非議，然它的價值也隻可到無可非議而止。又如，蔡元培著有《石頭記索隱》一書，對《紅樓夢》詳加考證，名其為“清康熙朝政治小說也。而胡適在他的《紅樓夢考證》一書中，把蔡著歸於”附會的紅學“一類，指責其考證為”笨的猜謎，走錯了道路。在學術觀點上，蔡元培和梁、胡之間雖然有分歧，但並沒因此影響他們之間的關係。這種學術民主的作風培育了學術研究的風氣。這時的北大，正如蔡元培所期望的成了共同研究學術之機關。
這時除了為數眾多的學術性團體外，在北大師生中還出現了許多具有鮮明政治傾向的社團組織。蔡元培積極提倡大學生應當有新的“世界觀與人生觀”，要革除科舉時代的觀念，要“發揚學生自動之精神，而引起其服務社會之習慣”。他曾指出：“大凡研究學理的結果，必要影響於人生。倘沒有養成博愛人類的心情，服務社會的習慣，不但印證的材料不完全，就是研究的結果也是虛無。所以本校提倡消費公社，平民講演，校役夜班與新潮雜誌等，這些都是本校最注重的事項”。正是從提高學生研究學術的興趣、培養學生服務社會的精神出發，他本著思想自由的原則，對這些社團都給予了直接或間接的支持。在五四運動前夕，校內的和以北大師生為主的革新社團和進步刊物已相繼出現，著名的如1918年10月成立的以北大學生鄧中夏、高尚德、黃日葵、許德珩等為骨幹的國民社；1918年12月成立的以傅斯年、羅家倫、毛子水、徐彥之等為骨幹的新潮社；1919年3月由鄧中夏、黃日葵、張國燾、許德珩等發起成立的平民教育講演團，在社會上和新文化運動中都發生過重大影響；國民社和平民教育講演團的許多成員，在五四運動中起到了中堅作用。這些進步社團都得到了蔡元培的熱情支持，像《新潮》反封建文化思想的宣傳，曾招致舊勢力的忌恨，一個安福係國會議員曾向教育部指控《新青年》、《新潮》等雜誌為“綱常名教之罪人”，要求取締；教育部長傅增湘曾致書蔡元培，指責《新潮》持論逾於學術範圍之外，蔡元培當即作書麵回答，為《新潮》作了辯護，保護了這個刊物。
與上述革新社團相對立的，當時校內的守舊派也建立了他們的社團組織。如1919年1月由劉師培、黃侃、梁漱溟等發起成立了國故月刊社。他們以篤守國粹為己任，攻擊新文化的傳播。《國故》上的文章，全用文言文寫成，不用新式標點。但在新思潮澎湃發展的北大，國粹家們已無力招徠看客，《國故》出了四期後就草草收場了。對於國故社一類的守舊團體，蔡元培本著學術思想自由的原則，在經濟上也給予了支持。
由於蔡元培的大力扶植，北大校內社團有如夜空繁星，刊物宛似雨後春筍，各種學說競相爭長。鳶飛魚躍，生動活潑。這種學術思想自由的原則，使北大成為當時全國惟一的一個百家爭鳴的學校。應該特別指出，這種思想自由、百家爭鳴的新局麵，不僅有利於資產階級新文化的發展，而且又在客觀上為馬克思主義的傳播開辟了道路。北大圖書館在李大釗的領導下，是我國最早擁有馬克思主義著作和社會主義文獻的一個圖書館；北大也是我國最早開設過馬克思主義理論課程的一個學校；同時北大也是我國最早出現研究馬克思學說團體的一個地方。應該說，北大成為我國最早傳播馬克思主義的陣地，五四時期在這裏成長出一枇中國早期共產主義者，並不是偶然的。誠然，促進馬克思主義在中國傳播並非蔡元培的本意，但他卻確實為此做了好事。
蔡元培在扶植社團、豐富學生課外生活的同時，還努力在師生中提倡道德修養。他認為任何挽救時弊的教育，“不可不以公民道德教育為中堅”。他常以砥礪德行的話勉勵學生，指出在道德敗壞、世風日下的社會中，“必有卓絕之士，以身作則，力矯頹俗。諸君為大學學生，地位甚高，肩此重任，責無旁貸。故諸君不惟思所以感己，更必有以勵人。苛德之不修，學之不講，同乎流俗，合乎汙世，己且為人輕侮，更何足以感人”。他在北大發起組織了一個以提倡培養個人高尚道德為宗旨的進德會，1918年6月開成立大會時，教職員中入會的有160多人，學生有300多人。蔡元培對教職員在校外言動雖取自由主義態度，但對那些行為失檢者則要求“不誘學生而與之墮落”。如果教員的行為有影響學生墮落的危險，則無論他們的學識如何淵博，也不姑息，決意解聘。對學生同樣不僅注重提倡個人道德的自我修養，同時也注意對學生的紀律要求。有一次，在北大西齋學生宿舍發生了一個男學生欺負女學生的事，蔡元培聽後大怒，痛斥了這個男學生，並召開學生大會，指出中國女子由於幾千年的曆史關係，有著某些弱點，男子對於這些弱點，決不應當利用，而是應當同情和幫助。結果，這個男學生被學校開除了。但蔡元培並沒有因此就對這個學生拋開不管，而是一直關心著這個學生的情況，並且曾幾次找他到自己的辦公室來談話。這樣熱切的關懷與不倦的教誨，終於把一個被人目為桀騖不馴的青年，感化得力求上進了。
蔡元培雖然在北大實際任職的時間並不很長，但對北大的影響是很深的。在這個期間，北大完成了有重大意義的改革，它成為五四時期新文化運動的中心，成為我國傳播馬克思主義的重要陣地；它點燃了徹底的不妥協的反帝反封建的五四愛國運動的火炬，發揮了先鋒的作用；它為我國學術文化的發展作出了一定的成績。這是北大曆史發展上的一個興盛時期。在這段時間裏，由於蔡元培對教育事業的熱忱，革新的勇氣和成就，使他的名字和北京大學緊密地聯係在一起，留下了深遠的影響。
蔡元培一生的大部分時間是從事教育事業，他在我國近現代政治思想和文化教育史上，是一位起過重要影響的人物。為了振興中國，他致力於提倡科學，培育人才。本世紀初期他在北京大學的單新，其意義已超出了一個學校的範圍。這種革新從基本的方麵說，是順應了時代發展的需要，並在一定程度上反映了發展教育的客觀要求，而在這方麵所體現出的大學教育思想和一些重要的做法，則是值得我們很好地總結和研究的。