咸丰十年（1860）春，攻破江南大营后，太平军随之深入江浙地区。江浙本为清廷财赋之区，这一地区的沦陷对清政府的震动极大。清廷数次下旨，要求曾国藩迅速带兵规复苏州、常州。清廷认为，“曾国藩规取安庆，顿兵坚城，即使安庆得手，而苏常有失，亦属得不偿失。为今之计，自以保卫苏常为第一要务”[1]。然而此时的曾国藩正坐镇祁门，以大半兵力围攻安庆、桐城，根本无力分兵规复苏、常。曾国藩转而选定他一向颇为赏识的李鸿章作为援沪的领袖。李鸿章受命后，即开始招募兵勇。因李鸿章曾在庐州办理团练六年，与当地团练组织有很深的渊源，因此组建淮军时，兵员主要从舒城、庐州一带旧有团练募集而来。两个月后以这些团练为基础，组建淮军数营。曾国藩另从湘军中拨出数营，并入淮军，凑成十三营，共6500人。同治元年（1862）正月二十四日集合于安庆，订立营制，是为淮军之始。随后，淮军分三批陆续进驻上海。
淮军初建时一切营制、器械之制皆仿照湘军，“公为定营伍之法。器械之用、薪粮之数，悉仿湘勇章程，亦用楚军营规以训练之，拨湘勇数营以助之”[2]。但淮军进入上海不久，即开始装备洋枪洋炮，使原有完全仿效湘军的营制发生了一定程度的变化。湘军营制，每营500人仅用抬、小枪120余杆，而至同治四年（1865），淮军已大部分采用西式洋枪，李鸿章称“臣军每营则用洋枪四百余杆，少亦三百余杆，洋药铜帽每开一仗则须数万斤”[3]。
淮军初建时使用的火器与湘军相同，只有鸟枪、抬枪和劈山炮。而这一时期的西方国家，由于技术革命的推动，在枪炮设计上完成了一系列重大改进。如枪管由滑膛改为线膛，增大了射程，提高了命中精度；点火方式也发展出触发式点火，比原来火绳点火和较晚的燧石点火更加简便快速，且不受天气的影响，较清军所用火器有着明显的优势。攻占苏、常后，太平军曾通过在沪的军火商，从洋人手中进口了大量洋枪洋炮，其中尤以李秀成部装备最多。李鸿章进入上海后，亲见李秀成所部“专用洋枪，力可及远”，因而得出淮军“惟有多用西洋军火以制之”的结论[4]。于是通过联络洋人代购，委托同僚采办，派人奔走于纽约、香港、广州、上海等国内外军火市场购买，淮军获得了大量洋枪洋炮，使装备得以迅速改进。同治元年（1862）八月，在淮军程学启部建成的一营洋枪队中，装备洋枪300多杆，劈山炮40尊。一年之后，李鸿章在准备部署攻打苏州时，淮军全军人数五万有奇，各营洋枪总计1．5万～1．6万杆[5]，平均约三人有一杆。到同治三年（1864）五月，淮军主力郭松林、杨鼎勋、刘士奇、王永胜四军1．5万人，装备洋枪1万余杆，刘铭传所部7000余人，洋枪4000杆。[6]到镇压捻军起义时，淮军陆师已5万余人，约有洋枪4万余杆，摒弃了大部分旧式兵器。
随着19世纪70年代西方各国军事工业迅速发展，武器技术得到质的飞跃。此时的李鸿章仍竭力追求外国新式武器，“闻外国有一器新出，一法新变，未尝不探求而写（放）［仿］之以教练将卒”。[7]洋枪陆续由前膛枪更新为后膛枪，洋炮则由前膛短炸炮更新为长炸炮、后膛钢炮。光绪三年（1877），又添购克虏伯后膛钢炮114尊，仿德制成立新式炮队19营。光绪十年（1884）将所部各营“一律操用克虏卜、阿摩士庄等炮，呍睹士得、哈乞开思、毛瑟等枪”[8]。这些枪炮的列装，使淮军的装备更为精利。
淮军在武器装备方面的变化，加速了原有编制的改变。正如王闿运所说，“淮军本仿湘军以兴，未一年，尽改旧制，更仿夷军”[9]。但到上海不久，便成立了洋枪小队。至同治元年（1862）九月，李鸿章首先在程学启所统三营中改一营为洋枪队，并在每哨中添加劈山炮二队。[10]此后淮军各营陆续将原有的抬枪、刀矛、小枪队改为洋枪队。每营所配洋枪多则400余杆，少则300余杆。到同治三年（1864）末江南范围战事结束时，淮军虽不像李鸿章所说全是洋枪队，但已有三分之二以上的部队改用洋枪，也可以说基本洋枪化了。[11]
由于李鸿章坚持“练军练器”，使淮军不仅超越湘军而成为清军最精锐的部队，比之太平军在武器装备方面也占有了压倒性的优势。李鸿章曾不无得意地说，“苏贼无劈山炮，专恃洋枪”，而淮军“遇贼交锋先以劈山炮拥洋枪队而行，屡获幸胜”[12]。改编后的淮军装备情况为：每营有洋枪28队，洋枪每人1杆，每队除伙勇外，11人持有洋枪，加上各哨官勇计20人，合计全营共有洋枪328杆，洋枪兵占全营战兵总数的71．6%。每哨编2个劈山炮队，全营共有劈山炮队10队，每队有炮4尊，全营共有劈山炮40尊，炮兵占全营战兵总数的26．2%。[13]尽管此时淮军所用洋枪仍系前膛枪，但已改为铜帽底火，射程与火力都数倍于旧式鸟枪。(www.xing528.com)
淮军各营除改用洋枪外，又进一步淘汰劈山炮，而改用洋炮。李鸿章到上海后，惊叹洋兵的“落地开花炸弹真神技也”，并在向西方学习过程中，逐渐领会到“西洋兵法以炮为主，枪为辅，煞有至理”[14]。同治二年（1863）正月，淮军亲兵护卫营，即张遇春的春字营中已有炮队200人参与战阵，这是淮军最早的正式炮队，成为中国炮兵制度的发轫。[15]其后淮军各大枝营头，先后建立起各自的炮队。同治三年（1864）五月，淮军程学启和刘铭传所部炮队，组建成专门的炮营。后又接管常胜军炮队600人。次年，淮军共组建开花炮队6营，计刘秉璋部1营，刘铭传部1营，罗荣光部1营[16]，刘玉龙部1营，余在榜部1营，袁九皋部1营，均装备了西洋开花炸炮。
淮军长夫之制仿效湘军，每营设180人，承担搬运弹药、军装、抬枪、劈山炮等杂役。李鸿章认为：“长夫之制有关兵事强弱，自湘、淮军转战南北，削平寇乱，其得力在于勇额足而拔队捷。勇额足则力厚，常以一营分扎两垒，故战守足恃；拔队捷则赴机迅速，不致贼退而兵始来，皆原于额设长夫分执粗重之役，不使勇力过劳也。”[17]武器装备和作战方式的改变，使淮军长夫的任务更为复杂和专业化，主要担负修筑洋式炮台、营垒和疏河、修路等工程任务，与西方早期的工程兵相似。淮军在武器装备和军事训练以及军兵种方面的“西化”措施，使它的战斗力强于其他清军，李鸿章曾这样夸耀，“敝军枪炮最多而精……是以所向披靡”[18]，在维护清朝统治方面，淮军起了特殊的作用，成为新军建立之前清廷最为倚重的一支部队。
几乎与装备的更新和营制改进相同步，淮军在进驻上海不久即采用了西式军事训练方法——即所谓“练洋操”。淮军刚到上海时，李鸿章即应英国海军提督何伯所请，将薛焕旧部千人交何伯选派英国军官在松江九亩地训练，练成后改为会字营。继之因法军要求代练，李鸿章从当地练勇拨出600人，交法国军官庞发在徐家汇（后改为高昌庙）训练，即为后来的庞字营。因担心外国教官“揽权嗜利”，“久则外国多方揽扰，渐侵其权，不容中国管带官自主，亦不肯绳勇丁以中国之法”[19]，不再将淮军拨交外国军官教练。
其后的淮军训练主要以聘请洋员担任教习为主。同治元年（1862）十一月，淮军刘铭传部聘请一名法国军官，在营中教练施放洋枪。同治二年（1863）后，李鸿章分令“各营雇觅洋人教练使用炸炮洋枪之法”，以至“传习日久，颇窥奥妙”。[20]先后有金思立、华乃尔、马格里、吕嘉、陆国费等20多名英法军官入淮军充任教习。这些外籍教官大多出自常胜军，只有少数教官由英法军官直接投效。光绪十年（1884），李鸿章又令驻德公使李凤苞在德国选雇德军退伍军官24人来华，到淮军各营教练枪炮技艺和西方战阵新法。这些洋教习带来的近代的军事训练思想和方法，使淮军军事训练向近代化跨越了一大步。
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