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长安军营的课程除了军事科目，还设有自然科学和社会科学课程，这方面的科目逐步展开，视师资和教材的进程而定。为此，从汴京和社会各界请来专业人士授课。田耕雷教天文地理，汪国机教物理机械，公孙胜教奇门之学，泉州的来人教数学，西北本厝还有若干人士受聘教授诸般科目。
刘通给少年班上课，重点讲述新知识新理论。他的课充满奇情异趣，上至茫茫宇宙，下至飘飘落叶，奥妙无穷，虽神奇但不神秘，虽繁复但不芜杂。其中许多内容，对后世的人们来说，稀松平常，对古人而言，却是了不起的学问。
受时代的局限，刘通所授不宜太过超前，大多为当世所能感知或能够以逻辑推理出来的结论。当然，一些知识难免是要超出时代较远的。天文地理、数理化、逻辑学，无不具有开启民智，弘扬科学之效。刘通所授，深入浅出，旁征博引，趣味盎然。孩子们在新的知识殿堂里徜徉，在求知的欲望中感受知识的魅力和科学的力量。
刘通所讲的内容存在一个重大隐患，后来终于引出麻烦。这个隐患就是，各门课程当中所隐含的朴素唯物主义思想。古代皇权至上，神权为皇权服务，皇帝受命于天，是真龙天子。唯物论否定神话，矛头指向神权，危及皇权的理论基础，这是大忌。刘通时刻警惕，刻意回避，还特意隐去直观的唯物论，更没有直接传扬辩证唯物主义哲学。但是自然科学的传播，必然要跟迷信思想发生摩擦，到了一定阶段就要总爆发。
尽管刘通对人事的改良慎之又慎，缓之又缓，但是随着改革的深入，触及了士族官僚阶层深层次利益的时候，他们爆起发难，以其发布异端邪说、勾结外番为引子，罗织罪名，要将他拉下马。徽宗疑忌，派员到西北调查，改革停滞，课程停止，新的事业几乎半途而废。这些本来就在预料之中，但没想到来得那么早。此是后话。
在刘通的总体规划中，改制改良本着以军事打头，经济紧跟，政制推后的方针。军事举措，一是创建长安军营，传播新的军事理念；二是发展火器、弓弩；三是裁撤步兵，增建骑兵；四是策动和招揽辽夏军民。
长安军营已经起步，火器弓弩的改良和发展提上议事日程。把汴京火器坊的技师、工部的专业人士请到西北，共同研究武器的改良和制造，造出一批，装备一批，训练一批。火器方面，研制新式火药，试验掷弹筒和地雷的威力，不断加以改进。古人有鸟铳和土炮，等钢材炼出来后，开始试验较高级的火枪火炮，西方早期有前膛枪炮，后来发展出后膛枪炮。
关键有几个问题：枪管、炮管的质量，枪炮的机械构造，子弹炮弹的制造技术。高级子弹和炮弹目前难以制造，因为火药还不够先进，延时引信技术尚待提高；枪炮的构件同样难以制作，因为缺少先进的车床。尽管如此，火枪火炮的研制仍需进行，早一日成功，早一日受益。在目前情况下，类似近代的火枪和火炮是可能制造的。
火器的试验，也有一个牛人，这人就是凌振，绰号轰天雷，东京甲仗库副使炮官，当代天下第一个炮手。刘通将他调到西北，提高其待遇和职务，由他主持火器的试验。无论如何，对军事科技的投入都要予以倾斜。眼下虽然无法造出火枪，但初级火炮的制造是有希望的。
刘通给火器人员提起过更为高级的火药，威力更大的黄色炸药，令火器技师们艳羡不已。当前，没有化学基础，要想从甘油当中提炼硝化甘油，形成黄色炸药苦味酸，是不可能的。看来从欧洲引入实证科学，促进东西方科学文化的交流，很有必要。
阿拉伯数字和字母，经过刘通的宣传和推广，在科学研究领域，已为越来越多的人所认同。阿拉伯数字，则为大众所欢迎。于此同时，就是标点符号的推广和运用。刘通首先在长安军营试行，然后在军中和官署推广。标点符号非常简单，易学易用，原本就有一些古人在使用句号、逗号来断句的了，只不过尚未普及。而今刘通推广和使用标点符号，阻力并不会太大。
北方地势开阔，适合骑兵作战。辽夏人口少于宋国，骑兵却远多余宋国。幽云十六州割让给辽国以来，中原失去马场。西北战事连绵，无法顺利养殖马匹。而今二国停战，正当抓紧时机豢养。从辽夏、西域一带引入马种，聘请少数民族人士传授马经。此外，以粮食、丝绸、茶叶、铁器从辽夏、西域换回良马，组建骑兵。兵贵于精，而不贵多。裁撤淘汰的兵员开支，用于建设精兵，提升战力，两相适宜。裁汰的军兵，暂时参与屯田，将来可以就地转民，也可以回原籍去，悉由自愿。
军事的发展有赖于经济的支持，农牧工商诸项，试验试行新的举措。
首先是制定政策，固定税赋。徽宗中后期，每每增加赋税，国库一空就提税，一提税就压抑经济发展，经济一压抑则更难收税，然后又提税，如此恶性循环。政和、宣和年间，光酒税和盐税，一年内就有提了几次的。这种朝令夕改，年中年尾异于年头的做法，大大阻碍经济的正常发展。广大民众无所适从，对未来不敢抱有希望，谁知道一年的辛苦够不够交税呢？唯有固定税赋，才能激发民众的积极性，让人们有个盼头。朝廷若能获得赋税，充实府库，自然不会过于苛责。
其次是鼓励工商，出台优惠措施。新的实业一年内收低税，二年后再收正常税。引导和鼓励民间集资发展新旧实业，资金不足的，还可向官府借贷，以其固定资产作抵押。此外，吸引外地商人前来投资，盘活市场。不管是宋商，还是外番商人，一视同仁，不搞歧视性政策。
第三，重视农牧业的发展。一是寻找和引进人才，提高薪金，奖励改良和改进新品种。农技人员大有用武之地，一年之后，唐赓从京东来到西北，主持西北的农业工作。二是兴修水利工程。官府组织，民众出力，富余的军士正好一同参与水利工程建设。三是引进新的品种和作物。新疆和西域一带已有棉花种植，刘通派人到西域取回棉花种子，请来技术人员，在西北试种，成功以后予以推广，同时发展棉布纺织业。平原峡谷适宜稻谷作物的生产，山区养殖牛羊马匹、种植药材和其他经济作物，着力提高农牧业的产量和熟茬。
第四，发展冶金业。西北矿产丰富，大有可为。一是由汪国机等人组成科研小组，改进生产机械，探索新技术，提高冶炼水平，进行专业化建设。二是筹措资金开发新的冶炼基地。三是培训和推广冶炼技术，将沈括的梦溪笔谈和白话梦溪新书等科技读物下发到冶炼场和手工作坊，组织民间工匠学习。
军事转轨，经济起步，西北大地步入了新的发展阶段。百废待举，百业俱兴，各行各业逐渐呈现出新的面貌。