Шестая и седьмая главы «Заветных мыслей» — «Об образовании, преимущественно высшем» и «О подготовке учителей и профессоров». Диапазон проблем среднего и высшего образования, по Менделееву, простирается от физиологических (на основании изучения возрастных особенностей юношей он указывает на оптимальный для усвоения университетского курса период — с 16 до 20 лет, пока не заговорили «естественные потребности»; кроме того, ученый связывает рост университетских беспорядков с появлением в аудиториях возрастных, бородатых студентов) до целеполагающих, что находит свое выражение в разработке базовых принципов обучения, вплоть до соотношения объема конкретных и абстрактных знаний. После философского и исторического экскурса в суть образования Дмитрий Иванович излагает свое видение российской высшей школы.
Во-первых, эта образовательная ступень должна быть доступна в равной степени всем, кто способен (но ни в коем случае не всем желающим) на нее подняться: выпускникам гимназий, духовных семинарий, кадетских корпусов и реальных училищ. Во-вторых, учреждение и содержание вузов должно быть прерогативой и первейшей обязанностью правительства (законы, уставы и утверждение ведущих профессоров), а содержание учебного процесса и руководство институтом или университетом должно быть передано совету ведущих профессоров, который будет избирать ректора из числа своих членов. В третьих, все ведомственные учебные заведения (духовные, военные, морские, сельскохозяйственные и пр.) должны быть объединены по родственным признакам (например, лесная академия с сельскохозяйственной), что избавит учебный процесс от однобокости и даст существенную экономию от упразднения одинаковых кафедр и учебных департаментов в министерствах. Далее автор обосновывает необходимость для каждого ведущего профессора иметь собственный штат ассистентов, лаборантов, хранителей коллекций, являющихся его научными единомышленниками. Это, по мнению Менделеева, создаст не только выгоды для преподавания, но и продуктивное поле научной полемики, в которую будут вовлекаться и студенты. Дмитрий Иванович предлагает также разделить учебные предметы на основные (их должно быть немного, и они должны преподаваться «первосортными» профессорами) и дополнительные (их сравнительно легко можно постичь путем чтения книг и ближайшего знакомства с действительной жизнью). Он разрабатывает достаточно изощренную систему аттестации, дающую возможность выявить (и указать в дипломе) уровень подготовки выпускника. Серьезным инструментов повышения качества образования Менделеев считает стипендии и всякого рода пособия. По его мнению, все выплаты должны попадать в руки только успешных студентов и только под расписку — при условии постепенного их возврата после выпуска из учебного заведения.
Одно из самых интересных предложений Менделеева связано с подготовкой будущих профессоров, также именуемых им наставниками. Высказав предварительные замечания относительно благотворности общения студентов разных специальностей (на примере Главного педагогического института, давшего большое количество профессоров) и раскритиковав длившуюся много десятилетий практику «приуготовления» русских профессоров в Европе, Дмитрий Иванович в седьмой главе разворачивает перед читателями довольно неожиданный, но всесторонне обдуманный им проект училища наставников. Прежде всего он полагает, что это должно быть закрытое учебное заведение, принципиальным достоинствам которого (на примере родного института) он посвящает одну страницу за другой. Кроме преимуществ, которые Менделеев находил в подобном типе учебных заведений (в нашей книге о них уже говорилось довольно подробно), автор приводит еще один аргумент — необходимость защиты студентов от участия во внутренних беспорядках. К этому времени Менделеев уже твердо убежден, что студенческие волнения возникают «под влияниями, совершенно чуждыми России и пришедшими из-за границы». И здесь, в своем проекте, он не упускает возможности подробно рассказать историю из своей профессорской практики, в ходе которой всплыл факт, что подстрекательские письма и средства для бунтарей поступают из-за границы даже не от русских эмигрантов, а от каких-то «неизвестных, никогда не подписывающихся лиц». Но закрытость училища наставников — не единственное средство для сохранения идеологического целомудрия его питомцев. Расположение русского Гейдельберга должно быть уединенным: «По отношению к месту, пригодному для обсуждаемого высшего учебного заведения и так удаленному от столиц, чтобы в нем могли слагаться самостоятельные русские силы, скажу только то, что, по моему мнению, его надобно искать вблизи географического центра России, т. е., мне кажется, где-то на правом берегу Волги, в том месте, где она вниз от Казани становится уже могучею рекой, на которой всегда суждено быть промышленно-торговому русскому движению вперед. Со своей стороны, я считал бы наиболее удобным избрать место на возвышенном берегу Волги, где-либо вблизи небольшого городка…» По своему обыкновению Менделеев прилагает к проекту все выкладки относительно устройства училища — от принципов формирования профессорско-преподавательского корпуса до расчета сумм, потребных для возведения и обустройства всех необходимых зданий, прокладки дорог, а также содержания студентов и педагогического персонала. Размышляя об источнике средств в пору войны, которую он уже именует «тяжкой» (шестая глава была закончена 16 июля, перед началом осады японцами Порт-Артура), и теперь явно сомневаясь в реальности контрибуции, Дмитрий Иванович без всякой воинственности пишет: «Оно, пожалуй, даже и лучше — расти просто из нутра; будет хоть помедленней, но покрепче и здоровее. Способов-то хватит».