Николай Иванович содействовал становлению начального образования – области, запущенной настолько, что во множестве селений отсутствовали даже элементарные школы первой ступени.
Но и на педагогическом поприще Пирогов оставался Пироговым – честным, бескомпромиссным, противостоящим цинизму, глупости и безнравственности чиновников. Его циркуляры по учебному округу были необычными. Попечитель откровенно делился впечатлениями от увиденного: «Метод преподавания естественной истории я нашел неестественным. Учитель не обращал никакого внимания на развитие наглядности и наблюдательности в детях… Он мало пользуется даже и тем собранием минералов, которые находятся при гимназии». Пирогов искренне хвалил учителей: «Я с удовольствием нашел одного младшего учителя, г. Абрамова, именно таким, какими бы мне желательно было видеть всех учителей… Его метода преподавания отличная. Он содержит целый класс в постоянном напряжении и старается уяснить ученикам, обращаясь к каждому с вопросами. Я приношу ему полную благодарность и прошу продолжать преподавание по пути, им проложенному».
Николай Иванович не одобрял доносов: «Безымянные доносы на состояние училищ… заставили меня обратить особое внимание на управление. Я убедился, что большая часть этих доносов несправедлива и основана или на личностях, или на одних подозрениях».
Пирогов считал, что «ребенок, не приучившийся напрягать свое внимание в низших классах, никогда не пойдет вперед, и деятельность его ума никогда не будет самостоятельною, если он не будет приучен вникать в слышанное и обдумывать заранее то, что сказать должен». Он считал, что главное в человеке – это способность вникать и обдумывать, самостоятельно творить умом.
Это Пирогов придумал литературные беседы, на которые гимназисты собирались раз в две-три недели, – один читал доклад, другие выступали с критикой. Темы учащиеся выбирали по собственному усмотрению, большей частью из литературы или истории. Педагоги участвовали в беседе на общих основаниях и привилегий не имели. Если приезжал сам Пирогов, то и он брал слово в прениях как рядовой участник. Докладчики с ним спорили. Когда один из гимназистов подготовил критический трактат «Что такое наши литературные вечера?», Пирогов с удовольствием дал ему слово для критики.
Николай Иванович понимал, как важно готовить учительские кадры. Он ратовал за учительские семинарии, но Святейший синод был за народных учителей из духовных семинарий. Правительство поддерживало синод и отвергало предложения Пирогова.