По мнению В. А. Волковича: «основная задача воспитательной теории Пирогова: осуществление идеала, носителем которого является человек, путем борьбы, процесса жизненного делания добра во имя любви для лучшего грядущего, социального и культурного переворота. Отсюда вытекала центральная педагогическая задача предотвратить или, как минимум, насколько возможно отсрочить столь опасный и чреватый, по убеждению Пирогова, раскол личности, ее дуализм, выраженный им в известном противоречии Быть и Казаться. По Пирогову Быть осознавать себя самоценной и самодостаточной человеческой личностью, стремиться к идеалам Веры, Добра, Справедливости, Патриотизма. Казаться значит не жить полноценной самостоятельной жизнью, а играть, исполнять отведенную тебе роль».
Для Н. И. Пирогова это было, конечно, очень серьёзное решение. Ведь не только кардинально менялась сфера его профессиональной деятельности педагогика на медицину, но изменилось и её содержание. Как писал Н. П. Сакулин, «знаменитый хирург проникся чисто евангельской верой в воспитание и решается на настоящий жизненный подвиг: он круто порывает со своим славным прошлым и делается педагогом».
Н. И. Пирогов принял предложение министра народного просвещения А. С. Норова по настоянию Великой княгини Елены Павловны и Великого князя Константина. Николай Иванович в письме верному другу баронессе Ф. Э. Раден так изложил свое кредо: «Я от своей независимости и от своих убеждений не отказываюсь. И ничего не ищу. Если действительно желают, чтобы я мог быть полезным, то пусть меня не останавливают на полпути; этими полу-путями я следовал уже много раз: теперь я не хочу больше действовать против своей совести и своих убеждений; для этого я может быть слишком хорош, может быть слишком глуп».
Как ёмко написал А. Н. Острогорский, «на свой пост педагога-администратора Пирогов пошёл, чувствуя себя миссионером, учителем жизни, проповедником высокой и святой идеи, почерпнутых из уроков и из земной жизни Богочеловека». По словам Н. С. Державина: «На педагогическом поприще Пирогов явился, как общественный деятель с ясным, точным и определенным миросозерцанием, с готовыми решениями по всем мельчайшим вопросам педагогической практики и притом с решениями не шаблонными, но глубоко продуманными и оригинальными».
Сохранились письма Н. И. Пирогова, где он описывает свое душевное состояние в связи с назначением. А Великому князю Константину Павловичу он писал: «Как отец и как русский я постигаю всю важность воспитания для нашей земли и искренне желаю его видеть основанным не на одних временных потребностях страны, но на началах более глубоких и верных».
Ещё 4 января 1856 года, вскоре после возвращения с Крымской войны, Николай Иванович подал рапорт об уходе из Медико-хирургической академии, мотивируя это своим «расстроенным здоровьем и домашними обстоятельствами». В июле 1856 года был подписан приказ об увольнении Пирогова, что совпало с публикацией «Вопросов жизни» и предложением министра народного просвещения принять должность попечительства учебного округа и чин тайного советника, что соответствовало званию генерал-полковника.
В 1856 г. Пирогов ушёл из Медико-хирургической академии, получив пост попечителя Одесского учебного округа, который занимал в течение двух лет. Административно-педагогическая деятельность Н. И. Пирогова была насыщенной и плодотворной. Он содействовал работе педагогических советов учебных заведений, принимал меры по совершенствованию преподавания иностранных языков, поощрял творчество и самообразование преподавателей, заботился о расширении педагогического образования (учредил педагогическую семинарию при Киевском университете), уделял специальное внимание улучшению качества преподавания в частных женских школах-пансионах, учреждал первые воскресные школы, противодействовал сокращению университетской автономии.
Он настаивал на коллегиальных началах управления учебными заведениями, выступал за предоставление педагогическим советам гимназий прав в отношении корректировки программ, направленных на развитие у учащихся первоначальных основ мышления и наблюдательности путем обучения родному языку, счету и, в частности, развитие наблюдательности путем наглядного обучения в духе Песталоцци. В своей статье «О наглядном обучении» Николай Иванович раскрывал способ наглядности в преподавании естественных наук, считая, что: «Вообще, главная обязанность педагога заключается преимущественно в том, чтобы науку излагать не столько для самой науки, сколько для развития, посредством науки той или другой умственной или душевной способности. Естественное и должно именно служить к развитию наблюдательной способности у ребенка, начинающего знакомиться с окружающей его природой. Надобно приучить с ранних лет и его глаз, и его осязание к отчетливому отыскиванию различных признаков, характеризующих естественные тела; дайте ему в руки минерал, растение, животное и спрашивайте его, что он видит и что он находит особенного; заставьте его найти и описать различие между тем и другим телом, и задача ваша будет разрешена, цель будет вполне достигнута» (Пирогов Н. И. Избранные педагогические сочинения).
Главное в воспитательной работе, чему Н. И. Пирогов придавал решающее значение, это намерения, жизненные цели и задачи, какие ставят себе воспитатели в семье и в школе, согласованность семьи, школы, общества и государства в этих целеустремлениях. При этом он дал ряд ценнейших соображений по методике воспитательной работы.
Однако, проповедуемые Николаем Ивановичем идеи воспитания и просвещения вызвали агрессивное неприятие со стороны чиновников, отвечающих за школьное образование.
Либеральная деятельность его в качестве попечителя учебного округа вызвала у одесского генерал-губернатора подозрение в свободомыслии и подрыве авторитета властей. Н. И. Пирогов был переведен в Киев на должность попечителя Киевского учебного округа. Здесь он продолжал улучшать работу школ, постоянно посещал не только средние школы, но и высшие учебные заведения, проводил встречи с педагогами, учениками, вникая в сущность проблемы школы, индивидуальности ребёнка.
Н. И. Пирогов выступал против ранней специализации детей, сужающей их кругозор и тормозящей их нравственное развитие. Он указывал на необходимость широкого общего образования как основы профессионального обучения. Для него было аксиомой, что каждый учитель школы любого уровня только тогда отвечает своему назначению, когда одновременно с преподаванием он воспитывает учеников. Каждый наставник должен прежде всего усвоить, по его словам: « что наука нужна не для одного лишь приобретения информации, в ней есть иногда глубоко, и поэтому для поверхностного наблюдения незаметно, другой важный элемент воспитательный. Кто не сумеет им воспользоваться, тот не знает всех свойств науки и выпускает из своих рук тот рычаг, которым можно легко преодолеть большие трудности». (Пирогов Н. И. Избранные педагогические сочинения).
Н. И. Пирогов предложил новый проект школьной системы, направленный против сословной школы. Свою школьную систему он строил по принципу единой школы. Главным для педагога, по мнению Н. И. Пирогова, является профессиональная подготовка, знание предмета, методики его преподавания и отношение к своим обязанностям, к детям. Важен внутренний мир и личный пример учителя. В своих трудах он чётко выдвигал следующие требования к учителям и их методам преподавания: опытный учитель должен уметь активизировать внимание и развить интерес к учебному материалу, а это, по мнению Николая Ивановича, главное для успешного обучения. Разрабатывая новую школьную систему, ученый во многих педагогических трудах особенно большое внимание уделял, кроме содержания обучения, также его формам и методам, подчеркивая, что надо знать не только то, чему учить детей, но и как учить.
Установки педагога о значении наглядности как активного метода в обучении и необходимость сочетания слова и наглядности не утратили своего значения и сегодня. Такой подход применяться педагогами должен прежде всего, т.к. он способствует развитию мышления учащихся, их способностей и интересов, формированию навыков самостоятельной работы.
Он был озабочен развитием у учителей внимательного, чуткого отношения к учащимся. При этом требовал от учителей «при обсуждении каждого поступка» учащегося не формально юридического отношения, а «хорошо вникнуть в те обстоятельства», которыми вызывается поведение ученика. В этих целях Пирогов предлагал воспитателям завести у себя карманные журналы, в которых бы они отмечали, с надлежащей подробностью и только для себя, все замеченные ими поступки учеников, их образ мыслей и т. п.
В отношении телесных наказаний Пирогов был последователем Дж. Локка, трактуя телесное наказание как унижение ребёнка, наносящее непоправимый ущерб его нравственности, приучающее его к рабскому повиновению, основанному лишь на страхе, а не на осмыслении и оценке своих поступков. Рабское повиновение формирует натуру порочную, ищущую возмездия за свои унижения. Н. И. Пирогов полагал, что результат обучения и нравственного воспитания, действенность методов поддержания дисциплины определяются объективной по возможности оценкой учителем всех обстоятельств, вызвавших проступок, и назначением наказания, воспитывающего его. Он считал, что иначе оно тормозит нравственное воспитание детей, сужает их кругозор; осуждал произвол, казарменный режим в учебных заведениях, бездумное отношение к детям.