Tanzimat Fermanı'yla başlayan yenileşme sürecinde Bahriye Nezareti (1867) kurulmuş, Bahriye Mektebi'nin iyileştirilmesi ve buharlı gemilerin işletilmesi üzerinde durulmuş; çarkçı ve makinist teknik personelin yetiştirilmesine ağırlık verilmiştir. Sultan Abdülaziz'in donanmanın güçlendirilmesi konusundaki çabası 1877-1878 Osmanlı-Rus Harbi başarısızlığı ile sonuçlanmıştır. Bu başarısızlık ise donanma personelinin teknik talim ve terbiyeden uzak olmalarına, savaş stratejisini bilmemelerine bağlanmıştır. Bu sebeple Sultan II. Abdülhamid askerlerin küçük yaşta yetiştirilmesi için sıbyan taburlarını kurmuştur. Ders programı, disiplin anlayışı değişikliklerine gidilerek bahriye personelinin hakları ve görevleri Bahriye Kanunnamesi ile resmiyet kazanmıştır. Deniz ticareti üzerine Ticâret-i Bahriye Kanunları, Liman Nizamnamesi, Karantina Nizamnamesi, Fener Nizamnamesi, İşaret Kanunnamesi, Tahlisiye nizamnameleri ve Kalagoz nizamnameleri ile denizcilikte kullanılan logaritma cetvelleri hazırlanmıştır.
II. Abdülhamid döneminde Tanzimat reformları çerçevesinde yenilik yapılan alanlardan biri de kara ve deniz ticaretiyle ilgili konular idi. İhtiyaç duyulan kalifiye elemanların temini için ticaret eğitimi almış deniz personeli yetiştirmek üzere okullar açılmasına karar verilerek 1886'da Heybeliada'da Mekteb-i Fünûn-ı Bahriye-yi Şâhâne binasında bu kuruma bağlı olarak öğrenim süren dört yıl olan yatılı Kaptan ve Çarkçı Deniz Mektebi faaliyete başlamıştır. Bahriye nazırı yönetiminde idare edilen bu okulda nazarî bilgileri pratiğe dönüştürmek adına Tersâne-yi Âmire'nin tahsis ettiği bir gemi de bulunmaktaydı. On beş-yirmi yaş arası, Türkçe, hesap ve coğrafyayı bilen sıhhatli gençlerin başvurabildiği okula, kayıt için Bahriye Merkez Hastanesi'nden bedenen ve ruhen denizci olmaya uygun bulunduğu yönünde bir rapor zorunluydu. Toplamda öğrenci kapasitesi 100 olan okulun birinci senesinde, Türkçe, kıraat ve imla, ilm-i hesap, coğrafya, târîh-i Osmânî, sarf-ı Türkî, Fransızca, Resim, ameliyât-ı mellahiye ve cimnastik dersleri görülürdü. İkinci sene, müfredatında Fransızca, Rumca (seçmeli), hikmet-i tabîiye (fizik), cerr-i eskal (mekanik), geometriye giriş, üçgenler, kesirler, logaritmik işlemler, inşaat bilimi, genel tarih, Osmanlıca ve uygulamalı kaptanlık dersleri vardı. Üçüncü senede, Fransızca, Rumca (seçmeli), denizcilik bilimi (enlem-boylam hesapları, kerteriz, harita, iskandil, parakete gökyüzündeki değişikliklerin denizlere etkisi) rehnümâ-yı sefâin ve uygulamalı kaptanlık dersleri işlenirdi. Dördüncü senede ise Fransızca, Rumca (seçmeli), denizcilik bilimi, rehber-i derya, özel devletler hukuku deniz ticareti kanunnamesi, sahil fenerleri taarruzatı, men'-i müsademe nizamnamesi, uluslararası denizcilik işaretleri, gemi günlüklerinin tutulması, usûl-i defteri, uygulamalı kaptanlık dersleri ve cimnastik dersleri görülürdü.
Üç ayda bir bu derslerden sınav olan öğrenciler, her sene sonunda da Bahriye Nezareti'nce belirlenen bir mümeyyiz heyeti tarafından genel imtihana tâbi tutulurdu. Başarılı olan öğrenciler not ortalamalarına göre birinci ya da ikinci dereceden diploma alırlardı. İki sene sınavlardan başarısız olan öğrencilerin okul ile ilişikleri kesilirdi.
Tersâne-yi Âmire müfettişleri tarafından eğitim öğretimin niteliğini belirleme maksadıyla her yıl denetlenen okulda, uzman deniz subayları fen ve hukuk derslerinde istihdam edilirken, yabancı dil dersleri için dışarıdan hocalar getirilirdi. Bütün öğrencilerin üniformaları lacivert ceket ve pantolondan oluşurdu. Uygulamalı kaptanlık dersinde öğrenciler gemi işçiliğinden kaptanlığa kadar her aşamada görevlendirilirlerdi.
Okuldan mezun olan öğrenciler, Osmanlı sancağını taşıyan gemilerde dört sene boyunca kendilerinden sorumlu süvari ve başmakinistlerin gözetiminde stajyer çarkçı veya kaptan olarak çalışırdı. Stajyerlerin; gemilere sevk ve tayinleri Bahriye Nazırlığı tarafından yapılırdı. Osmanlı gemilerinde çalışan mezunlar, ticaret gemilerinin kazancından belli oranda hisse alırdı. Okulu dereceyle bitiren bir öğrenci belirli bir görev yılından sonra Bahriye Dairesi tarafından yapılan sınavda başarılı olursa ikinci dereceden kaptanlık ruhsatı alırdı.
Bu ruhsata sahip olanlar iki sene daha çalışıp olumlu kanaat almaları durumunda birinci derece kaptan unvanına sahip olurlardı. Bahriye Nezareti tarafından verilen bu belge ile kişiler, ticaret gemilerinde kaptanlığın yanı sıra kaptan okullarında öğretmen, donanmada kalagoz, nakliye gemilerinde kaptan ve liman reisliğinde çeşitli görevlerde istihdam edilebilirlerdi.
1884 yılında gündüz eğitim veren ve iki sınıftan oluşan Tüccar Kaptan Okulu (Nehârî Sefâin-i Ticâriye Kaptan Mektebi) açıldı. Bahriye subaylarının öğretmenlik yaptığı okulda, mezun öğrencilere sınav yapılmış ve başarılı olanlara ikinci ve üçüncü sınıf belgesi verilmişti. Bahriye Nezareti tarafından yapılan teftişlerden sonra gündüz okul kısmının yirmi yıllık faaliyetinin ardından kapatılmasına karar verildi. Mezunların ticaret gemilerinde iş bulamamaları üzerine Bâbıâli'ye verdikleri dilekçelerde; en azından donanmaya girme talepleri de karşılık bulmamıştı. Buna sebep olarak Mekteb-i Bahriye'nin de çok fazla mezun vermesi ve Tüccar Kaptan Okulu'ndan mezun olanların savaş gemilerinde çalışacak donanımda olmamaları gösterilmiştir. Bunun üzerine Bahriye nazırı tarafından şimdiye kadar yeterli sayıda mezun verdiği düşünülerek yatılı kaptan okulunun kapatılmasına karar verildi. Açıkta kalan öğrenciler ise Bahriye Mektebi'nin idâdî sınıflarına nakledildi (bk. Mekteb-i Bahriye).
1910'da Millî Ticâret-i Bahriye Kaptan ve Çarkçı Mektebi açıldı. Öğretim programı, Bahriye Dairesi tarafından hazırlanan okulda sınavlardan başarılı olan öğrencilere nezaret tarafından kaptanlık diploması verildi. 1916'daki öğretim programına göre öğrenciler on iki yıllık eğitimden sonra kaptanlık belgesini almaya hak kazanmak için uygulamalı dersler görmek ve denizlerde en az dört yıl fiilen görev yapmak zorundalardı.
Okulun ilk altı senesi ibtidâî, sonraki iki yıl ortaöğretim, geriye kalan dört yıl ise yükseköğretim kademesine karşılık idi. Okul ruhsatında kısmen âlî ve idâdî derecesinde olduğu yer alsa da mezuniyet belgeleri yüksekokul diploması olarak itibar görmemiştir. Öğretim programında, İngilizce'nin her sınıf kademesinde yer aldığı, lise ve devamında cebir, coğrafya ve hendesenin temel dersler olarak verildiği; kaptan ve çarkçı sınıflarında ise elektrik, gemicilik, uluslararası deniz hukuku, makine gibi fen derslerin ağırlıkta olduğu görülmektedir.
Denizlerde görev yapacak personelin gerekli talim ve terbiyeden geçirilmesi adına yapılan çalışmaların özellikle II. Abdülhamid döneminde yoğunlaştığı görülse de tam anlamıyla amacına ulaşamamıştır. Verilen kapitülasyonlarla birlikte yabancılarla rekabet edecek güce ulaşamayan Osmanlı Devleti, özel sektörü talebeleri deniz ticareti üzerine modern bir tarzda yetiştiren okullar açmaya teşvik etse de yeterli teknik donanıma sahip olmayan bu okullar başarıya ulaşamamışlardır.