В 1720 году для строительства новых заводов Петр I направляет на Урал своего соратника Василия Татищева, сейчас более известного в качестве автора капитального труда — "Истории Российской". Именно с деятельностью Татищева, выдающегося организатора и ученого-энциклопедиста, связан "золотой век" школьного образования на Урале, начавшийся в 20-х годах XVIII столетия. В то время в России не было системы профессионального обучения, знания передавались от одного мастера к другому. Эта традиция в основном поддерживалась владельцами частных заводов, которые не считали создание школ приоритетной задачей (хотя, конечно, прямые указания царя выполнялись, невьянская школа тому пример). Татищев же был человеком иного склада, чем Демидов, он получил хорошее образование в Европе (обучался преимущественно инженерному и артиллерийскому делу, также изучал горное дело) и, подобно самому Петру I, понимал необходимость организации именно системы специального образования.

Весной 1722 года на Уктусском и Алапаевском заводах по инициативе Татищева открылись словесные школы, в которых обучали чтению и письму, а в Кунгуре и на Уктусском заводе — цифирные. Сначала горному делу предполагалось учить детей дворян, но желающих среди них не нашлось, так что правительство разрешило набрать детей разночинцев. Учителями, в частности, были выпускники Артиллерийской школы, получавшие вместо жалования мзду от зажиточных родителей учеников. Общее число учащихся в четырех школах достигло 104 человек — очень приличный набор, учитывая традиционное нежелание многих родителей отдавать своих детей, поскольку они отрывались от дел по хозяйству. Справедливости ради отметим, что обучение в школах считалось формой повинности — то есть государство в лице Татищева принуждало к учению. В то время дети рассматривались в значительной степени как собственность родителей, как рабочая сила, и власти это учитывали: ученикам, отцы которых зарабатывали в год менее двенадцати рублей, устанавливалось жалованье. Кроме того, ученикам говорили, что окончившие курс не попадут в солдаты и матросы. Неизвестно, правда, насколько точно эта льгота соблюдалась.

Постепенно центром горнозаводского образования на Урале становится Екатеринбург, основанный Татищевым в 1723 году. Летом 1725 года в цифирной и словесной школах города обучались 95 человек, большую группу которых составляли дети плотников, каменщиков, кузнецов, а также мастеров молотовых дел, доменных, угольных и др. В 30-х годах благодаря усилиям Татищева в Екатеринбурге открылись немецкая и латинская школы, а также школа черчения и рисования. К 1738 году общее число учеников в городе достигло 249, а по всему Уралу — 654 человека. Конец 30-х и начало 40-х — пик развития системы горнозаводского образования: по всему Уралу действовало более десятка крупных школ с уже сложившейся учебной программой, включавшей в себя производственную практику, что особенно важно с точки зрения подготовки квалифицированных специалистов. Под руководством мастеров учащиеся цифирных школ работали в токарных, гранильных, чертежных мастерских. Программа обучения немецкой и латинской школ включала в себя, кроме языка, арифметику, геометрию; преподавалось столярное, токарное, паяльное дело. Учащихся екатеринбургских школ, не имевших в городе жилья, селили в специально организованный трактир. Помимо руководств по общим предметам, появились и специальные учебники по теории и практике горного дела — первый из них составил немец (по другим сведениям, голландец) Георг Генин, друг и соратник Петра I. Труд Генина, называвшийся "Генералом-лейтенантом от артиллерии и кавалером ордена святого Александра Георгием Вильгельмом де Генниным собранная натуралии и минералии камер в Сибирских горных и завоцких дистриктах, также чрез ево о вновь строенных и старых исправленных горных и завоцких строениях и протчих куриозных вещах абрисы", включал описание Уральских и Сибирских заводов, сведения об их сооружениях, технологиях, об организации производства. "Абрисы" использовались в заводской практике, при обучении в горных школах.

Родители, желающие отдать детей в школу, должны были подать челобитное "доношение" в канцелярию Главного правления заводов. Одно из таких "доношений" было подано в 1736 году от солдата Ивана Ползунова — с просьбой принять его семилетнего сына (тоже Ивана) в словесную школу в Екатеринбурге. После ее окончания в 1742 году будущего изобретателя первой в России паровой машины определили в ученики к главному механику уральских заводов Н. Бахареву, у которого Ползунов изучил механику, расчеты, чертежное дело, работу заводских машин и металлургическое производство. Карьера Ползунова складывалась довольно удачно — начальство оценило способности молодого специалиста и поручало ему самые разнообразные задачи, как технического, так и организационного плана. Паровую машину изобретатель построил в 1763 году, будучи механиком на алтайских горнорудных и металлургических заводах. Использовалась она мало и после смерти Ползунова оказалась ненужной. Ныне имя изобретателя носит Уральский государственный колледж, ведущий свою историю от горнозаводской школы Екатеринбурга.