14 января 1701 года Петр издал указ об основании в Москве первого русского морского, или, как говорил царь, «адмиралтейского», училища. В указе говорилось: «Именным своим великого государя повелением быть Математических и Навигацких, то есть мореходных хитростию наук учению. Во учителях же тех наук быть Английския земли урожденным: Математической — Андрею Данилову Фархварсону, Навигацкой — Степану Гвыну да рыцарю Грызу; и ведать те науки всяким в снабдении управлением по Оружейной палате боярину Федору Алексеевичу Головину со товарищи, и тех наук ко учению усмотря избирать добровольно хотящих, иных же паче и со принуждением, и учинить неимущим во прокормлении поденный корм…»
Назначенные преподаватели осмотрели отведенное для школы помещение — и отказались от него: там нельзя было проводить практические занятия по астрономии и геодезии. «На том дворе учить тех наук учеников невозможно, — заявил Фарварсон, — для того что тот двор построен на месте низком, а надобно де тех наук двору потребну быть ради смотрения в совершенстве горизонта на месте высоком».
Тогда для школы была предложена башня Сретенских ворот, верхний ярус которой поднимался над уровнем Москвы-реки на 100 метров и там можно было устроить обсерваторию.
Четыре месяца спустя, в апреле, последовал новый указ, удовлетворяющий требованиям Фарварсона: «Сретенскую по Земляному городу башню, на которой боевые часы, взять со всяким палатным строением и с принадлежащей к ней землею под Школы Математических и Навигацких наук». С этого указа в истории Сретенских ворот начался новый и, пожалуй, наиболее яркий период, подтверждением чего служит тот факт, что само название Сретенские ворота вскоре было вытеснено новым — Навигацкая школа. Приспосабливая здание Сретенских ворот под школу, М. И. Чоглоков надстроил над палатами второго яруса, справа и слева от столпа, третий этаж, в котором были устроены классные комнаты и большой зал, названный Рапирным, для занятий фехтованием и гимнастикой. В нем же происходили различные заседания и ставились спектакли.
В верхнем ярусе башни была устроена астрономическая обсерватория, где разместили привезенные Фарварсоном астрономические инструменты, телескоп, часы и библиотеку. Учеников поселили частично в самой школе, частично на постоялых дворах в соседних Панкратьевской и Мещанской слободах.
Петр предполагал, что в Навигацкой школе будут учиться боярские, дворянские, офицерские дети. Он, правда, предвидел, что многие родители не захотят отдавать своих чад в учение добровольно, поэтому велел записывать «с принуждением». Но некоторые из бояр, не желая отдавать сыновей на опасную морскую службу, чтобы обойти царский приказ, поспешили определить их в Славяно-греко-латинскую академию. Узнав об этом, Петр рассердился и с солдатским конвоем отправил боярских недорослей в строящийся Петербург на тяжелые работы — забивать сваи. От царского гнева спасло недорослей заступничество адмирала Апраксина, и они вскоре были посланы на учебу за границу.
В создании Навигацкой школы большое участие принимал Яков Брюс. Поскольку ему, как пишет Снегирев, «Петр поручил все дела, касавшиеся до физико-математических наук, то, вероятно, сей математик устроил Сухаревское училище, вверенное потом шотландцу Фарварсону». Во всяком случае, программы преподавания наверняка создавались при значительном участии Брюса и самого Петра.
Полный курс Навигацкой школы складывался из трех ступеней, называвшихся классами. В низшем, или русском, классе обучали грамоте и элементарной арифметике; второй класс —
Были определены меры поощрения за хорошее учение: «искусным», то есть успевающим, давать «на прокорм» в день по пяти алтын (15 копеек), а иным по гривне (10 копеек) и меньше, «рассмотрев коегождо искусство учения».
Из казны поступили деньги на книги, бумагу, перья и на прокорм учеников. (Правда, не всегда деньги поступали вовремя, и руководители школы вынуждены были обращаться к начальству с просьбами и увещаниями. Например, такого рода: «Ежели школе быть, то потребны на содержание ея деньги, а буде деньги даваться не будут, то истинно лучше распустить, понеже от нищенства и глада являются от школяров многие плутости».)
Из кладовой Ивана Великого, куда его в свое время убрали из дворца, достали и передали Навигацкой школе большой медный глобус, некогда привезенный в дар царю Алексею Михайловичу посольством Генеральных Штатов Голландии. Для школяров была введена форма одежды на французский манер: кафтан, камзол, рубашка, чулки, башмаки и шляпа; старшим воспитанникам, кроме того, полагалась шпага.