保甲法实施于熙宁三年（1070），最初只是在京师开封推行，后来逐步扩展到京东路、京西路、河北路、河东路和陕西五路，后来逐步推广到全国。在河北西路时，沈括还将王安石变法中，所采取的保甲法等举措，在河北西路加以施行。主要表现在：

一是加强对边境居民的管理。边境的居民，是宋辽两国交战最直接的受害者，战乱给边民的生命财产，带来了巨大破坏，大批民众为了躲避战乱，纷纷逃离原先的居住地，成为流离失所的流民。沈括提出将边境的居民，动员组织起来，进行准军事化的管理与训练。沈括提出推行保甲法和坊市法，以此安置边民。

保甲法的具体做法是，每十户人家组成一保，设立保长；每五十户为一大保，设立大保长；每十大保设立一个都保，设立都保正和副保正。具体到每一户，有两个丁（一般指成年男子），其中一人任保丁，需要置备弓箭，要进行训练，并实行保内连坐法。当时，保甲法已经在京城汴京所辖的京畿各地施行，并进一步向京东和京西诸路推广。

沈括巡察两浙农田水利期间，也曾加以推行。他在河北西路推行保甲法，更多的是站在这个地处宋辽对峙的军事前线的角度，主张把当地民众武装起来，共同抗击来犯的契丹势力，并设置关口，严禁当地老百姓逃难离开。在此政策影响之下，河北西路得到壮丁百万，可以作为士兵使用。

沈括认为要保证保甲法在河北西路地区的贯彻实施，需要在资金经费上，予以充分的支持。宋朝廷就此采取了“上番”和“教阅”两项举措。所谓“上番”，是指让全国各地的有常产的税户（宋代称之为“主户”）保丁都要轮流在巡检司开展执勤，协助维持当地的社会治安，政府为此对他们给予一定的补贴。按照规定和要求，河北和河东等路实行“上番”，每个月一换。

所谓“教阅”，是指在开封府和河北、河东和永兴军路（治所在今陕西西安市，包括现在甘肃东部、陕西北部、山西西南部等地）推行，规定地方上的乡兵，每年十月到次年正月的农闲季节，分批到所在的州县进行准军事化训练，一般每期大概周期在一个月左右。“上番”和“教阅”这两项制度，都是王安石为使宋代由募兵制，向征兵制过渡，而采取的最重要的一个步骤。

但是这两项举措，都需要较多的金钱投入。当时的国家财政并不富裕，因而这两项举措，所需要花费的经费，常常得不到保证。沈括还在任命教官进行保甲教阅前，对教官的资格进行了严格的审核认定，还对其进行相应的监督与管理，保证教官的业务素质。同时在安抚使司精心选择一批军官，让他们与各县官员共同监督，确保训练的地方乡兵，有较高的质量和水平。

沈括对乡兵有更严格的要求。在筛选和考核这些乡兵时，他制定了相对严格，而又统一的标准，对其中成绩优良的人，记录在案，并进行严格的管理。此外，与保甲法相辅相成的，沈括还推行了坊市法。宋朝的大部分地方官担心被契丹掳走的宋国民众被放回来的时候，混进契丹的奸细，因而对回来的汉民不敢加以接纳。沈括决定以乡党为别，分别在不同的坊内，办理坊籍并加以登记，限制其进出。

沈括的上述建议，得到了最高统治者神宗的肯定，并得以实施。沈括对边防提出这样切实可行的举措，一方面源于他一贯以来科学严谨的态度，他利用到河北半年的时间，考察了当地边境的形势；另一方面源于他早年受到舅舅的影响，对军事方面，一向有所留心，这在此后的知延州兼任鄘延路经略安抚使、抵御西夏时，得到了更加充分的发挥，可见他在军事战略方面的卓越才能。

但是，我们也应该看到，虽然从某种程度上来说，对河北边民进行准军事化的管理与训练，确实能在防范契丹袭扰上，取得较好的效果，但边民毕竟只是民众，尚无法与接受正规军事训练的军队相提并论，而且边民需要从事日常劳动和生产，并需要以此养家糊口。这就使得无法把对军队的管理方法，完全用到对民众的管理上。

否则耽误了民众的正常生活生产，反而不利于当地的防备工作。要对付契丹快速灵活、机动性强的骑兵，不但要使得民众对强弩的使用方法熟练掌握，而且训练骁勇善战的骑兵，也是十分必要的。实行户马法则是王安石变法中，提升骑兵战斗力所采取的一项举措，而沈括在河北采取的一些做法，实际上和王安石变法的措施有不小的出入。这使王安石等变法派，对他的态度发生了变化，某种程度上影响了他日后的仕途。

主持军器监事

沈括于熙宁七年（1074）九月，又受命担任了一个新的兼职——判军器监。所谓军器监，在唐代曾经设置，宋代初年没有设置。这个机构是王安石在熙宁变法期间重新设置的，旨在解决长期以来困扰宋朝廷周边少数民族不断袭扰的问题。这个军器监主要负责兵器的铸造和储备，其前两任长官都是变法派的重要人物。

而神宗选择沈括兼判军器监，正可看出神宗对于沈括的看重。沈括在主持军器监工作期间，可谓兢兢业业，他在武器制造与改良、作战战术的阵形，以及修建堡垒等方面，都取得了较好的成绩。武器制造方面，沈括十分注意各种攻防武器、军事装备的制造与改良。北宋所处的时代，仍然是冷兵器时代，作战主要的武器为弓、箭、刀、弩。

弓箭在当时是非常重要的武器。沈括早年受舅舅许洞的影响，对兵器一直都很有兴趣；而且沈括的兄长沈披也是一位善于射箭，甚至能自己制作良弓的人。沈括在家庭的影响下，对良弓的研究非常有兴趣。他提出“弓有六善”的观点：一者往体少而劲，二者和而有力，三者久射力不屈，四者寒暑力一，五者弦声清实，六者一张便正。“往体”是古代弓箭的专有名词。

在古代，弓由两部分组成：一部分是往体，就是弓向外地揉曲部分；另一部分来体，就是弓体向内的部分。而且沈括认为制作良弓，能让射出的箭强劲有力，最重要的部分就是弓的筋弦。治筋的方法有两条：第一，弓筋的长度每增加一尺，弓干的长度就要减少一半；第二，使筋预先受拉力使紧靠筋的材料预先受到压力，发挥筋的抗拉作用，以此提高弓的弹力。

沈括对制作弓的弹性材料和力学性质阐述非常精当。他独到的见解和精当的分析，为后世历代兵家所称道，并在此后的兵学著作中被广泛称引。沈括对于熙宁初年百姓李定（一说叫李宏）向朝廷进献的神臂弓兴趣极大。李定本是党项族的酋长，这里的神臂弓，是一种远距离射击武器，其威力远比一般的号弩要强太多，杀伤力极大，被赞誉为当时最高精尖的武器。

神臂弓弓长一般为三尺两寸，弓弦长二尺五寸，机弩用铜制成。神臂弓的最大优点是射程远、射力强，有效射程能达到二百四十步。沈括就此提出由弓弩院大量制造神臂弓，力求让神臂弓能在战场上展现出它巨大的威力。在沈括的积极努力下，到熙宁八年（1075）五月，军器监向当时宰相报告工作时中提到，自从设置军器监一年多以来，所生产的武器数量，是以前的几倍乃至十几倍。

在如此短时间能取得如此惊人的成就，此时主管军器监的沈括居功至伟。沈括在主持军器监不到七个月的时间里，还奉神宗的命令制定了阵法。其中一个阵法叫“九军阵法”，这种阵法又称“八阵法”，是古代军队中一种排兵布阵的方法，据说这种阵法，可以追溯到黄帝时期。这种阵法深奥而变化多端，唐代的名将李靖通晓此阵法，并在这个阵法的基础上，又发展出新的阵法。

熙宁年间，曾经有一个叫郭固的将军，按照神宗的要求制定了九军阵法，但一番实践发现，郭固创制的这个阵法，排阵复杂庞大，缺乏灵活性不说，其实际操作过程中，难以应敌的弊端也一览无遗。到熙宁八年（1075），沈括接受皇帝的命令，重新制定九军阵法。沈括根据自己的研究，认为九军阵法应当是各自为政，虽然分列前后左右，但是这九军各占地利以驻队外向自绕，即使越过各种地形，也不妨碍各自成营。

号令一响，前进后退，有条不紊；九军合为一个，则当中分出四条道路，呈“井”字形，这时候九军都是背靠着背，两面相对，四头八尾。神宗同意了这种阵法的颁布，沈括又把这套阵法编著成书，起了个《边州阵法》的名字，作为政府档案存入了秘府。为了锻造优质的钢材，沈括在主持军器监工作期间，还专程跑到河北磁州（治所在今河北磁县）考察冶炼铁的作坊。

在《梦溪笔谈》中，沈括描述了自己在磁州见识到真钢的形成过程。他说，将质地较好的铁加热反复锻打一百多次，每次锻打都称一次重量，结果发现每次锻打都会比上次减轻一些，一直锻打到重量不再减轻的时侯，就会得到真正的钢，沈括说这是铁中最为精致纯熟的部分，再经过锤炼，重量也不会减轻。

这种钢颜色清晰鲜明，磨光后颜色呈青灰色，与一般的铁有着很大的差别。沈括还介绍了两种不同的炼钢方法，他的记载，反映出我国古代的钢铁生产拥有悠久的历史和丰富成熟的经验。另外，沈括还利用自己的知识，劝服宋神宗使用车阵法来对抗契丹骑兵。面对契丹骑兵，王安石主张使用车阵法。

但没想到，当时河北制造战车的进展缓慢，为此，朝廷决定征调民间的车辆，这事遭到了老百姓的反对，朝中大臣也有人对此颇有微词。沈括认为，民间的太平车笨重迟缓，民用还可以，在兵贵神速的战场上，根本难堪大用，最终说服了皇帝打消要征用民车的做法。

沈括在军器监期间，还与其他大臣编写了一本名叫《修城法式条约》的书。在这本书中，沈括规定了敌楼（城墙上御敌的城楼，也叫谯楼）、马面（古代沿着城墙所建的在平面上凸出于墙面外的墩台，作用是加固城体，便于观察和夹击攻城敌兵）团敌（城墙四个角砌成圆弧的墙角）等式样。虽然这本书亡佚了，但在《梦溪笔谈》中，沈括以当时延州（今陕西延安带）的旧丰林县城的赫连城为例，描述了密集设置马面的重要作用。

军器监的设置，取得的成果还是值得肯定的。至熙宁八年（1075）五月，军器监成立才一年零九个月，当时向皇上汇报了设置军器监后的生产情况。产量比之前多数十倍，少的也要多出一两倍。就单拿修衣甲一项来说，当时一共7805副，比未设置军器监时多了4809件；造箭1384000支，比设置之前增加了333500多支。成绩不可谓不喜人，而沈括当时兼任这个职务才九个月。

结语

沈括以他对古代兵法的熟稔，和对边境战备情况的了解，使得他在主持河西北路军务和军器监期间，尤其是他在主持军器监期间，严谨求实做了大量实际的工作，为宋代的防备边患、军器制造做出了重要贡献。