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 중앙정부인 막부가 설립한 일종의 국립 중앙교육기관도 에도시대 공교육의 중추를 이룬다. 1690년 5대 쇼군 도쿠가와 쓰나요시(德川綱吉)는 당대 최고의 유학자 하야시 라잔(林羅山)이 우에노(上野)에 건립한 공자묘(孔子廟)를 간다(神田)의 유시마(湯島)로 이전시키고 강당, 기숙사 등의 교육시설을 부설하여 ‘유시마성당(湯島聖堂)’으로 명명한다. 유시마성당은 막부의 지키산(直參·직할 가신단) 자제, 각 번으로부터의 파견 유학생이 입학하는 반공반사(半公半私)의 교육기관이었다. 이후 1797년 막부의 직할 교육기관으로 편입하면서 명칭을 ‘쇼헤이자카학문소(昌平坂學問所)’로 개칭하였다. 쇼헤이(昌平)란 이름은 공자의 출생지인 노(魯)나라의 창평향(昌平鄕)에서 따온 것이다. 이름의 유래에서 알 수 있듯이 쇼헤이자카학문소는 막부에 의해 막부의 통치철학의 기반인 주자학을 연구하고 교육하는 최상위 관학기관으로 자리매김하게 된다.
 막부는 유교 교육 이외의 실용 학문을 위한 연구교육기관도 별도로 설립하였다. 반쇼시라베쇼(蕃書調所 또는 蠻書調所)는 1856년에 발족한 막부 직할의 양학(洋學) 연구기관이다. 막부 직할 개항지인 나가사키 등지로부터 서양 소식이 전해지고 난학(蘭學)의 중요성이 대두함에 따라 서양 학문을 전문적으로 다루는 인재를 양성하기 위하여 설립되었으며, 1863년 ‘가이세이쇼’로 개칭(改稱)되었다. 주요 연구 과목으로 네덜란드어를 중심으로 하는 어학, 현대의 금속공학에 해당하는 정동학(精錬學), 기계학, 물산학(物産學), 수학 등이 채택되었다. 한편, 종두 예방 접종 성과 등이 널리 알려지면서 난방(蘭方)의학의 입지가 강화돼 1861년 서양의학 전문기관으로 막부 직할의 의학소(醫學所)가 설치되었다. 서양의학을 통해 새로운 깨달음을 얻은 난방의사들은 막부에 서양의 지식과 기술을 보다 적극적으로 도입할 것을 권유, 일본 사회의 지적 발전에 큰 기여를 하였다. 막부의 실권(失權)에 따라 유신 정부에 접수된 의학소는 1868년 의학교로 개칭되었다.

1690년 도쿠가와는 우에노에 있는 공자묘를 유시마로 이전시키고 교육시설을 부설해 파견 유학생이 입학하는 교육기관인 유시마성당을 세웠다.