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赵元任的第一位私塾老师陆轲轩反对读书不求甚解，经常讲解课文生字，使学生尽可能多理解，在他的教育下，赵元任养成了好问求解的好习惯。
14岁，赵元任又回到了常州，入读溪山的一家私立学校，开始接触现代科学知识。他开始走出私塾的狭窄圈子，不仅学习了科学知识，系统地学习了英文，还参加了丰富多彩的课余活动。他自己把这一年称为身心发展的转折点。
从15岁到18岁，赵元任第一次离家到南京的江南高等学堂预科学习。这一时期，他学习勤奋，兴趣也更加广泛，经常自己做科学实验，天文学知识也不断得到丰富，对观察彗星越发有兴趣。他还选修了德文。在南京学习期间，他学会了福州话——年轻的赵元任已经逐渐显露出他的语言天才。凭着中小学时期的勤奋学习和自己的天赋，他3年预科未读完，就到北京准备报考清华的留学官费生。为了应付考试，他在考试前自修了拉丁文。1910年7月21日，他参加了在北京举行的留美考试。这次考试一共录取了70名学生，赵元任以优异的成绩名列第二。
赵元任后来回忆说：“心理学家说，一个人的性格在早年便已形成，或许在学习说话之前。我并非心理学者，可是据我记忆，在我第二个9年当中，我自己以及围绕我四周的人们，改变得较我一生其他时期都要多。”
留学美国，对赵元任性格的形成及一生的道路选择具有决定性的意义。他的出国是由中国当时特定的社会文化走向（中西文化撞击产生的学习西方的潮流）和他对真理的渴求、探索及追求新事物的性格决定的。
在留学期间，赵元任仍然保持着自己广泛的兴趣，并且集中发展了适合自己的几项，如语言、音乐、天文等。留美10年，是他的知识飞速增长的10年，更是他的性格开始发生变化并且日趋成熟的10年。他敏于创新的性格使他在一些方面做出了前所未有的突破。
到达美国后，赵元任进入康奈尔大学，集中精力学习数学与物理，但他仍然保持了自己广泛的兴趣，尤其喜欢自己琢磨。
由于对中国各地方言颇有兴趣，他与同宿舍的胡明复互相学习方言，并在修毕康奈尔需要的语文学分后，又主动从宾州史克兰顿城的国际函授学校学习法文。当时正值世界语运动的初期，赵元任成了“世界语俱乐部”的积极分子。他在学校里选修了戴维森教授的语音学课程，学习了国际音标和比较系统的现代语音学理论知识，这给他后来的方言调查和语言学研究打下了良好的基础。
他对哲学的兴趣也不小。在康奈尔第一年，他的兴趣就从数学转移到哲学。他喜欢罗素，在课外阅读了很多罗素的著作，他在日记里曾说罗素的《哲学论文集》与他的想法很符合。…》小说下栽＋。电子书