就在王小伟以铁腕整顿军政、梳理财政的同时，另一项关乎长远未来的基础工程也在紧锣密鼓地进行——格物院的搬迁、扩建与升格。
原设于京城的格物院，因其敏感性和重要性，在王小伟离京前就已制定了秘密搬迁计划。核心工匠、关键设备、研究资料、甚至部分试制成功的燧发枪和火药配方，被分批、分路，以商队或军械运输的名义，悄然运抵济南。
新的格物院址选在济南城外人烟相对稀少、靠近水源且便于保卫的一处前朝皇庄旧址。王小伟投入重金，修建了高大的围墙、坚固的工坊、藏书楼、以及配备了简易实验设备的“格物堂”。守卫由最忠诚的新军士兵负责，戒备森严，等闲人等不得靠近。
王小伟将格物院升格为“山东格物总院”，自任总裁，李三蛋为常务副院长，总管日常事务。总院下设各科：
军工科： 这是核心中的核心，继续负责燧发枪的量产化、可靠性提升、成本控制，并开始探索研制更轻便的骑铳、射程更远精度更高的“线膛铳”（米尼弹概念）、以及改进型火炮（试图减轻重量、提高射速和精度）。
机械科： 研究水利驱动装置、改进纺织机、采矿工具、甚至开始尝试模仿王小伟描述的“纽科门蒸汽机”原理，制作最原始的大气式蒸汽泵，用于矿坑排水。
化工科： 负责火药配比的进一步优化（颗粒化、提纯硝和硫）、研究肥皂、玻璃的工艺改进、尝试从矿物中提取有用物质、甚至开始摸索初级酸碱制作。
矿冶科： 负责勘探山东本地煤、铁、铜等矿产资源，改进采矿技术，最重要的是研究坩埚炼钢法。王小伟只知道大概原理（将生铁和熟铁放入石墨黏土坩埚中密封加热），细节需要工匠们无数次试验。高质量钢材是优质枪管、炮管、工具的关键。
农学科： 负责引进和推广番薯、玉米、马铃薯等高产作物，试验堆肥、轮作、育种，改良农具（如曲辕犁的改进型），研究防治蝗灾和牲畜瘟疫的方法。
王小伟对格物院的要求是：“不论出身，只问成果；不惧失败，但求突破；重奖有功，优渥供养。”他允许甚至鼓励工匠们试错，设立了专门的“试错基金”。每月他都会抽出半天时间亲临格物院，听取各科汇报，查看进展，解决困难，并提出一些方向性的建议（往往是现代科学的一些模糊概念）。
效果是显着的。虽然像蒸汽机、坩埚钢这样的重大项目进展缓慢，但一些应用性的小改进层出不穷：更高效的水车模型、改进的织布机使得布匹产量提升、新配方的肥皂去污力更强、农具的小改良减轻了农民负担……最重要的是，燧发枪的量产工艺日益成熟，故障率稳步下降，产能逐步提升，开始批量装备徐锐的新军。
格物院的存在，如同在明朝末年的山东植入了一颗来自未来的种子。虽然孱弱，却顽强地生长着，默默地积累着改变世界的力量。这里聚集了一批不再被视为“奇技淫巧”之徒，而是被尊为“先生”、“师傅”的工匠和探索者，他们的智慧在王小说伟提供的土壤和方向上，开始迸发出惊人的创造力。
然而，格物院的巨大投入（银钱、物料、人力）也引来了非议。朝中和山东本地的一些保守官员私下讥讽王小伟“不务正业”、“靡费钱粮于无用之物”，甚至有人上书崇祯，弹劾他“广蓄巧匠，私造利器，其心叵测”。
这些风声，王小伟有所耳闻，但他一笑置之。他深知什么是真正的“有用”，什么是关系生死存亡的“正业”。科技的差距，是明军与清军最致命的差距之一，他必须不惜代价弥补甚至反超。
就在格物院渐入佳境之时，王小伟推行的另一项触及根本的政策——“清丈田亩”，终于在山东地界引发了剧烈的反弹。