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Carlo Cattaneo insegnò nel ginnasio comunale di Santa Marta di Milano dal 1821 al 1835, prima come professore di grammatica, poi, dopo la laurea, conseguita nel 1824, come professore di umanità. All’esame critico di pregi e difetti del sistema scolastico lombardo-veneto Cattaneo dedicò dapprima una recensione (pubblicata ne «Il Politecnico» dell’agosto 1939, pp. 185-190), a un articolo di Carl Czoernig uscito in una rivista austriaca. Successivamente, Nove anni più tardi, nel 1848, Cattaneo fu relatore d’un atto importante: il rapporto dell’Istituto Lombardo-Veneto, su mandato del governo di Vienna, Sull’ulteriore sviluppo del pubblico insegnamento in Lombardia (1848). Vi si proponeva di mantenere un ginnasio sessennale, d’impronta umanistica, con un quadriennio di grammatica e un biennio d’umanità e retorica, ma affiancato da scuole d’avviamento professionale, destinate a chi non intendeva proseguire gli studi. Il liceo, invece, avrebbe dovuto avere un’impronta marcatamente scientifica.
Nel 1852 Cattaneo riprese queste idee nel Progetto per una riforma dell’insegnamento superiore nel Ticino, pubblicato in un supplemento straordinario del «Foglio officiale» (9, 1852, n. 6, 21 aprile, pp. 68-99). Nelle sedi dei conventi e delle scuole religiose soppresse il Cantone istituì sei ginnasi: oltre che a Lugano. a Pollegio, a Bellinzona, a Locarno, ad Ascona e a Mendrisio. Le ristrettezze finanziarie in cui operava la Repubblica e Cantone Ticino impedirono l’istituzione di ginnasi sessennali: ci si dovette accontentare d’un corso di grammatica biennale seguito da un corso d’umanità pure biennale. In compenso, accanto al corso letterario, previsto per chi intendeva proseguire gli studi al liceo, era istituito un corso industriale, consistente in un quadriennio di sola grammatica, per chi intendeva avviarsi fin dall’adolescenza alle professioni commerciali e artigianali.
Nel corso industriale non si insegnava il latino, si insegnavano elementi d’algebra e di scienze naturali, materie che chi proseguiva gli studi avrebbe affrontato con maggiore approfondimento al liceo. Invece nel corso letterario l’insegnamento era prettamente umanistico, fino a raggiungere livelli oggi appena accessibili ai maturandi del liceo classico-letterario.
Diversa era l’impostazione del liceo, suddiviso in un corso filosofico, equivalente all’istituto filosofico austriaco e destinato a chi intendeva proseguire gli studi, e in un corso d’architettura, destinato alla formazione di ingegneri edili e architetti, professioni a quell’epoca non ancora accademiche (prima d’allora si imparava il mestiere nella bottega d’un mastro già esperto); due anni dopo, nel 1854, fu istituito il Politecnico federale di Zurigo. Il corso d’architettura aveva fini pratici, perciò non vi si insegnava la letteratura italiana, vi si insegnava invece la geodesia. Nel corso filosofico il corso di letteratura italiana e latina e il corso di storia avevano carattere piuttosto monografico che istituzionale, poiché vertevano su un argomento specifico. Avevano invece carattere istituzionale il corso di matematica (un anno in cui si studiava in modo serrato praticamente tutta la matematica che oggi si studia fra scuola media e liceo), quello di meccanica, quello di fisica, quello di storia naturale, dove si insegnavano i fondamenti di ciascuna disciplina. Istituzionale era anche il corso di filosofia, concepito come il luogo in cui le scienze apprese negli insegnamenti particolari dovevano costituire la fonte per una riflessione generale sui procedimenti logici soggiacenti.
L’impostazione empiristica, antimetafisica, voluta da Carlo Cattaneo incontrò una violenta opposizione da parte dei conservatori. Dopo il 1865 non andò meglio al suo successore Renaud Thurman, che non era empirista, bensì seguace del criticismo kantiano, né a Gaetano Polari, già orientato verso lo storicismo, che tenne la cattedra dal 1872 al 1877.
Il 1877 è una data cruciale, perché l’avvento al potere dei conservatori diede luogo a una vera e propria controriforma del Liceo luganese, che rimase cantonale, ma assunse una connotazione marcatamente cattolica e antimodernista. Un prete assunse il ruolo di rettore, un altro prete, di impostazione neotomista, insegnò filosofia, un terzo prete fungeva da commissario d’esame; senza contare il catechista. Tutti i docenti furono sostituiti, a parte quello di fisica, pagato dal legato Vanoni. L’impostazione dell’insegnamento per blocchi disciplinari, che aveva caratterizzato il ginnasio e il liceo cattaneano, era già stata abbandonata nel 1866 e non tornò più in auge. Vera novità positiva da ascrivere ai conservatori è una maggiore attenzione alla formazione umanistica anche al liceo. Il corso di letteratura italiana, scorporato da quello di letteratura latina, fu impartito anche agli studenti del corso d’architettura, ribattezzato corso tecnico. Il titolare della cattedra autonoma di latino ebbe l’incarico di insegnare anche il greco, un insegnamento che Carlo Cattaneo aveva sacrificato, peraltro non senza incontrare dissensi all’interno dello stesso campo radicale, in particolare da parte di Stefano Franscini, che pure gli era molto amico.
Inoltre i conservatori ebbero il merito di ottenere dal Politecnico federale l’accesso diretto, senza esami, per i detentori della licenza liceale ticinese. Ciò comportò per il corso tecnico la rinuncia agli insegnamenti più professionalizzanti e per il corso filosofico il potenziamento dell’insegnamento del tedesco.
Per il resto, il quindicennio conservatore fu un periodo di decadenza, come si evince osservando la povertà delle pubblicazioni dei professori rispetto al venticinquennio precedente e anche rispetto ai decenni successivi, fino ad oggi. Nel 1890 ci fu la rivoluzione liberale, che fece sentire i suoi effetti a partire dal 1893. Anche in questo caso, si sostituirono quasi tutti gli insegnanti, naturalmente non senza strascichi polemici, che s’acquietarono soltanto a partire dal 1907. L’insegnamento più controverso fu quello della filosofia, di taglio empiristico dal 1852 al 1856 (Cattaneo), neokantiano e storicistico dal 1856 al 1877 (Thurman e Polari), neotomistico dal 1877 al 1893 (don Gianola), neokantiano dal 1893 al 1898 (Marchesi e Villa), positivistico dal 1898 al 1901 (Ghisleri), spiritualistico cattolico dal 1901 al 1905 (Monti), positivistico dal 1905 al 1942 (Sambucco). Ma anche l’insegnamento della storia naturale suscitò polemiche intorno all’insegnamento della teoria evoluzionistica di Darwin.