Уездное училище, ставшее основным местом работы Циолковского, было основано в 1808 году. Сначала был открыт только первый класс, затем второй. К 1880 году училище стало трехклассным. Основной состав учащихся — дети купцов и мещан. В училище преподавались Закон Божий, священная и церковная история, русский язык, арифметика, геометрия до стереометрии (без доказательств), география, русская и всеобщая история, чистописание, черчение и рисование.

В Боровске Циолковский быстро проявил себя как талантливый, творческий педагог. Учительство стало важной частью его жизни, хотя работать приходилось в сложных условиях. 70-е и 80-е годы XIX века были периодом сильной политической реакции. Был установлен строгий правительственный надзор за политической благонадежностью учителей и их преподаванием. Подчиняться сложившимся правилам, учить, не выходя за рамки одобренных свыше учебников, стать удобным для начальства учителем он не мог. Слишком сильным было у молодого учителя стремление к тому, чтобы избавить учащихся от зубрежки, научить их учиться с интересом. Постепенно им были разработаны свои приемы преподавания, которые с годами совершенствовались и оттачивались. Трудно сказать, каким образом сформировались те методические приемы, которые отвечали лучшим традициям русской педагогики. О педагогическом опыте говорить было рано – ведь позади было только короткий период репетиторства. Но, возможно, большую роль сыграл его собственный опыт самообразования. Вот некоторые из педагогических принципов, которые он разработал и которым следовал в своей работе: «Лучше всего о познаниях класса судить по ответам слабейших учеников». «В арифметике, как и в других науках, большую роль играет наглядность: т.е. когда восприятие дает при пособии не только слов, но и зрения: образов, фигур, движений». «Нет надобности заставлять одного ученика повторять все объясненное, напротив, полезнее каждого спросить понемножку: через это поддерживается всеобщее внимание и оживление». «Одни дети по своей природе более активны, а другие – менее. Следует сообразовываться с душевными свойствами учеников». «Я всегда придерживаюсь убеждения, что ни бить детей, ни кричать на них, когда они отвлекаются, не следует. Это расшатывает их нервную систему».

По мнению Циолковского, школа должна давать полезные знания, которые можно применить в жизни. Несмотря на строгие требования ограничиваться на уроке только учебником, он старался давать дополнительный материал. Например, включал в программу по арифметике и геометрии понятия из физики. Во внеурочное время, к удивлению других учителей. Циолковский учил детей снимать план местности, рассказывал, почему плавает лодка, пояснял им принцип полета воздушного шара. Он писал: «С учениками старшего класса летом катались на моей большой лодке, купались и практиковались в геометрии.

Я своими руками сделал две жестяных астролябии и другие приборы. С ними и ездили. Я показывал, как снимать планы, определять величину и форму недоступных предметов и местностей, и обратно, по плану местности, восстанавливать ее в натуре в любом пустом поле. Впрочем, было больше веселости и шалостей, чем дела.

Летом я еще нашел другую забаву для учеников. Сделал огромный шар из бумаги. Спирту не было. Поэтому внизу шара была сетка из тонкой проволоки, на которую я клал несколько горящих лучинок. Монгольфьер, имеющий иногда причудливую форму, поднимался, насколько позволяла привязанная к нему нитка.

Но однажды нитка нечаянно внизу перегорела, и шар мой умчался в город, роняя искры и горящую лучину. Попал на крышу к сапожнику. Сапожник заарестовал шар. Хотели привлечь меня к ответственности. Потом смотритель моего училища рассказывал, что я пустил шар, который упал на дом и со страшной силой разорвался. Так из мухи делают слона.

Потом уже я свой монгольфьер только подогревал, огонь же устранял, и он летел без огня. Поэтому скоро опускался. Ребята гнались за ним и приносили обратно, чтобы снова пустить в воздух».

Однажды Циолковского чуть было не уволили из школы. Константин Эдуардович захотел ознакомиться с боровским обществом и отправился в гости к одному из коллег-учителей. И там, в беседе, между прочим, сказал, что чудеса Христа можно объяснить научным путем. Кто-то из присутствующих донес об этом директору народных училищ в Калугу. Тот вызвал крамольного учителя к себе. Причем, перед вызовом к директору отцу Евграфу поступил запрос относительно поведения Циолковского и его взглядов насчет Евангелия. Священник ответил, что ничего неуважительного о Евангелие он не слышал и предупредил об этом запросе Константина Эдуардовича. Даже дал ему денег на дорогу к директору. И далее рассказ Любови Константиновны: «Отец нанял за 6 рублей (почти четверть жалованья) подводу и поехал по песчаной плохой дороге за 80 верст в Калугу (железнодорожного сообщения тогда не было). Добрался до Калуги, а директор – в деревне. Пришлось ехать туда. Приезжает, а директор собрался купаться, просил подождать. Отец ответил, что он и минуты ждать не может, возница, мол, его торопит, а денег на приплату нет. «Ну, садитесь», — показывает директор на лавочку. Отец садится. А тот спрашивает: «Куда же вы деньги деваете?» «Я выписываю физические приборы и книги». И дальше между ними состоялся такой разговор.

Директор: «А зачем вы в обществе проповедуете ересь?»

Циолковский: «Я обосновываю свои взгляды данными науки».

Директор: «Сами вы думайте, что хотите, а не проповедуйте этого публично. У вас ведь имения нет?»

Циолковский: «Нет».

Директор: «Может быть, другие какие средства существования имеются?»

Циолковский: «Нет».

Директор: «Как же вы, нищий человек, ничего не имеющий, осмеливаетесь рассуждать? Вы знаете, что я вас в 24 часа могу выкинуть из школы?»

Циолковский: «Знаю».

Директор: «Идите и никогда подобных теорий не разводите. Не то будете уволены».

Отец молча уехал».

«Итак, я возвратился целым к своим физическим забавам и к серьезным математическим работам»,- вспоминал ученый. «У меня дома сверкали электрические молнии, гремели громы, плясали бумажные куколки, пробивались молнией дыры, загорались огни… Любовались и дивились на электрического осьминога, который хватал всякого своими ногами за нос или за пальцы».

В 1889 году штатный смотритель училища Любимов дал следующую характеристику учителю Циолковскому: «Уроки г. Циолковского всегда оставляют по себе весьма приятное впечатление. Его приемы преподавания просты, наглядны и практичны. Вследствие такого преподавания дети без особого труда и сознательно усваивают изучаемый предмет… Г-н Циолковский предан своему делу и продолжает свое самообразование. .. Под руководством такого умелого и образованного учителя ученики умственно развиваются и приобретают серьезные познания в математике».

В том же году за хорошую работу и выслугу лет Циолковский был представлен к чину титулярного советника.