當年蒙古瓦剌部首領也先在“土木堡之戰”中大敗明軍後，便浩浩蕩蕩率大軍攻打了北京城。

此時明朝最有戰鬥力的部隊、精銳的騎兵都已在這次戰役中失陷，北京城幾乎就是一座不設防的城市。面對這種情況，兵部緊急調南北兩京、河南的備操軍，山東和南京沿海的備倭軍，江北和北京所屬各府的運糧軍，立馬趕赴京師。

可即便這樣，滿打滿算也不過才20萬人，而且大多還沒有什麼戰鬥力。

怎麼辦？面對強敵，此時的兵部侍郎于謙斷然下令：將領不顧士兵自己先行後退的，斬將領；士兵不顧將領先行後退的，斬士兵；部隊集體逃跑的，後隊斬前隊。在如此嚴厲的軍令面前，將士們都抱著拼死抵抗的決心。

隨後，于謙又名大將石亨在德勝門找了一排空房子，秘密安排神機營帶著火器埋伏在裡面。

神機營是什麼？

當時明朝禁衛軍有三大營，神機營便是其中之一，是專門掌管火器的一支特種部隊。這支部隊對外可征戰，對內可護衛京師，是由朝廷中央直接指揮的一支機動部隊。全營共有5000人，其中步兵3600人，全部配備火銃；炮兵有400人，配備野戰重炮160門、大連珠炮200杆，還有炮兵防身用的手銃400杆；外加騎兵1000人。

這支部隊是中國乃是全世界最早的獨立槍炮部隊，比西班牙的火槍兵還要早100年。

安排好神機營之後，于謙叫一些騎兵故意做出休閒散漫狀，稀稀拉拉，三三兩兩地東遊西逛。也先看到這個情況後，立馬就派出了一萬騎兵，迅速攻向德勝門。結果當他們逼近德勝門時，忽然就聽到槍炮齊鳴，硝煙四起，密集的槍彈和炮彈快速從空房子中噴射而出。

當時神機營採用的是一種名為“三段式”的射擊方法，就是：把士兵分為三排，最先射擊的是第一排處於佇列1、3、5、7、9、11等位置計程車兵；緊接著是處於佇列2、4、6、8、10、12等位置計程車兵射擊。第一排計程車兵在每次射擊完之後，立馬將空槍遞交給中間一排計程車兵，並從他們手中接過已經裝好彈藥的神機銃。

中間一排計程車兵從第三排士兵手中接過已經裝好彈藥的神機銃，快速遞給第一排士兵，同時將前排士兵遞過來的空槍交給第三排士兵。簡單來說，第三排士兵就是負責裝彈藥的。

這樣一來，就保證了可以對敵人連續不斷的射擊，從而使得敵人沒有絲毫喘息的機會。這個方法其實並非于謙發明的，而是明朝初年的名將沐英首創。此戰法又領先了世界200多年。

這突然冒出來的一出，打得瓦剌兵措手不及，剎那間被打得是人仰馬翻，鬼哭狼嚎的，不一會兒便死傷慘重，只得狼狽逃跑。他們回頭又去衝向了西直門，誰知還沒站穩腳跟就再次遭到了迎頭痛擊。隨後他們又衝向了土城，同樣沒有佔到絲毫便宜。

雙方接連戰鬥了很多次，每次都是以瓦剌兵的失敗而告終。也先待了五天，沒撈到一丁點的好處，他擔心明朝的援軍趕到，不敢戀戰，只好灰溜溜地逃回了大漠。可即便是在他撤兵途中，也被于謙一路追打到了紫荊關。

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