一個多月後，趙興元被分配到連隊，在山東軍區四支隊一營一連十班當戰士。
連里本來想照顧他，叫他當通訊員，畢竟他才14歲，還沒有槍高，連長打算把他留在身邊，也好隨時照應他。但趙興元認準的事輕易不會改變，還是非要當戰斗兵不可，因為戰斗兵拿槍打仗。
四支隊是八路軍中一支由老紅軍指揮的戰斗力很強的正規部隊。是在山東省委直接領導下，貫徹執行**給八路軍總部的指示，于1938年元旦在徂徠山大寺宣布成立的，洪濤任司令員，省委書記黎玉兼政委。到1939年4月，部隊已經發展到4000余人，聲勢浩大，成為泰山、沂蒙地區抗日武裝的骨干力量。趙興元和一些新兵唱著「看齊、看齊，向老八路看齊」的歌曲，很快融入這支隊伍中來。在這支八路軍主力部隊里當戰士，為他的快速成長、不斷進步創造了有利條件。
一連的老戰士穿著綠色的軍裝，衣袖上縫著寫有「八路」兩個字的布條，有槍、有大衣軍毯，看上去個個威風凜凜。而趙興元初到班里時，穿的是淺藍色夾褲，上身穿的是長及膝蓋、掏空了棉花的破棉祅，用褲帶捆在身上，一個衣服扣子也沒有。老戰士們見到這個樣子，都禁不住樂了，圍攏過來，七手八腳地幫他整理︰把拖到膝蓋的上衣縫上一圈，讓它合身；拿條皮帶給他系在腰上；把老鄉的葫蘆切成一片一片的，旋圓了，用錐子扎上眼，做成衣服扣子，還拿來一個子彈帶叫他背上。又有人過來給他剪指甲，有人給他副綁腿，有人給他支牙刷，還有人給他牙粉、毛巾、搪瓷飯缸，全班人為他忙活了半天，才把他勉強打扮出個兵樣來。趙興元既興奮又感到新奇，傻傻地笑著，任人打扮，只有一樣不太滿意，就是自己的子彈帶中只有3粒子彈，別人的子彈帶卻裝得滿滿的。後來才知道，老兵的子彈帶里也沒有超過10粒子彈的，外觀看上去鼓鼓的，里邊都是一節一節的秫秸桿子填充的。部隊沒有兵工廠，喊出「以戰養戰」的口號，武器彈藥都是從敵人手中繳獲的，先要保證機槍用彈，趙興元的那支馬拐子槍還是以後發下來的。
趙興元離家當兵後，母親想兒子，到處找他，甚至找到偽軍的炮樓里，被姐姐拽了回去。一年多後，他回家一趟，後來戰事頻繁，南征北戰，全國解放前，再也沒有回去過。
分到連隊的當天下午，在屋外太陽地里，趙興元上了人生第一堂文化課。說是上課，卻沒見過鉛筆什麼樣，用樹枝在地上劃，寫起來手直哆嗦。部隊行軍了，背著黑板走，走一路學一路，到了駐地，不等看好房子，文化教員把小黑板往樹上一掛，就開始上課。老兵手把手地教他如何下筆，「先上後下，先左後右」，又教他「步槍零件多，簡單分三個，槍身槍機和槍托」，「手榴彈威力大，二三十米殺傷人和馬」，「天黃黃、地黃黃，我不識字是文盲，不怨爹不怨娘，地主老財是豺狼」。部隊編寫的教材特別好，實在，頂用，又朗朗上口，好記，使他既學會認字寫字，又熟悉了武器性能，也受到階級教育，懂得了革命道理。趙興元從小就羨慕別人家的孩子能上學，很珍惜部隊的學習生活，他腦瓜活，學得快，越學越有勁，除了睡覺、訓練和打仗，把所有時間都用在學習上，很快就成為班里的學習尖子，當上學習組長，能幫著別人學文化了。10年後，解放海南島戰役結束時，上級發給趙興元一張表叫他填寫，在「文化程度」一欄中，他填了「高小」，這「高小」文憑就是他在戰斗間隙和行軍路上得來的。朝鮮戰爭後，他被選送到南京軍事學院學習，以優異成績畢業。趙興元謙虛地說，這算是高中畢業了。實際上，要論文憑，在人民戰爭這個大課堂上，他是名副其實的高才生。
在班里，老兵對他百般呵護。因為他年齡最小，班里戰友拿他當寶貝一樣，不叫他值日，不派他站崗，讓他吃好睡好，學習好，直到半年後，才在他的強烈要求下派他上崗，而且只派他在相對安全的連部門口站崗，不讓他到野外去，他要是去了，就有人往回找，往回攆，生怕他在野外被敵人模崗出危險。
趙興元特別要強，別人越是照顧他，他越要干出個樣子來叫別人看看。不讓他站崗，他就主動找活干，打掃衛生，刷茶缸，借菜盆，整理內務，忙這忙那，一時也不閑著。班里人都喜歡他的機靈和勤快勁兒，更喜歡他勤奮學習努力上進的精神，他的表現也引起了部隊黨組織的注意。
在一次行軍途中，剛打好地鋪，趙興元就看見班里平時打仗很勇敢、處處都帶頭的四個老戰士相互一拽手，一遞眼神，就相跟著出去了。他覺得奇怪，就問躺在身邊的戰友︰「他們干什麼去了？」一個老兵說︰「你個傻小子，他們都是黨員，開會去了那時候，黨組織還沒有完全公開，黨的工作都是秘密開展的，趙興元這才知道這幾個平日里對他像親弟弟一樣關懷的戰友還有一個不為人知的稱呼，叫「黨員」。他雖然還不明白「黨員」的真正含意，卻很願意像他們那樣去做人，去打仗。
四個黨員中有個叫劉向路的人，40多歲，是副班長，參加八路軍以前是個苦大仇深的煤礦工人，後背上滿是被煤窯里的石茬劃破後留下的疤痕。有一天，打好地鋪，劉向路說︰「小趙同志，咱倆打通腿睡吧「打通腿」就是兩人一顛一倒睡，睡在鋪著干草的地上，再把彼此的腳放在對方的膝蓋彎里取暖。旁邊依次擺放好步槍、手榴彈，一旦有情況，很快就會武裝起來投入戰斗。這是當年老八路宿營的一種習慣睡法。在老鄉家的地上墊一些稻草或谷草、麥秸，就成了地鋪，隔冷防潮，多躺幾天，身下就有碾碎的草末兒，部隊離開時，要收拾好地鋪，打掃干淨。有兩句歌詞就說八路軍「吃的是煎餅，鋪的是干草」。從那以後，趙興元好多年都不知道睡床睡炕是什麼滋味。
剛躺下，劉向路又說︰「咱先別睡，說說話兒兩人便聊了起來。此後，每到駐地，劉向路就主動和趙興元「打通腿」，問這問那，把趙興元的身世問得詳詳細細。通過「打通腿」，趙興元把多年的苦水都倒了出來，說了父親去世借地埋葬的事，說了哥哥闖關東和媽媽女乃女乃沿村乞討的事，也說了三間草房抵押高利貸，全家被要債者逼得走投無路的情景，當然也講了自己為什麼要當兵、為什麼要參加八路軍的原因。劉向路問他︰「見沒見過日本鬼子？」趙興元說︰「見過，見過他們燒房子殺人，可恨！」
打這以後，劉向路一有空就跟趙興元講革命道理，講窮人為什麼窮，富人為什麼富，什麼是剝削和壓迫，講八路軍是什麼樣的隊伍，**是什麼樣的組織，又講**是怎麼回事，怎樣才能成為**員，講了許多趙興元從未听說過的新鮮東西，這是趙興元最早的政治啟蒙教育。
趙興元把劉向路的話听到耳里記在心上，暗暗使勁，以黨員為榜樣，刻苦訓練，努力識字，勇敢作戰，先是成為青年隊員、青年團員，半年後又成為黨的外圍組織青年隊小隊長，此時他並不知道，連隊黨支部已經把他作為發展對象，有意培養他。
趙興元迫切要求入黨，但黨對他的考驗似乎才剛剛開始。首先要求他樹立遠大的理想和堅定的信念，思想上必須先入黨。填表前，組織委員考過他多次，除了問一些黨的基本知識，還問︰「什麼人可以入黨，你先講一講入黨介紹人在閑談時，還舉例子叫他回答，說︰「一方是父母叫你回家娶媳婦，一方是黨派你去完成一項有可能犧牲的任務，你怎麼辦？能不能做到個人利益服從黨的利益？」回答這些問題，他一點也不打怵，因為他打心眼里愛黨，一心一意跟黨干革命，回答的都是心里話，不用費多大勁就都能正確地回答出來。讓他感到為難的是介紹人叫他每次戰後要寫表揚稿、出板報，剛學會寫幾個字就要寫文章，這不是趕鴨子上架嗎？趙興元不敢動筆。介紹人說，不行，這是組織給你的任務，非得完成不可，這也是黨對你的考驗。這麼一說，他就不再耽擱，硬著頭皮寫了一篇稿，改了又改，還是覺得拿不出手。他用粉筆一筆一畫地把稿子抄在牆壁上，周圍還畫上框子圍起來，大家看了，都說寫得不錯呀。千萬別小看這件事，因為從這時起，趙興元學會了宣傳鼓動，學會了做思想政治工作，知道了宣傳教育工作的重要性。在以後漫長的戰爭歲月里，他既能當指揮戰斗的軍事首長，又能當做部隊思想工作的政委，成為一個文武雙全的將軍。
在要求入黨的那些日子里，趙興元幾乎每天都要向黨組織匯報思想，都是在行軍打仗後和睡覺前匯報自己做了哪些工作，有什麼想法，也匯報別人的情況。即使是月兌衣服躺下了，听到有人叫「趙興元，匯報了」，他就急忙爬起來，穿上衣服到外面匯報。每次匯報後，他都覺得自己又進了一步，渾身有使不完的勁兒。正是這一次次的匯報，一次次的學習，一次次的考驗，使他更透徹地明白了革命道理，奠定了他革命到底，為人民解放事業奮斗終生的思想基礎。
戰爭年代入黨，真正的考驗還是在戰火紛飛的戰場上。有一次和鬼子遭遇，趙興元全班被鬼子的機槍火力壓迫在一個土堆後面。前面一個戰友中彈倒下了，班長說︰「小趙，你下去，把他的槍和手榴彈拿過來倒地的戰友離他七八米遠，這邊人一露頭，敵人的機槍子彈就掃過來，打得人睜不開眼。趙興元一點也沒猶豫，仗著自己個頭小目標不大，爬到坡下戰友身旁。戰友停止了呼吸，還睜著眼楮，趙興元想把戰友搬回來，可力氣小搬不動，就含淚合上他的眼楮，用雜草蓋好他的身體。一個多小時後，趙興元滿頭大汗地帶著烈士的槍和手榴彈爬回來，大聲對班長說︰「班長，我完成任務了！」當天班長就向他的入黨介紹人講了他在戰場上的表現，原來這是介紹人給班長下的任務，叫班長在戰場上考驗考驗他，得出的結論是︰「趙興元服從命令听指揮，戰場上打仗不怕死
趙興元參加的第一次正規戰斗發生在泰山區萊蕪口鎮到萊蕪城之間的公路上，因為是打伏擊戰，突然向敵人發起攻擊，所以埋伏地點事先保密。頭一天，班長帶領大家擦拭武器，整理服裝，有經驗的老兵告訴他，要打仗了。果然，部隊晚上出發，一夜急行軍，天亮前趕到伏擊點，埋伏在萊新公路南100多米遠的高粱地里。6月，地里的高粱剛剛沒過膝蓋，戰士們頭上身上用草偽裝好，身體緊貼地面趴著，大小便也不能站起來。趙興元剛領到一支章丘造馬拐子槍，趴在高粱地里很緊張，也很興奮，終于能在正規部隊里打鬼子了，自己堅決不當侍候人的兵，要當戰斗兵，不就是盼著有這麼一天嗎？所以他不怎麼害怕，只擔心鬼子能不能出來。
鬼子會出來的。在部隊進入埋伏地點的前幾天，我方偵察員就連續剪斷公路上的電話線，觀察敵人動向。每次電話線一斷，城里就派出一個連的偽軍和一個小隊的鬼子，順著公路巡邏，接好電話線再回去，鬼子的裝備是一挺歪把子機槍，兩個擲彈筒，再就是三八大蓋槍。不出所料，這一次，在偵察員剪斷電話線之後，上午10點左右，鬼子出城了。走在前面的，是被老百姓叫做「漢奸隊」的偽軍，500米後跟著30多個鬼子，偽軍前面有一個尖刀班，分左中右三個組搜索前進。公路南面的這個組一直走到距離趙興元埋伏地點兩三米處，再走幾步就要踩到他的頭上了。埋伏的任務是放過偽軍打鬼子，即使被偽軍發現也得隱而不發。但偽軍害怕呀，雖然不敢吭聲，卻突然間腳步慌亂，快步走過，這就引起了鬼子的警覺，鬼子一邊後撤，一邊做戰斗準備。
就在這一瞬間響起了一聲哨音，子彈、手榴彈向敵群中飛去，連長高喊︰「同志們沖啊，繳槍抓俘虜的時候到啦！」一邊喊一邊帶領戰士從高粱地里躍起，往公路上沖去。連長喊，趙興元也喊，緊跟班長向前沖，敵人機槍掃過來，身旁的班長倒下了，子彈嗖嗖地從他身邊擦過，他全然不顧，向前猛跑，超過了前頭的戰友。他盯住一個鬼子不放，那個鬼子躲在一棵松樹後面向他瞄準射擊，兩人只相距20多米。趙興元想也沒想，抬手就是一槍，這是他參加八路軍以來打出的第一槍，第一槍就打中了一個鬼子。不過這個鬼子中了槍只是趔趄了一下，沒有摔倒，而是掉頭就跑。原來，趙興元打中了鬼子不假，卻只打斷了鬼子腰間的牛皮帶。在敵佔區打伏擊，要求快打，快打掃戰場，快轉移，不允許在戰場上長時間停留。趙興元不管這些，一心想把鬼子的三八大蓋槍繳獲過來，一口氣追出一里多地，被老兵大聲喊住了。他悻悻地跑到那棵松樹下，拿回打斷了的那根牛皮帶，牛皮帶上還掛著個空刀鞘，刀鞘里的刺刀已被鬼子上到槍上，槍被鬼子帶跑了，趙興元覺得很可惜。
趙興元的表現被營教導員、黨總支書記王瑞看在眼里，他對連指導員說︰「你們連那個小兵挺勇敢，沖在前面，還喊口號鼓動別人，還有繳獲呢戰後總結，指導員站在大家面前大聲說︰「我們連出了個小英雄，他叫趙興元，別看才14歲，打仗很勇敢，俺都攆不上他，大家要向他學習！」又舉起那根牛皮帶和刀鞘說︰「這就是他繳獲鬼子的。趙興元，站起來，叫大家看看趙興元頭一次當著全連戰士的面受到指導員表揚，指導員還說他是個小英雄，趙興元感到很難為情，臉上紅紅的，直往後縮，扭扭捏捏地不肯站起來，還是班里的戰士哄笑著把他擁了起來，他心里那個高興勁和自豪勁就別提了。
當兵10個月，在又一次戰斗間隙，趙興元填了入黨的表。填表那天上午，介紹人邢維邦急慌慌地找到他，兩人來到村外小樹林。听趙興元把黨的基本知識和黨員誓詞一字不差地背過一遍，邢維邦才松了一口氣。原來，組織委員對九班副班長進行理論考核，那位原定和趙興元同期入黨的培養對象忘了一句「為**奮斗終生」，結果沒通過。趙興元胸有成竹，不會出這樣的錯。
1940年6月，趙興元終于在萊蕪侯家台子宣誓入黨，成為一名中國**黨員，這一年是他參加八路軍的第二年，15歲。半個月後，他由十二班轉到三班任副班長，兼做排政治戰士、連青年隊副隊長。政治戰士是指導員在排里做政治工作的助手，連青年隊是黨的外圍組織，黨支部的各項工作任務是先通過黨員，再通過青年隊去落實的。趙興元還兼敵工小組的組長，專門做瓦解敵偽人員的工作。組織上認定趙興元是個好苗子，重點培養他，不斷往他身上加擔子，讓他身兼數職，成為全排、全連的大忙人。
趙興元任副班長三天後，部隊冒雨行軍，走過黃莊村邊的鬼子據點，剛在楊家橫村中住下，鬼子就尾隨而來，突然襲擊三營。趙興元所在的一營一連三班和另外兩個班奉命掩護三營撤退，趙興元守在一個墳頭後面，阻擊敵人。任務完成後，班長喊︰「副班長，趕快轉移！」趙興元立即向左邊山梁跑去。鬼子的迫擊炮打得很準，一發炮彈打過來，班長和一個戰士犧牲了。班長不在了，班里的戰士問趙興元怎麼辦，趙興元沉著冷靜，機警地帶領全班擺月兌了敵人的追擊。幾天後，他當了班長。
趙興元當班長的這個班是新成立的，叫青年班，一個連只有一個青年班，是全連的尖子班。他15歲當班長，一個姓丁的戰士40多歲，是個老兵，當副班長。起初副班長不太服氣，時間一長，他看趙興元打仗勇敢，指揮靈活，學習訓練處處帶頭，對戰士好，工作點子多，把全班管理得井井有條，就口服心服了。
趙興元當班長眼勤、耳勤、嘴勤、腦勤、手腳勤，在班里就像是一個小家長。他這個班沒有辜負上級的期望，很快成為全團有名的「模範青年班」，他本人也成為山東軍區命名的「模範朱德青年隊長」、團「模範黨員」，經常得到一些牙粉、肥皂、毛巾等獎品。因為表現突出，趙興元還被獎勵給一枝上海產的自來水筆。這個班的10多名戰士後來全都成為部隊中的骨干，處處爭先，作戰勇敢，但傷亡也大，轉戰東北後，到1948年秋入關，全班只剩下趙興元一個人了。
1942年7月，趙興元被任命為副排長。當上副排長的第二天，和他並肩作戰的排長犧牲在戰場上，他接替犧牲的戰友當排長，兩年後又當連指導員。戰爭就是這麼殘酷，在山東戰場，從他當戰士開始，到當連指導員，身邊犧牲了一個又一個戰友，都是和他朝夕相處、情同手足的同志啊。戰友倒下了，他擦干眼淚，毫不畏懼地頂替上去，去為戰友報仇，去完成戰友未完成的事業。
趙興元當排長、當連指導員時，雖然年齡還不到20歲，卻已經是既能沖鋒陷陣、指揮打仗，又能做思想政治工作、管理好部隊的老兵了，他有一股事事不服輸、處處爭先進的勁頭，為干好一件事能三天三夜不睡覺。他的排代表全團與兄弟部隊比賽，爆破、刺殺、投彈、射擊，四項比賽拿了三項第一。他擔任指導員時，團里、師里多次召開政工會介紹他，推廣他在戰場上一邊組織打仗，一邊做思想政治工作的經驗，推廣他平時團結和改造後進戰士的經驗，以及在艱苦條件下發揮政工威力的做法，號召全團、全師的政工干部向他學習，向他看齊。
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