在课程设置方面，基科班重视数学物理基础，课程设置中包括18门物理和数学主干课，其中9门物理课、9门数学课。
师资方面聘请优秀教师授课。诺贝尔奖获得者杨振宁在2004年秋季学期，为物理系大一新生140多人上《普通物理》。据清华大学物理系副系主任阮东回忆，杨振宁每周一次给学生答疑，自己出考卷、巡考。
基科班早期毕业学生培养已有不少脱颖而出，朱邦芬举了一个例子，基科9班55人中有17人在一流机构任教，包括斯坦福大学、香港大学等高校。
学堂物理班是2009年9月正式实施的，其背景是破解“钱学森之问”的困境，时代需要拔尖人才;社会对高教界，特别是清华北大培养人才质量不满。
据了解，设立学堂物理班旨在培养具有国际一流水平的物理学家，并带动全校基础科学人才以及其他拔尖创新人才培养质量的进一步提高。
从2009年9月学堂物理班开办至今，已毕业7届154位同学，全部在国内外一流大学深造，其中在国际顶尖大学的占比很大。
