上海市上海中学有着近160年的办学历史，始终围绕“储人才，备国家之用”的办学宗旨为国育才。学校系统开展科学教育已经超过15年，关注探究“深度”，以大中学合作育人的方式不断促进学生学术志趣聚焦。
学校对科学教育的深入探索始于2007年，经过多次讨论分析、专家咨询，学校与上海交通大学合作设置了科学实验班，同时开设物理、化学、生命科学、医学和工程等五个领域专门课程。四年后，又增设了工程实验班，设置了海洋、能源、环境、脑科学与人工智能等领域专门课程。
学校关注学生科学领域探究的“深度”，主要包括“学生参与科学学术研究的深度”和“大学与中学合作育人的深度”两个方面。学校将每周二和周四两个下午的时间拿出来，全部用于这些科学领域的专门课程授课和课题研究指导。参与课题的实验班学生一进校就有机会早体验真正的科学探究，课题研究持续两年。据跟踪调研，这些科技、工程领域强潜能学生在校期间所选课程、所作课题与升学专业的匹配度约为90%。
学校借助大中学合作育人模式，破解了高中资优生科学教育资源不足的难题。每学期，有100多位大学教授带着专门课程走进学校课堂，带着学生走进自己感兴趣的科学探究世界，参与真正的“科研”。这种合作不是一年两年，而是十年甚至更长；这种合作也不是和一所两所大学，而是和17所大学、科研院所；这种合作更不是简单的“大学课程下放”，而是为高中资优生“量身定制”。
以与复旦大学合作的“导师制计划”为例，两校合作组成教学团队，共同制定课程计划，协商进行课程评价。参与其中的学生在高中三年里参与大中学教育衔接学科微课程、导师与学生面对面、通识教育系列学科讲座、科研实践项目等六种“导师制”形态学习，形成的“学术志趣”影响着学生对未来的高追求及奋进的生涯规划。调研显示，参与“导师制计划”的学生，大学就读专业与“导师制计划”课程选学方向的匹配率超过85%。
除了实验班的探索之外，2009年起，学校面向全体学生开设了节能汽车、软件工程、地理信息系统、脑科学与人工智能等多个科学探究小组，并建设了现代仪器分析、仿生与工业机器人、脑科学与人工智能等30多个现代化创新实验室开展项目学习，持续引领学生朝着国家发展需要的基础学科、科技领域方向确立志向，提升科学素养。