清華大學理科實驗班，即清華學堂人才培養計劃。2009年清華大學推出“清華學堂人才培養計劃”。各個實驗班的首席教授均由該學術領域的杰出學者擔任。

開設的實驗班有：

1、數學班：根據學生專業興趣、學習特點找到合適的指導教師，指導其專業課程的學習和畢業論文工作；

2、物理班：注重學生的科學追求、物理認識、思維邏輯等，著重培育學生的學術志向、興趣、想象力和批判性思維能力；

3、化學班：開設前沿、交叉學科的“超分子化學”等系列課程，設立“創新研究計劃”，開設探索性實驗課程；

4、生命科學班：主要培養學生的邏輯思維能力和系統的科研能力，注重和國際接軌；

5、錢學森力學班：通過與機械、電子、環境等十個院系的聯合培養，幫助學生發現自己感興趣和擅長的發展方向；

6、計算機科學實驗班：開設全英文專業課程25門，前兩年實施計算機科學基礎知識強化訓練，后兩年實施多方向的專業教育。