为了发挥高水平研究型大学人才培养的优势，培养具有国际一流水平的理科基础学科领域拔尖人才，促进我国基础科学研究水平的提升，并为其他学科的发展提供源泉和动力，同时为了大力推进我国研究型大学拔尖创新人才培养模式和机制的全方位创新，带动整个高等教育人才培养质量的进一步提高，南开大学依托强大的办学实力，实施基础学科优秀学生培养试验计划，动态选拔优秀本科生，配备一流的师资，提供一流的学习条件，创造一流的学习环境与氛围，创新培养方式，构筑基础学科拔尖学生培养专门渠道，努力使受该计划支持的学生成长为相关基础学科领域的领军人物，并逐步跻身国际一流科学家队伍。
南开大学优秀学生培养试验计划着重对基础学科拔尖学生的培养，目前只包含省身班（数学）和伯苓班（物理学、化学和生物学）两个班，共四个专业。该实验班坚持“严入口、小规模、高水平”的原则，单独建班招生。按照新的办学模式和培养方案，造就基础好、能力强、素质高的理学基础学科学生，使他们在完成整个高等教育后成为具有国际竞争力的优秀人才。培养过程中，采用动态进出机制,进行多次考察和选拔，以达到切实遴选出理科拔尖学生的目的。
伯苓班和省身班的培养充分利用南开大学学科齐全的优势和良好的教学资源，实践本科阶段低年级通识和基础教育、高年级专业教育和本科四年级时开设硕士生课程、以及研究生与本科连通的培养模式，即2+2+1+3的培养模式，培养理学基础学科的拔尖学生。
南开大学优秀学生培养试验计划实施新的办学模式，伯苓班和省身班实行导师制。学生在学习期间可以得到由来自理科各院系高水平教授组成的学生学习指导委员会的全程指导。每位导师对指导对象进行选课、选专业、学习内容及方法、思想品德等方面的指导。研究生期间施行导师和学生的双向选择。导师由相关院系推荐，南开大学校长聘任。
为了充分调动学生学习的主动性和积极性，伯苓班学生原则上可在理学四个基础学科内自由选择专业。本科低年级主要进行通识教育，第三学期末可以根据自己的志趣提出专业选择意向，第四学期末最后确定本科专业。本科四年级时选择研究生期间从事的研究专业和方向。每个学生修读专业的最后确定还必须考虑相关专业教育资源及学生本人的综合条件。
