繼紹興中西學堂之后，蔡元培執(zhí)教的第二所新式學校是南洋公學。南洋公學系后來交通大學的前身，于1897年由盛宣懷奏請設(shè)立，分師范院、上院（大學堂）、中院（中學堂）、外院（小學堂）四部。1901年又增設(shè)特班，先后兩次共錄取42名有較高舊學修養(yǎng)而又有志西學的讀書人就讀，預(yù)定教他們外國語言及理化、數(shù)學、史地、理財及各專門之學。成績優(yōu)異者，保送經(jīng)濟特科，為清政府培養(yǎng)一批了解世界大勢并有專門知識的人才。對于這所新式學堂，蔡元培在主持中西學堂時即予以關(guān)注。1899年11月，他曾寫信給在南洋公學任職的張元濟，請其代購公學所編教科書。1900 年11月間，還專門到上海徐家匯游覽了南洋公學。1901 年5月，蔡元培應(yīng)上海澄衷學堂總理劉葆良之邀，前往襄助校務(wù)。在此期間，他開始與南洋公學督辦盛宣懷有所往來。6月間，曾出席盛宣懷在南洋公學的宴請。  9月，南洋公學特班開課，蔡元培正式受聘擔任特班生總教習。

蔡元培在特班采用的教學方法，他自稱是“稍含書院式”, 即由學生自由讀書，每天寫札記，送他閱批；每月終，由他命題考試一次，評定成績，然后送學?？偫龛b定。1901年9月21日，蔡元培親擬《南洋公學特班學習辦法》，規(guī)定每日以3小時課編纂，3小時課講義，l小時為修辭之學；7小時之外，學生可隨意看書，如有心得和疑義，可作筆記，與札記一同呈繳；札記須每七天一篇，或節(jié)精要，或著心得，或記疑義。 為指導(dǎo)學生們?nèi)绾巫x書，蔡元培親自寫下所修各學門類及每一門類應(yīng)讀之書，以及讀書的次序，然后由學生們就性之所近，自認一門或幾門，按他所開書目順序閱讀。此外，他還每夜輪流召兩三名學生到寢室個別談話，或發(fā)問，或讓學生自述學習心得，或座談對時事的感想。鑒于“今后學人，領(lǐng)導(dǎo)社會，開發(fā)群眾，須長于言語”，蔡元培又在同學中設(shè)立演講會，提倡同學們學習用國語（普通話）演說，以鍛煉自己的口才，他這樣對同學們說：“中國國民在極度痛苦中，還沒有知道痛苦的由來，沒有能站立起來，結(jié)合起來，用自力解除痛苦，這是中國根本弱點，你們將來出校，辦學校以外，還要喚醒民眾，開發(fā)他們的知識。這些固然可以靠文字，但民眾識字的少，如能用語言，效用更廣，你們大家練習演說罷。”  在開展演說的過程中，蔡元培親自為學生們出演說題目，并介紹幾種有關(guān)演說的日文書籍供同學們參閱。蔡元培在特班中實行的這種活潑的教學方法，深受同學們歡迎。當時在特班中就讀的黃炎培后來回憶說：“這種教育方法，切合學生們的要求，蔡師語言態(tài)度的親切、謙和，使每一學生都心悅誠服。這些還影響到上院其他各班和中院?！?/p>

特班的教學內(nèi)容首重西學，其功課分前后兩期，各學三年。前期功課有英文之寫、誦、文法章句，算學之數(shù)學、代數(shù)、幾何、三角，格致、化學之手演；后期功課有格致、化學之闡理，地志、史學、政治學、理財學、名學。蔡元培在講學過程中，不但大力提倡西學，而且引導(dǎo)同學們進行中西比較，宣傳西方資產(chǎn)階級政治學說。他為特班生所出的課題，多關(guān)政治、法律、道德、哲學、教育、時事等問題。據(jù)蔡元培日記中所記，他所出的課題題目有《論史事為人類進化之資藉》、《讀道學家書分德行與性理兩類說》、《原法》、《論土耳其受保護于英之利弊》、《論罰鍰》、《論英國保護土耳其之得失》、《日本維新名士多出于陽明學派說》、《論信陵、平原、孟嘗、春申四君與其國之關(guān)系》、《律有自首免罪以公理證明之》、《擬外務(wù)部大臣移葡萄牙外部長書》、《宋明道學家同出孔子，而有宗教質(zhì)性與哲學質(zhì)性之不同試概論之》、《論秦漢重農(nóng)抑商》、《論刑逼招供之非理》、《論法人占土耳其彌低偏海島》、《宋儒論性有文理氣質(zhì)兩種然否》、《游俠平議》、《殷法刑棄灰于道辨》、《評英特之爭》、《俄皇大彼得遺訓于五條為彼國二百年來外交政策之方針其中有已實行者試條舉以證之》、《論監(jiān)禁與放流兩刑用意之異同》、《程正叔論寡婦再醮之非謂餓死事不小失節(jié)事大然再醮即失節(jié)乎以公理斷之》、《論者謂民智末開不能設(shè)議院然否？》、《外人目我為君權(quán)無限辨》、《揭唐律今律之大不同而有關(guān)系者評其得失》、《論國家彩票富簽票之弊并陳籌還外債之策》 、《論強國對弱國不守公法之關(guān)系》、《希臘蘇格拉第有知即德之說試申引之》、《論教育之關(guān)系》、《憲法精理著人民權(quán)利十三條以我國現(xiàn)行法制比較其違合之度》、《新民叢報公民自治篇舉廣東人自治之成績各任其例以所居本省之事證之》、《論立法、司法兩權(quán)分立之理》、《論國際公法之性質(zhì)可以國家學中之民約論證明之》、《論改定鹽法及抵制洋鹽進口之策》、《斯賓塞爾言謬誤事中自有真理，試以所知之事證明之》、《普之勝法毛奇將軍歸功于小學校教育試論其理》等等，完全脫離四書五經(jīng)的范圍。蔡元培在特班所持的教學宗旨，誠若黃炎培所說：“蓋在啟發(fā)青年求知欲，使廣其吸收，由小己觀念進之于國家，而拓之為世界。又以邦本在民，而民猶蒙昧，使青年善自培其開發(fā)群眾之才，一人自覺，而覺及人人，其所詔示，千言萬法，一歸之愛國?！?