繼紹興中西學(xué)堂之后，蔡元培執(zhí)教的第二所新式學(xué)校是南洋公學(xué)。南洋公學(xué)系后來交通大學(xué)的前身，于1897年由盛宣懷奏請?jiān)O(shè)立，分師范院、上院（大學(xué)堂）、中院（中學(xué)堂）、外院（小學(xué)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(xué)修養(yǎng)而又有志西學(xué)的讀書人就讀，預(yù)定教他們外國語言及理化、數(shù)學(xué)、史地、理財(cái)及各專門之學(xué)。成績優(yōu)異者，保送經(jīng)濟(jì)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(xué)堂，蔡元培在主持中西學(xué)堂時即予以關(guān)注。1899年11月，他曾寫信給在南洋公學(xué)任職的張?jiān)獫?jì)，請其代購公學(xué)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(xué)。1901 年5月，蔡元培應(yīng)上海澄衷學(xué)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(xué)督辦盛宣懷有所往來。6月間，曾出席盛宣懷在南洋公學(xué)的宴請。  9月，南洋公學(xué)特班開課，蔡元培正式受聘擔(dān)任特班生總教習(xí)。

蔡元培在特班采用的教學(xué)方法，他自稱是“稍含書院式”, 即由學(xué)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(xué)?？偫龛b定。1901年9月21日，蔡元培親擬《南洋公學(xué)特班學(xué)習(xí)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(xué)；7小時之外，學(xué)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(xué)生們?nèi)绾巫x書，蔡元培親自寫下所修各學(xué)門類及每一門類應(yīng)讀之書，以及讀書的次序，然后由學(xué)生們就性之所近，自認(rèn)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(xué)生到寢室個別談話，或發(fā)問，或讓學(xué)生自述學(xué)習(xí)心得，或座談對時事的感想。鑒于“今后學(xué)人，領(lǐng)導(dǎo)社會，開發(fā)群眾，須長于言語”，蔡元培又在同學(xué)中設(shè)立演講會，提倡同學(xué)們學(xué)習(xí)用國語（普通話）演說，以鍛煉自己的口才，他這樣對同學(xué)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(diǎn)，你們將來出校，辦學(xué)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(xí)演說罷?！?nbsp; 在開展演說的過程中，蔡元培親自為學(xué)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(xué)們參閱。蔡元培在特班中實(shí)行的這種活潑的教學(xué)方法，深受同學(xué)們歡迎。當(dāng)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(xué)生們的要求，蔡師語言態(tài)度的親切、謙和，使每一學(xué)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(xué)內(nèi)容首重西學(xué)，其功課分前后兩期，各學(xué)三年。前期功課有英文之寫、誦、文法章句，算學(xué)之?dāng)?shù)學(xué)、代數(shù)、幾何、三角，格致、化學(xué)之手演；后期功課有格致、化學(xué)之闡理，地志、史學(xué)、政治學(xué)、理財(cái)學(xué)、名學(xué)。蔡元培在講學(xué)過程中，不但大力提倡西學(xué)，而且引導(dǎo)同學(xué)們進(jìn)行中西比較，宣傳西方資產(chǎn)階級政治學(xué)說。他為特班生所出的課題，多關(guān)政治、法律、道德、哲學(xué)、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(jìn)化之資藉》、《讀道學(xué)家書分德行與性理兩類說》、《原法》、《論土耳其受保護(hù)于英之利弊》、《論罰鍰》、《論英國保護(hù)土耳其之得失》、《日本維新名士多出于陽明學(xué)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(xué)家同出孔子，而有宗教質(zhì)性與哲學(xué)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(xùn)于五條為彼國二百年來外交政策之方針其中有已實(shí)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(qiáng)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(bào)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(xué)中之民約論證明之》、《論改定鹽法及抵制洋鹽進(jìn)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(xué)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(xué)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(jìn)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。”