面向全国招生的三年制高中理科试验班，是1994年根据原国家教委决定试办的。首届来自11个省市的26名学生入学后，学校发现这些在全国数学和物理竞赛中有突出表现的学生上进心强、单纯、用功、不怕吃苦；但同时缺陷也很明显，多数同学处事、应变和生活自理能力差，偏科现象严重，有的初中三年从未上过一堂体育课，做人的基本修养和礼貌也亟待提高。针对这种状况，二附中提出了以“会做人，会做事，会求知，会与人交往”的目标，以个性特长的发展带动全面素质的提高。几年来，学校大力加强“全理班”的思想政治工作，聘请老一辈科学工作者和企业家、劳动模范担任课外辅导员，利用各种形式对学生进行生动形象的人生、理想教育和集体主义教育，帮助他们树立起正确的人生观、价值观。
几年来，二附中开展的科技与人文相统一的教育实践取得了良好的效果，历届“全理班”都被评选为上海市优秀集体，绝大部分同学光荣地加入了共青团，有的还递交了入党申请书。在正确的人生观和价值观的引导下，“全理班”学生的理科特长也得到了进一步的发挥和提高，仅将于今年毕业的2001届20名同学，3年来就累计获得市级以上奖励200余次，有7人入选国家集训队，同学们从全市、全国乃至各类国际比赛上捧回一座座奖杯。