学院积极推进教学方式改革，推进大班授课小班研讨改革。早在2011年春季学期初的全校教学会上提出开设“研讨型小班讨论课”（以下简称“小班研讨课”）的建议；学校于2012年秋季学期开始试点实施这一措施，现已在全校广泛实施。物理学院有“量子力学”、“平衡态统计物理”、“固体物理”、“光学”、“天体物理”、“大气物理与探测”六门小班研讨必修课程，每学期开设约20个小班，几十位国家重大人才计划特聘教授、国家杰出青年科学基金获得者，及其他国家级人才计划（含青年项目）入选者等高水平教师作为各小班的主持教师参与小班教学。小班讨论课不仅对大课讲授知识的掌握和应用大有帮助，还使得同学们的文献查阅与综述能力、发现问题与解决问题能力、表达交流沟通能力、以及论文写作能力等都有明显提高。

本科生科研训练是优秀拔尖人才培养的重要环节，既能夯实基础，又能培养创新能力和综合科研能力。物理学院依托雄厚的科研资源，积极开展本科生科研训练，针对不同年级同学有针对性地设计方案，如一年级同学以“国际青年物理学家锦标赛”和“中国大学生物理学术竞赛”的题目为课题，以实验探索和理论诠释为手段进行初步科研实践；二年级训练是基于“研讨型小班讨论课”，在导师参与的小班（不超过15人）内通过对具体课题讨论培养文献评述和报告的能力；高年级时则进行本科生科研训练与实践，基于物理学院学科齐全的研究课题组，以具体科研课题立项来实施；学院鼓励中高年级同学，在二年级下学期（基础优秀的同学可提前至大一）组织立项申请，通过评审后，直接进入教授们的课题组和实验室进行研究工作，学院负责进行严格的中期检查和结题验收审查（采用答辩方式给予综合评分）。为保障科研训练质量，规定每名导师每年级立项人数不超过4人，制作发布《北京大学物理学院本科生科研信息手册》。为帮助学生尽早找到兴趣所在，学院多举措全方位支持本科生科研，举办多场本科生科研系所中心宣讲会及未名物理学者沙龙，让学生近距离与学院名师大师对话交流。

物理学院还建立多元化本科生科研题目库，规范过程管理，定时了解每位学生的科研进度；加强本科生科研朋辈交流，搭建完善学生本科生科研交流平台。2016年至今共有70余项本科生科研项目获评优秀项目，获奖数全校第一。自2015年起，全国䇹政基金年会均有物理学院本科生做大会主题报告，介绍其本科生科研成果。