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理科高中设立了专门的招生部门，由经验丰富的人员专职负责招生工作。整个选拔过程以学校与申请者相互了解为基础，侧重考察学生对理科学习的兴趣及其在此领域的发展潜能。
（一） 招生对象与规模
理科高中主要面向学校所在地区的常住居民招生。就招生对象而言，理科高中招收9～12年级的学生，跳级入学的很少。这是因为学校担心低龄学生的非智力发展不足会影响其适应理科高中极具挑战性的学习和寄宿制生活。但是各学校招生的起始年级不同，有分别从9、10或11年级开始招生的学校。只有少数的理科高中会同时招收小学及初中学生或者接收中途转学的学生。根据美国数学和科技特色中学协会2004年的报告，该组织中的理科高中有69%招收9～12年级学生，4%招收10～12年级学生，22%招收11～12年级学生，还有5%的学校同时也招收小学以及初中学生(atkinson, et al., 2007, p.22)。
为保证教育质量，理科高中的办学规模不大。根据州立理科高中的办学情况，学校总人数最多的为650人，最少仅为67人。学校每年的招生人数最多为341人，最少仅为24人。因此，理科高中的入学选拔极具竞争性（jones, 2009, p.475）。
（二） 招生宣传
为吸引优质生源，同时让学生和家长对理科高中的办学理念和培养模式有更多了解，宣传成为理科高中招生工作的一个重要部分。宣传工作主要由招生部门负责。此外，学校的往届生及家长也参与其中。他们通过多种方式在所在社区或学习和工作单位进行宣传。
就具体途径而言，理科高中首先通过校园网介绍办学理念、招生要求、学业与学生生活、师资等各方面信息。招生时，理科高中通过电子邮件向所在地区的学生及其教师传送宣传手册，并举办招生信息会，解答招生问题。不仅如此，一些理科高中还开展实地考察活动，如缅因州理科高中（maine school of science and mathematics）的“开放日”活动（open houses）。申请的学生和家长可以借此机会走进课堂，亲身感受校园文化，与在读学生及教职员工进行深入交流。
（三） 招生方法与流程
大部分理科高中每年招生一次，有的学校分别在春秋两季招生。一般情况下，理科高中的招生包含初选、面试、录取三个环节。
1 初选
报考理科高中的学生首先需填写入学申请书并递交个人资料。其中，个人资料主要包含：学业记录、教师的推荐信、撰写的论文（如科研实践报告等）、参与的课外活动等。
学业记录是选拔的一个硬性指标，主要有两类：一是平日的学业成绩；二是标准化测试的成绩。就平日的学业成绩而言，理科高中要求大部分都达到a，且尤为关注理科成绩。就标准化测试而言，根据jones（2009， pp.483～484）对16所州立理科高中所做的调查，有13所学校参考sat（scholastic assessment test）成绩，10所参考act（american college test）成绩，4所参考plan成绩plan测试是act为10年级学生设计的，以检测其大学学习准备情况的测试，在act之前进行，是预测act成绩的有力工具。，3所参考past（the preliminary scholastic assessment test）成绩past （the preliminary scholastic assessment test）是为有志于进入4年制大学或者是学院学习的高一学生设计的sat微型模拟测试，其分数可用于预测sat成绩。，还有两所学校进行额外的数学测试。不仅如此，理科高中对标准化测试成绩的要求较高。还有一些学校特别重视数学成绩，如托马斯·杰弗逊理科高中（thomas jefferson high school for science and technology）。
教师推荐信、学生撰写的论文及课外活动情况在初选中也占有相当的分量。这些资料是学校选择最适合的学生的重要依据。理科高中希望从中发现对理科有浓厚兴趣，且具备较好的理科学习能力和发展潜力的学生。通常情况下，每位申请者需要递交三份教师推荐信。它们分别来自数学教师、英语教师及其他理科教师。这些推荐信侧重描述能够展现申请者真实的学习兴趣和水平的诸多细节，进而帮助学校了解学生所具备的素养。此外，学校还注重考察申请者的课外活动情况，多次提醒申请者不要仅仅把对个人成就的描述局限于已有的学习成绩，而忽视了所参与的各类实践活动。一些理科高中还专门设计了由家长或者是监护人填写的申请表。这种申请表的内容包含了能够表现学生的非凡个性、创造力、独立思考能力、自主性、责任心等的生活细节。
由此可见，初选不仅强调学生的学业表现，而且重视综合素质；不仅关注测试结果，而且注重学习过程。这是因为，在理科高中的培养理念中，热爱科学并对理科充满浓厚的兴趣是接收学生的首要前提，具备较好的理科学习能力和发展潜力是促进学生成才的重要保证。因此，符合上述条件的学生才是真正适合理科高中的学生。而这些素质流露于日常学习生活之中，是无法通过学业测试进行考察的。这也解释了理科高中之所以看重推荐信及学生撰写的论文，尤其是科技论文的原因。
2 面试
面试并非招生的必备环节，如印第安纳州理科和人文高中（indiana academy for science, mathematics, and humanities）只是在需要的情况下进行。例如，申请者在相关材料中提及自己曾受过某种创伤。该校则视创伤的具体情况来决定是否面试，以评估学生能否入学。
面试主要是为考察学生的兴趣爱好、入学动机、性格特征及生活经历等内容。面试的问题十分简单，基本上是日常交流中常见的话题，例如阅读书目的类型，是否有住校的经历，最喜欢的学科，最近科技领域的新发现，等等。面试官主要由学校主管人员以及招生负责人担任。
3 录取
是否录取学生由理科高中专门设立的招生委员会投票决定。委员会由教职工、校友、学生家长等利益相关者组成，其任务是根据申请者的所有资料及各种测试成绩对其进行综合评估，最后确定录取的人选。
除关注智力因素外（如考察学业记录），委员会也要充分考虑申请者的兴趣、学习动机、意志力、责任感、自律等非智力特征，以期选出真正热爱科学，能顺利融入校园文化，对个人、他人及整个学校的发展产生积极影响的学生。对于有争议的结论，学校将再次进行审核。
综上，理科高中的招生非常规范，各环节都受到重视，且有章可循。不仅如此，为了更有效地招生，多所学校的招生部门还成立了招生代表联盟协会（association of consortium admissions representatives）。该协会主要负责培训招生工作人员，并组织各校交流与分析招生工作等。