A 12 osztályos kísérleti iskola a KLTE Gyakorlóiskolája néven működött 1958 szeptemberétől Papp Imre igazgatóval az élén, a 26 osztályból 15 gimnáziumi 11 általános iskolai csoport volt (az új iskola osztályokat vett át a Tóth Árpád Gimnáziumból, a Maróthi György és a Bányai Júlia általános iskolákból).
Az 1960/61-es tanév volt az 5. éves hallgatók számára az első új rendszerű gyakorló év (szakonként egy-egy félévet töltöttek hospitálással és 12-18 órát tanítással, megismerkedtek az esti, levelező tagozat munkájával, az osztályfőnöki, szakköri tevékenységgel és az ifjúsági szervezettel).
1961-ben kiépült az ún. 5 + 1-es oktatási forma (5 napos elméleti képzés után 1 napot az iskolai tanműhelyekben vagy üzemekben töltöttek gyakorlati munkával a tanulók: női szabó, kötszövő, lakatos, elektrotechnikai és kertész szakmákban).
1965-ben megszűnt a humán és reál tagozat, az új középiskolai tanterv egységes ismeretanyagot jelölt ki minden tantárgyból, de speciális képzést is lehetővé tett a természettudományos tárgyakból és a nyelvekből.
1963-tól 17 éven át dr. Szász Lajosné állt az intézmény élén.
A gyakorlógimnázium úttörő szerepet vállalt 1962-től az orosz, majd 1964-től az angol és a francia nyelvi tagozatok indításával a színvonalas idegen nyelvi képzésben. Így éveken át megfelelő terepet biztosíthatott a KLTE orosz, angol és francia szakos tanárjelöltjei számára a gyakorláshoz. Ugyancsak 1964-től - az országban elsők között - indult kémia-fizika tagozatos képzés helyi program alapján.
1967-ben zártláncú ipari televízió létesült a tanárképzési feladatok korszerűbbé tétele érdekében.
A gimnázium országosan is elismert eredményei alapján az 1966/67-es tanévben tagja lett a magyarországi UNESCO asszociált iskolák hálózatának, amely 26 középfokú intézményt foglal magában.
1963-ban az alsó, 1967/68-as tanévben az általános iskolai felső tagozat is megszűnt, a KLTE irányítása alatt igazgatási szervezeti szempontból elkülönülve két iskola alakult: a Gyakorló Általános Iskola és a Gyakorló Gimnázium.