Wie in allen anderen Bereichen ist auch in der Fachdidaktik qualifizierte Lehre und Entwicklung von Lehr- Lernszenarien nur durch eine enge Verbindung mit der Forschung möglich. In der Fachdidaktik bildet Forschung den Hintergrund für die Aus- und Weiterbildung von Lehrkräften, ist aber auch Voraussetzung für qualifizierte Beratung, sei es für Lehrpläne, die Entwicklung von Aufgaben oder die Analyse von Testdaten (z.B. PISA). Schwerpunkte der fachdidaktischen Forschung und Entwicklungsarbeit der Gruppe Fachdidaktik der Physik sind:

Methodisch wird dabei vor allem mit Methoden der qualitativen empirischen Sozialforschung gearbeitet, insbesondere mit Videoanalysen, Unterrichtsbeobachtung und Interviews. In den genannten Bereichen gibt es auch zahlreiche nationale und internationale Kooperationen.