Наукова праця є одним з найважливіших видів діяльності професорсько-викладацького складу кафедри фізики та методики навчання фізики, аспірантів і здобувачів. Проведення наукової роботи в університеті забезпечує безперервне вдосконалення навчально-виховного процесу на основі теоретичних і прикладних досліджень за напрямками підготовки фахівців та впровадження в освітню діяльність практичних розробок і методичних рекомендацій. На кафедрі у різний час виконувались держбюджетні теми:

• “Фізико-технологічні засади отримання поруватих сполук А3В5 та приладових структур на їх основі” (2012-2013 рр.);
• “Розробка технології отримання квантоворозмірних структур і наноструктурованих матеріалів та дослідження їх властивостей” (2015-2017 рр.);
• “Композити на основі халькогенідних стекол та полімерів як матеріали для створення елементів фотоніки” (2017-2019 рр.);
• “Розробка технології оцінювання показників якості та безпеки продуктів нанотехнологій протягом життєвого циклу” (2017-2020 рр.).

     У 2007 році в Бердянському державному педагогічному університеті за ініціативою викладачів кафедри було створено Науково-дослідний інститут нанотехнологій та системної інженерії. Така зміна структури факультету передбачала забезпечення його подальшого розвитку в напрямку підвищення якості підготовки випускників магістратури шляхом інтеграції навчального процесу з науковими дослідженнями у галузі сучасної мікроелектроніки, фізики напівпровідників, нанотехнологій на власній експериментальній базі. Напрямки роботи інституту:

• розробка нових гетероструктур на основі плівки SiC-поруватий кремній, а також поруватий кремній-Mo-Cu2(Zn; Al, Ag)(Sn; In; Ga)S4; дослідження фізичних процесів у цих матеріалах за різних методів їх синтезу, зокрема аналіз впливу домішок, режимів синтезу і наступних технологічних обробок на структуру, фазові переходи, електрофізичні параметри; створення на базі цих матеріалів приладових структур нового покоління;
• отримання композитних систем (матриць) на основі халькогенідних склоподібних напівпровідників та полімерів шляхом уведення низькодисперсних матеріалів (A2B6, перехідні метали, рідкоземельні елементи, оксиди металів, та ін.);
• дослідження електрофізичних параметрів і використання нанокомпозитних систем в якості фоточутливих та випромінюючих матеріалів.

     НДІ нанотехнологій тісно співпрацює з науковими та освітніми інституціями, серед яких Інститут фізики напівпровідників НАН України, Запорізька державна інженерна академія тощо.

     Кафедра фізики та методики навчання фізики є ініціатором організації та проведення Всеукраїнських (з міжнародною участю) науково-практичних конференцій “Безперервна фізико-математична освіта: проблеми, пошуки, перспективи” (2007, 2009 рр.) та “Науково-дослідна робота в системі підготовки фахівців-педагогів у природничій, технологічній і комп’ютерній галузях” (2011, 2013 – 2021 рр.), присвячених обговоренню актуальних питань розвитку природничої освіти в Україні; шляхів ефективної реалізації інноваційних підходів та комп’ютерно-орієнтованих технологій у професійній підготовці майбутніх учителів та інженерів-педагогів; розширенню наукових зв’язків учених університету з вченими різних регіонів України та інших держав. Співорганізаторами конференцій традиційно виступали: Національна академія педагогічних наук України, Національний педагогічний університет імені М.П.Драгоманова, Вища технічна школа в Катовіце (Польща), Заслужений автономний університет Пуебла (Мексика), Університет прикладних наук Йоаннеум (Австрія).

     У грудні 2020 року кафедра фізики та методики навчання фізики стала ініціатором проведення І Міжнародної науково-практичної конференції “Наука. Інновації. Якість”, присвяченої обговоренню тенденцій розвитку сучасної фізичної науки, природничої освіти та інформаційних технологій, актуальних питань матеріалознавства, енергетики, нанотехнологій, підготовки фахівців відповідних галузей. Співорганізаторами конференцій виступили: Вища школа економіки і менеджменту суспільного управління (м.Братислава, Словаччина), Вища школа управління і адміністрації (м.Ополє, Польща), Вища технічна школа (м.Катовіце, Польща).

     Загальний напрямок сучасних наукових досліджень викладачів і співробітників кафедри у межах комплексної теми “Теоретико-методичні засади фундаментальної підготовки майбутніх учителів фізики і фахівців у галузі наноматеріалознавства до професійної діяльності” пов’язаний з удосконаленням методик викладання нормативних і варіативних навчальних дисциплін та актуальними дослідженнями в галузі фізики напівпровідників і нанотехнологій. Викладачі кафедри є авторами підручників, монографій, навчально-методичних посібників (у тому числі й з грифом МОН України), численних патентів і винаходів, публікацій у вітчизняних фахових і престижних міжнародних наукометричних виданнях; керівниками держбюджетних тем і грантових проектів, членами спеціалізованих вчених рад, рецензентами та опонентами дисертаційних праць, стипендіатами Кабінету Міністрів України для молодих учених, переможцями різноманітних міжнародних і всеукраїнських творчих наукових конкурсів. У різний час кафедра успішно співпрацює з Інститутом напівпровідників імені В.Є.Лашкарьова Національної Академії наук України, Національною академією педагогічних наук України (відділення загальної середньої освіти і цифровізації освітніх систем), Харківським політехнічним університетом, Інститутом фізики ім. Б.І.Степанова НАН Білорусі, фізико-хімічною лабораторією технологічного університету в Тунісі, політехнічним університетом Валенсії, науково-дослідницьким центром при Національному політехнічному інституті Мексики.

     Викладачі кафедри є організаторами науково-дослідної роботи здобувачів, керівниками курсових і кваліфікаційних магістерських робіт, кращих з яких подаються на Всеукраїнський конкурс студентських наукових робіт з природничих, технічних і гуманітарних наук; готують разом зі здобувачами наукові публікації і доповіді до Всеукраїнських і міжнародних науково-практичних конференцій і семінарів.