Η παιδαγωγική επιστήμη είναι η μελέτη μεθόδων διδασκαλίας και απόκτησης συστηματικής κατανόησης του τρόπου με τον οποίο το ανθρώπινο μυαλό αποκτά νέες πληροφορίες. Αυτό περιλαμβάνει στοιχεία του δασκάλου, του μαθητή και του συνολικού μαθησιακού περιβάλλοντος που όλα έχουν αντίκτυπο στη μαθησιακή διαδικασία. Προκειμένου να μην συγχέεται με τη μελέτη της ίδιας της διδασκαλίας θεμάτων επιστήμης, η παιδαγωγική επιστήμη αναφέρεται συχνά ως απλώς παιδαγωγική ή διδακτική θεωρία. Η εστίαση της παιδαγωγικής επιστήμης είναι στη διδασκαλία των παιδιών σε τυπικά εκπαιδευτικά περιβάλλοντα, αλλά μπορεί επίσης να εφαρμοστεί σε ενήλικες καθώς και σε άτυπες μεθόδους μάθησης για όλες τις ηλικίες.
Η παιδαγωγική προσέγγιση στη μάθηση θεωρείται ότι είναι περίπου 60 ετών από το 2011, με περισσότερες από 100,000 επίσημες μελέτες που έχουν διεξαχθεί στην παιδαγωγική μέχρι το 1950. Οι πρώτες προσπάθειες συστηματικού προσανατολισμού της μαθησιακής διαδικασίας, ωστόσο, ανάγονται στο 1897, με σχεδόν 4,000 Έρευνες για τον εξορθολογισμό της μάθησης στην ανάγνωση και στα μαθηματικά που διεξάγονται μέχρι το 1939 μόνο. Παρά τη μακρά, έντονη ιστορία της έρευνας για το τι συνιστά τις καλύτερες πρακτικές μάθησης, η παιδαγωγική επιστήμη θεωρείται από πολλούς ότι δεν είναι αληθινή επιστήμη μέχρι σήμερα. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι πολλά από όσα έχουν μάθει δεν οδηγούν σε οριστικά συμπεράσματα και, ως εκ τούτου, πολλά εκπαιδευτικά συστήματα βυθίζονται σε δημοφιλείς τάσεις και μόδες της περιόδου ως προς το ποια είναι η καλύτερη προσέγγιση για τη διδασκαλία των μαθητών.
Η παιδαγωγική προσέγγιση για την κατανόηση της μάθησης οδήγησε σε ορισμένα σημαντικά δεδομένα που θεωρούνται οριστικά. Τα στοιχεία δείχνουν, από την έρευνα του 2003, ότι, στην τυπική τυπική διαδικασία μάθησης, οι δάσκαλοι αντιπροσωπεύουν το 30% της μεταβλητότητας στο πόσο καλά μαθαίνει ένας μαθητής, ενώ ένα άλλο 50% της μεταβλητότητας επικεντρώνεται στον ίδιο τον μαθητή και το υπόλοιπο Το 20% της διακύμανσης είναι αποτέλεσμα περιβαλλοντικών παραγόντων. Αυτά τα στοιχεία υποδηλώνουν ότι, σε αντίθεση με τις δημοφιλείς ιδέες για το περιβάλλον του σχολείου και του σπιτιού, έχουν μικρή πραγματική επίδραση στο πόσο καλά μαθαίνει ένας μαθητής.
Η έρευνα του 2003 προχώρησε περαιτέρω στα συμπεράσματά της ως προς τη φύση της παιδαγωγικής επιστήμης, παρέχοντας αναλογίες ως προς το τι επηρεάζει περισσότερο τη μαθησιακή ικανότητα ενός μαθητή. Αυτά τα στοιχεία περιελάμβαναν ανατροφοδότηση από τον δάσκαλο, η οποία θεωρήθηκε ως η πιο σημαντική στο 1.13, με το 1.0 να είναι μια μέση επιρροή. Η προηγούμενη ικανότητα μάθησης ενός μαθητή βαθμολογήθηκε ως 1.04 στον καθορισμό της επιτυχίας, η ποιότητα της διδασκαλίας που παρείχε ο εκπαιδευτικός βαθμολογήθηκε με 1.0 και η άμεση ατομική οδηγία μεταξύ δασκάλου και μαθητή βαθμολογήθηκε μόνο με 0.82. Τομείς που φαινόταν να έχουν μικρή συνολική επιρροή στην επιτυχή μάθηση ήταν οι τεχνικές μάθησης με τη βοήθεια υπολογιστή που βαθμολογήθηκαν με 0.31, η ατομική μελέτη για τον μαθητή με 0.14 και η διδασκαλία του μαθητή χρησιμοποιώντας μια ομάδα εκπαιδευτικών μαζί με επιρροή μόνο 0.06.
Ενώ τέτοια δεδομένα μπορεί να είναι ξεπερασμένα καθώς τα συστήματα υπολογιστών και τα προσαρμοσμένα περιβάλλοντα μάθησης αναπτύσσονται τον 21ο αιώνα, υπογραμμίζουν το γεγονός ότι ένας αιώνας δεδομένων στην παιδαγωγική επιστήμη μπορεί να μην είναι χρήσιμος ή να μην ισχύει για μεταβαλλόμενα τεχνολογικά και κοινωνικά περιβάλλοντα. Ως εκ τούτου, η σύγχρονη παιδαγωγική μάθηση προσπαθεί να επικεντρωθεί στο τι κάνουν οι δάσκαλοι αυτήν τη στιγμή στην τάξη και ποια στοιχεία αυτής της διαδικασίας φαίνεται να λειτουργούν καλύτερα από άλλα. Από το 2007, η εστίαση στην παιδαγωγική επιστήμη έγινε στη θεωρία της μάθησης αντί στη θεωρία της διδασκαλίας. Αυτό σημαίνει ότι η μέθοδος μάθησης που είναι πιο αποτελεσματική πρέπει να έχει προτεραιότητα σε σχέση με οποιαδήποτε μέθοδο διδασκαλίας χρησιμοποιήθηκε για την παραγωγή της.
Τα εργαλεία διδασκαλίας που προσφέρονται στους εργαζόμενους εκπαιδευτικούς στον 21ο αιώνα βασίζονται όλο και περισσότερο σε ευέλικτες προσεγγίσεις που θα ενσωματώνουν θεωρίες μάθησης για το τοπικό περιβάλλον στο οποίο εργάζονται οι εκπαιδευτικοί. Αντίθετα, οι φοιτητές στα πανεπιστήμια που ειδικεύονται στην παιδαγωγική επιστήμη εξακολουθούν να διδάσκονται να εστιάζουν την προσοχή τους στις πολιτικές, κοινωνικές και ιστορικές πτυχές του μαθησιακού περιβάλλοντος. Αυτό δεν συμβαδίζει με την τάση στον κόσμο της διδασκαλίας όπου αντίθετα οι αποτελεσματικές θεωρίες μάθησης για τους ίδιους τους μαθητές θα πρέπει να είναι πρώτες στη λίστα προτεραιότητας.
Η παιδαγωγική επιστήμη είναι μια επιστήμη που είναι δύσκολο να ποσοτικοποιηθεί με ουσιαστικούς τρόπους, καθώς, όπως η οικονομία, εξακολουθούν να υπάρχουν πολλές ανταγωνιστικές θεωρίες ως προς το τι λειτουργεί καλύτερα και τι δείχνουν τα δεδομένα. Απλές έννοιες όπως ο αλφαβητισμός είναι δύσκολο να οριστούν. Ο γεωγραφικός γραμματισμός ή ο τεχνολογικός γραμματισμός θα μπορούσαν απλώς να είναι όροι για το πόση γνώση έχει συσσωρεύσει ένας μαθητής ή θα μπορούσαν να αντιπροσωπεύουν δεξιότητες που συχνά αντικαθιστούν τη γνώση. Ο καθορισμός των όρων στους οποίους βασίζονται οι θεωρίες μάθησης με συστηματικό τρόπο είναι επομένως απαραίτητος πριν από τη σύνδεση δεδομένων με αυτές και πριν καταστεί δυνατό να εξαχθούν ουσιαστικά συμπεράσματα σχετικά με το τι πραγματικά λειτουργεί στο μαθησιακό περιβάλλον.