Научная работа кафедры ведется, в основном, по следующим направлениям:
- «Современные педагогические приемы и методы преподавания общих и специальных дисциплин на основе информационных технологий» в рамках НИР факультета математики и информационных технологий «Математическое моделирование, систем, структур и физических процессов».
- Проводятся поисковые научные работы по темам «Создание и исследование свойств сегнетоэлектрических материалов с пространственно- неоднородной структурой» , «Разработка математических методов исследования сложных динамических систем», «Разработка алгоритмов и программ цифровой обработки изображений, распознавание и анализ графических образов, их измерение и сопоставление», «Оптимальные итерационные процессы».
Ученые кафедры Галузо И.В. и Голубев В.А. известны далеко за пределами университета за существенный вклад в развитие методики преподавания физики и астрономии. Этими авторами опубликованы сотни публикаций, в том числе учебники для школы с грифами МО, НИО. Голубев В.А. - учитель ряда победителей международных астрономических конкурсов, его именем назван астероид (малая планета) (216897) Golubev, открытый Виталием Невским в 2009 году. По итогам 2009 года Витебский облисполком присвоил Голубеву В.А. почетное звание «Человек года» в номинации «Образование, наука."
На кафедре активно проводится научно-исследовательская работа со студентами. Имеются публикации и акты внедрения разработок в учебный процесс и производство. На кафедре работают два студенческих кружка по робототехнике и биофизике. Кафедра осуществляет работу со школьниками по направлению «Физика и робототехника» в рамках ИТ-академии «МИР будущего» ФМиИТ.