Pedagoška znanost je študij metod poučevanja in pridobivanja sistematičnega razumevanja, kako človeški um pridobiva nove informacije. To vključuje elemente učitelja, študenta in celotnega učnega okolja, ki vsi vplivajo na učni proces. Da je ne bi zamenjali s samim študijem poučevanja naravoslovnih predmetov, se pedagoška znanost pogosto imenuje le pedagogika ali teorija poučevanja. Poudarek pedagoške znanosti je na poučevanju otrok v formalnih izobraževalnih okoljih, lahko pa se uporablja tudi za odrasle kot tudi neformalne metode učenja za vse starosti.
Šteje se, da je pedagoški pristop k učenju od leta 60 star približno 2011 let, do leta 100,000 pa je bilo opravljenih več kot 1950 formalnih študij pedagogike. Prvi poskusi sistematičnega usmerjanja učnega procesa pa segajo v leto 1897, kjer jih je bilo blizu 4,000. raziskave o tem, kako racionalizirati učenje branja in matematike, so se izvajale šele leta 1939. Kljub dolgi in intenzivni zgodovini raziskovanja, kaj predstavlja najboljše učne prakse, mnogi menijo, da pedagoška znanost še ni prava znanost. To je zato, ker veliko naučenega ne kaže na dokončne zaključke, zato so številni izobraževalni sistemi zatopljeni v priljubljene trende in modne muhe tistega obdobja glede tega, kateri je najboljši pristop pri poučevanju študentov.
Pedagoški pristop k razumevanju učenja je prinesel nekaj pomembnih podatkov, ki veljajo za dokončne. Dokazi kažejo, da raziskava iz leta 2003 kaže, da v tipičnem formalnem učnem procesu učitelji predstavljajo 30 % variabilnosti v tem, kako dobro se učenec uči, pri čemer je še 50 % variabilnosti osredotočeno na samega učenca in preostalih 20 % variance je posledica okoljskih dejavnikov. Ti dokazi kažejo, da imajo v nasprotju s priljubljenimi predstavami o šolskem in domačem okolju le malo dejanskega vpliva na to, kako dobro se učenec uči.
Raziskava iz leta 2003 je šla dlje v svojih sklepih o naravi pedagoške znanosti, saj je podala razmerja, kaj najbolj vpliva na učno sposobnost študenta. Ti elementi so vključevali povratno informacijo učitelja, ki je veljala za najpomembnejšo pri 1.13, pri čemer je 1.0 povprečen vpliv. Predhodna sposobnost učenca za učenje je bila pri ugotavljanju uspeha ocenjena z 1.04, kakovost pouka, ki ga je izvajal vzgojitelj, je bila ocenjena z 1.0, neposredno individualno poučevanje med učiteljem in študentom pa je ocenjeno le z vrednostjo 0.82. Področja, za katera se je zdelo, da imajo majhen splošni vpliv na uspešno učenje, so bile računalniško podprte učne tehnike, ocenjene z 0.31, individualna študija za študenta z 0.14 in poučevanje študenta z uporabo skupine pedagogov skupaj, ki imajo vpliv le 0.06.
Čeprav so takšni podatki morda zastareli, ko v 21. stoletju rastejo računalniški sistemi in učna okolja po meri, poudarjajo dejstvo, da stoletje podatkov v pedagoški znanosti morda ne bodo uporabni ali veljavni za spreminjajoča se tehnološka in družbena okolja. Sodobno pedagoško učenje se torej poskuša osredotočiti na to, kaj učitelji trenutno počnejo v razredu in kateri elementi tega procesa se zdijo boljši od drugih. Od leta 2007 se pedagoška znanost osredotoča na teorijo učenja namesto na teorijo poučevanja. To pomeni, da mora imeti učna metoda, ki je najbolj učinkovita, prednost pred katero koli metodo poučevanja, ki je bila uporabljena za njeno izdelavo.
Učna orodja, ki so v 21. stoletju na voljo delujočim pedagogom, vse bolj temeljijo na fleksibilnih pristopih, ki bodo prilagodili učne teorije za lokalno okolje, v katerem učitelji delajo. Nasprotno pa študente na univerzah, ki se ukvarjajo s pedagoškimi znanostmi, še vedno učijo, da svojo pozornost usmerijo na politične, družbene in zgodovinske vidike učnega okolja. To ne sledi trendu v svetu poučevanja, kjer bi morale biti učinkovite učne teorije za učence same na prvem mestu na prednostnem seznamu.
Pedagoško znanost je težko kvantificirati na smiselne načine, saj tako kot ekonomija ostaja veliko konkurenčnih teorij o tem, kaj najbolje deluje in kaj kažejo podatki. Preproste pojme, kot je pismenost, je težko opredeliti. Geografska pismenost ali tehnološka pismenost bi lahko bila le izraza za to, koliko znanja je študent nabral, ali pa bi lahko predstavljala veščine, ki pogosto nadomestijo znanje. Opredelitev izrazov, na katerih se teorije učenja opirajo na sistematičen način, je zato potrebna, preden nanje povežemo podatke in preden je mogoče pridobiti smiselne zaključke o tem, kaj dejansko deluje v učnem okolju.