Аспірантура зі спеціальності 014 Середня освіта (фізика) (стара назва спеціальності – 13.00.02 –  теорія та методика навчання (фізика)) при кафедрі фізики та методики її викладання вперше була відкрита як разова 1996 року, а першими її аспірантами стали співробітники кафедри: Н.В. Подопригора (наук кер. В.П. Вовкотруб),  І.В.Сальник (наук кер С.П.Величко), Ю.В. Колтко (наук кер С.Г. Мельничук), О.М. Царенко (наук кер спочатку С.Г. Мельничук, а згодом С.П. Величко).  Упродовж  трьох років аспіранти успішно виконали свої дослідження, успішно склали іспити кандидатського мінімуму і захистили кандидатські дисертації.

З 1999 року аспірантура за напрямком підготовки висококваліфікованих фахівців за спеціальністю 13.00.02 – теорія та методика навчання (фізика) стала постійно діючою, що дозволило готувати викладачів з ученим ступенем як для нашої кафедри, так і для вищих навчальних закладів з різних регіонів України. За 1999-2016 роки в аспірантурі на очній та заочній формі навчалися і захистили кандидатські дисертації такі особи: Стадніченко С.М. (м Дніпропетровськ), Засядько І.І. (м. Олександрія), Петриця А.Н. (Дрогобицький педагогічний університет; Первомайське регіональне відділення Одеського державного університету ім. І.П. Мечникова), а також наші співробітники Сірик Е.П. (наук кер д.п.н. проф. С.П.Величко), Трифонова О.М. (наук кер д.п.н., проф.  Садовий М.І.), Богомаз-Назарова С.М. (наук кер к.п.н. доц. С.О.Кононенко), Гур’євська О.М. (наук кер к.п.н. доц. Н.В.Подопригора) та Слободяник О.В. (наук кер д.п.н. проф. С.П. Величко), Ковальов С.Г. (Кіровоградський національний університет)  та Бузько В.Л. (ЗОШ №6 м. Кіровограда), Слюсаренко В.В., Яковлєва О.М., Суховірська Л.П. (наук.кер. д.п.н., професор Садовий М.І.), Забара О.О., Соменко Д.В. (наук.кер. д.п.н., професор Величко С.П.).

Досить важливою для успішного виконання і апробації результатів науково-дослідної роботи аспірантами є чітко організована і спланована діяльність методичного семінару «Сучасні проблеми дидактики природничих дисциплін», який ефективно працює щомісяця, починаючи з 1999 року. Особливу важливою є діяльність семінару у контексті заслуховування та обговорення кандидатських дисертацій, підготовлених аспірантами не лише зі спеціальності 13.00.02 – теорія та методика навчання (фізика), а й пошукувачами, що підготували до захисту результати своїх наукових досліджень з інших спеціальностей, а згодом захищають їх у спеціалізованих вчених радах інших ВНЗ.

З 2013 року при кафедрі успішно працює докторантура зі спеціальності 13.00.02 – теорія та методика навчання фізики. 2015 року закінчила навчання в нашій докторантурі доцент Н.В. Подопригора (наук. консультант проф. Вовкотруб В.П.) й успішно захистила докторську дисертацію «Методична система навчання методичних методів математичної фізики в педагогічних університетах» за двома спеціальностями 13.00.02 – теорія та методика навчання фізики і 13.00.04 – теорія та методика професійної освіти.

2016 року завершила навчання в докторантурі доцент І.В. Сальник (наук. консультант проф. Величко С.П.) і достроково захистила докторську дисертацію на тему: «Інтеграція віртуального і реального навчального фізичного експерименту в старшій школі» зі спеціальності 13.00.02 – теорія і методика навчання фізики.

Цього року в докторантурі за направленням Міністерства освіти і науки України навчається доцент кафедри фізики Слав’янського державного педагогічного університету Ткаченко В.М (наук. кер. проф. Величко С.П.).