תנאי הקבלה דורשים רקע דיסציפלינרי מעמיק באחד מתחומי הדעת, ויש עדיפות לבעלי רקע בחינוך מתמטי או מדעי, אך ניתן להשלים רקע זה במהלך הלימודים. התכנית מותאמת לרקע של תלמידי המחקר ומציעה לימודים בתחום הדעת ובתחום החינוך המדעי/מתמטי וכן קורסים כלליים בחינוך ובמחקר חינוכי. תלמידי המחקר משתלבים בפעילות של קבוצות המחקר, ויש להם הזדמנויות למידה בתחומים מגוונים (למשל, פיתוח מקצועי של מורים, פיתוח קוריקולרי) הפותחות בפניהם מגוון אפשרויות בקריירה עתידית. חלק נכבד מהמשרות האקדמיות במחלקות להוראת מדעים באוניברסיטאות ובמכללות מאויש על ידי בוגרי תכנית זו. בוגרים רבים חוזרים לתפקידי הוראה, ניהול, הנחיה והובלה במערכת החינוך ובמשרד החינוך (למשל, מדריכים ארציים למדעים, מפמרי"ם, ראשי מרכזים ארציים). רבות מעבודות המחקר של הסטודנטים מתבצעות בהקשר של הפרקטיקה של הוראת המתמטיקה והמדעים בארץ ותורמים לקידומה.
תכנית לתלמידי מחקר (עם תזה) המעניקה MSc ו- PhD ומופעלת על ידי מדרשת פיינברג, האחראית על לימודים לתארים מתקדמים (תואר שני ושלישי). בתכנית כ-30 תלמידי מחקר לשנה (חדשים וממשיכים), רובם לתואר שלישי.