המטרה העיקרית של פעילות המחלקה להוראת המדעים בתחום מדעי כדור הארץ הינה פיתוח אוריינות סביבתית תוך שימת דגש על הוראת מדעי כדור הארץ בגישה מערכתית. בגישה זו קיימת התייחסות לכלל מרכיבי כדור הארץ והיא מבוססת על הגישה המדעית המכונה "גישת מערכות כדור הארץ". דגש מיוחד ניתן ליחסי הגומלין בין מרכיבי כדור הארץ הטבעיים ובינן לבין פעילות האדם.

המחלקה עוסקת בפיתוח תכניות לימודים ובהפעלתן בכל מערכת החינוך החל מגני ילדים ועד לחטיבה העליונה ומתמחה בפיתוח תכניות לימוד למגוון סביבות למידה: המעבדה, סביבת הלימוד החוץ-כיתתית, המחשב וכיתת הלימוד.

פיתוח תכניות הלימוד מלווה במחקר הבוחן את קשיי התלמידים ואת התפיסות השגויות שלהם. תכניות הלימוד מבוססות במידה רבה על ממצאי מחקרים אלו.