Le professeur Thornton fait des recherches sur la physique et l'enseignement des sciences générales. Son objectif de recherche est de former des physiciens diplômés à devenir professeurs universitaires et collégiaux. Il a été actif dans des projets d'amélioration des enseignants au niveau local, régional et étatique, et a développé un cours de sciences physiques pour les enseignants de la maternelle à la 8e année afin de les former en tant que professeurs de sciences de premier plan. Cela a conduit à un cours télévisé à l'échelle de l'État pour les enseignants de la maternelle à la 12e année axé sur les sciences pratiques, à l'aide de kits développés par le professeur Thornton. Huit de ces cours ont été élaborés. Les étudiants ont contribué à développer des expériences et à obtenir du matériel. Le professeur Thornton filme des conférences et des démonstrations qui sont présentées dans des lieux locaux à travers la Virginie alors que des professeurs auxiliaires locaux aident les enseignants à vivre des expériences pratiques. La recherche dans ces cours continuera d'être développée et les étudiants désireux de se spécialiser en enseignement de la physique sont recherchés.
D'autres domaines de recherche actuellement à l'étude comprennent 1) le développement de cours d'apprentissage à distance, 2) le changement des sections narratives de problèmes pour les grands cours d'ingénierie et de physique en une session de développement conceptuel, et 3) l'accent mis sur l'apprentissage collaboratif dans les grands cours magistraux. Ces projets sont possibles MS et Ph.D. Projets de thèse.