Історія кафедри фізики бере свій початок з тридцятих років минулого століття, коли у 1933 році у Вінницькому педагогічному інституті як окремий структурний підрозділ був створений фізико-математичний факультет.
Завідувачем кафедри в той час був кандидат фізико-математичних наук Іван Дмитрович Конозенко, який згодом захистив докторську дисертацію з фізики і плідно працював в Інституті фізики АН УРСР. Серед перших викладачів кафедри фізики був відомий вчений – професор, член ВУАН В.К. Бернацький, який її очолив у 1937 році. Пізніше кафедрою фізики керували професори А.Ф. Самарін (1944-1946), П.М. Зузяк (1976-1982), (1985-2001), доценти В.М. Коновалов (1946-1957), A.M. Яворський (1952-1966), В.М. Носолюк (1966-1974), І.М. Кучерук (1974-1976), Є.С. Смолінський (1982-1985), В.І. Солоненко (2001-2009), М.В. Дідовик (2009-2011).
У різний час на кафедрі працювали: професор Г.Ф. Бушок, доценти Г.Ф. Півень, В.Р. Ляхович, М.Н. Нечипорук, І.М. Кучерук, В.І. Сумський, В.М. Носолюк, В.І. Коновалов, Л.В. Черниш, В.Ф. Яремчук, В.Ф. Заболотний, Н.С Кравчук, А.І. Білюк, О.В Мозговий, А.М. Сільвейстр, А.Д. Слободяник, М.В. Дідовик, С.М. Рибак, старші викладачі В.І. Кулаков, З.Н. Урман, О.Д. Котенко, С.Ю. Мельник, О.К. Фідря, М.Ю. Чухрій, Е.В. Гріщенко, В.М. Коряк, А.Ф. Недибалюк та ін.
У 1970-1990 pp. були засновані науково-дослідні лабораторії з теплофізики (В.М. Андріанов, І.М. Кучерук), з фізики полімерів (В.М. Носолюк), з фізики твердого тіла (П.М. Зузяк, В.І. Сумський), зі світло-розсіюючих середовищ (Є.С. Смолінський). На базі цих лабораторій було підготовлено ряд дисертацій та створено спеціальний фізичний практикум, отримано близько 20 авторських свідоцтв на наукові розробки, виконувалися роботи з господарсько-договірної тематики, з бюджетних тем.
Значний внесок у розвиток методичної думки в Україні зробив доктор педагогічних наук професор Г.Ф. Бушок, який одним із перших започаткував науковий підхід до розв’язання питань методики викладання фізики у педвузах.
Один із досвідчених методистів України доцент М.Н. Нечипорук обладнав зразкову аудиторію для читання лекцій з методики фізики, створив навчальну лабораторію для проведення занять зі шкільного фізичного практикуму.
Одним із перших в Україні започаткував впровадження комп’ютерів у навчальний процес доцент В.І. Сумський, який розробив кілька десятків програм застосування ПК на лекціях, практичних і лабораторних заняттях.
Тривалий час на кафедрі фізики працювала лабораторія наукового напряму функціональної оптоелектроніки та сенсорики (керівник к.т.н. доц. Яремчук В.Ф.). За час існування лабораторії захищено близько 30 патентів на винаходи та корисні моделі, опубліковано понад 180 праць.
На базі кафедри проводилися міжнародні наукові конференції з астрономії та фізики твердого тіла – «CAMMAC (комети, астероїди, метеори, метеорити, астроблеми, кратери)» (з 1999 р.) та «Структурна релаксація в твердих тілах» (з 2003 р.).
До 2003 року дисципліна «Методика викладання фізики» забезпечувалась викладачами кафедри фізики Нечипоруком М.Н., Коряком В.М., Мельником С.Ю., а вже в серпні 2003 року як окремий структурний підрозділ Інституту перспективних технологій, економіки та фундаментальних наук Вінницького державного педагогічного університету імені Михайла Коцюбинського була створена кафедра методики викладання фізики та інформатики, яку очолювали в різні роки доценти Заболотний В.Ф. (2003-2006, 2009-2011) та Сільвейстр А.М. (2006-2009).
У листопаді 2011 року відбулося об’єднання цих двох кафедр зі спільною назвою – кафедра фізики і методики викладання фізики, інформатики, астрономії, а згодом – кафедра фізики і методики навчання фізики, астрономії. Очолив кафедру доктор педагогічних наук, професор Заболотний В.Ф.
У той час на кафедрі працювали доценти: А.М. Сільвейстр, А.І. Білюк, О.В. Мозговий, В.Ф., Яремчук, Н.С. Кравчук, С.М. Рибак, Н.А. Мисліцька, М.В. Дідовик, кандидати наук М.О. Моклюк, Н.Б. Копняк, В.П. Думенко, старший викладач А.Ф. Недибалюк, асистенти О.В. Кузьмінський, С.М. Смішний.
У 2025 році кафедру фізики і методики навчання фізики, астрономії очолив доктор педагогічних наук, професор А.М. Сільвейстр.
Сьогодні на кафедрі працює 5 викладачів: доктор педагогічних наук, професор Заболотний В.Ф., доктор педагогічних наук, професор Сільвейстр А.М., кандидат фізико-математичних наук, доцент Білюк А.І., кандидат технічних наук, доцент Думенко В.П., кандидат педагогічних наук, доцент Моклюк М.О.
Кафедра фізики і методики навчання фізики, астрономії забезпечує фундаментальну підготовку здобувачів вищої освіти предметних спеціальностей Середня освіта (Фізика), Середня освіта (Фізика та астрономія), Математика, Середня освіта (Природничі науки), Середня освіта (Трудове навчання і Технології), Середня освіта (Хімія), Професійна освіта (Цифрові технології), Хімія, Біологія та біохімія з курсу загальної та теоретичної фізики, методики навчання фізики, інформатики та методики її навчання, астрономії та астрофізики, а також зі спеціальних дисциплін і спецкурсів за ступенями вищої освіти бакалавра і магістра. Для цього створена належна матеріально-технічна база, що налічує 5 навчальних і навчально-дослідницьких лабораторій та 3 навчальних кабінети, обладнаних необхідними приладами, установками та засобами вимірювання.
На кафедрі активно вивчають проблеми теорії та методики навчання фізики. Проводяться дослідження біофізичних механізмів впливу лазерного випромінювання на живі організми та застосування оптичних методів в біомедичних дослідженнях, вивчаються проблеми впровадження в освітній процес цифрових та імерсивних технологій, дистанційних технологій навчання, використання віртуальних лабораторій, симуляцій та програмного забезпечення для проведення експериментів, впливу штучного інтелекту, технологій доповненої реальності на процес навчання фізики в умовах Нової української школи.
На базі кафедри щорічно проводиться Всеукраїнська наукова конференція «Астрономія і сьогодення», учасники якої активно досліджують і вивчають проблеми сучасних досліджень Космосу, динамічні, хімічні і фізичні характеристики Сонця, планет і їх супутників, проблеми освоєння інших планет, інструменти, в тому числі створення автоматичних астрономічних обсерваторій в навчальних закладах освіти, розглядають питання історичних аспектів розвитку астрономії, методики навчання астрономії в закладах середньої та вищої освіти тощо.
Успішно працюють студентські гуртки і проблемні групи. Проводяться засідання науково-методичного семінару. Здобувачі вищої освіти під керівництвом викладачів кафедри неодноразово ставали переможцями Всеукраїнського конкурсу студентських наукових робіт з галузей знань, спеціальностей «Фізика та астрономія», «Методика навчання природничо-математичних дисциплін».
Свідченням високого рівня науково-методичної підготовки випускників кафедри є те, що майже всі її викладачі – вихованці ВДПУ. Гордістю кафедри є її випускники, які успішно працювали й працюють на інших кафедрах університету (член-кор. НАПН України Р.С. Гуревич., доценти В.С Гаркушевський., В.В. Атаманюк, М.Ю. Кадемія.), в інших закладах вищої освіти м. Вінниці (доценти С.Г. Авдєєв, В.Х. Касіяненко, М.В. Лисий, А.Д. Слободяник, В.А. Дяков, Б.Г. Іваницький, В.Г. Дзісь). Випускники кафедри успішно захищають кандидатські і докторські дисертації. Кафедра пишається видатними успіхами член-кор. НАН України, д.ф-м.н., проф. Є.Ф. Венгера, заступника директора Інституту ядерних досліджень НАН України, д.ф-м.н. В.І.Гаврилюка, заступника директора Інституту напівпровідників НАН України, д.ф-м.н. В.Т. Купряшкіна, зав. лабораторії Інституту ядерних досліджень НАН України, д.г-м.н., завідувача ізотопної лабораторії Інституту геології НАН України С.Т. Звольського, проректора з наукової роботи та міжнародних зв’язків, зав. кафедри фізики Ніжинського державного університету, д.ф-м.н. О.В. Мельничука, д.ф-м.н. інституту фізики НАН України О.В. Ковальчука та іншими. Серед випускників – високі державні посадовці, керівники місцевого самоврядування різних рівнів, діячі освіти і науки (Л.М. Мацера, А.О. Шмігель, І.Я. Косач, С.В. Гончарук, Ф.Ф. Барановський). Визначних успіхів у навчально-виховній роботі досягли заслужені вчителі України – випускники кафедри Д.М. Власов, Ю.П. Пасіхов (почесний громадянин м. Вінниці), В.С. Сапіга, М.П. Яковенко, відмінники народної освіти І.Л. Володіна, Е.С. Волков, І.О. Ковбасюк, О.Б. Крутенюк, Л.В. Семенюк, О.С. Щербатюк, учні яких систематично виборюють призові місця на олімпіадах з фізики.