Історія відділу профільного навчання бере початок у 2004 році зі створення лабораторії профільного навчання та профконсультацій. У різні періоди його очолювали Доротюк Валентина Іванівна (2004-2009 рр.; 2012 р. і донині) та Піддячий Микола Іванович (2009-2012 рр.).
Необхідність створення відділу була зумовлена нагальною потребою реформування профільного навчання на засадах узгодження професійних намірів випускників шкіл з соціально-професійним замовленням на підготовку кадрів. Науковці відділу розробляють безперервний процес розвитку особистості учня шляхом поетапного індивідуального вияву в системі її мотивів фундаментальної потреби пізнання в обраній для діяльності виробничій чи невиробничій сфері на ринку праці та застосуванні отриманих знань для становлення діяльнісного (операційно-технологічного) складника психологічної сфери з метою взаємодії у процесі вироблення суспільно значущого продукту праці.
Основні напрями педагогічних досліджень за період з 2004 до 2019 років: формування освітнього середовища профільної школи; соціально-професійна орієнтація; формування найважливіших компетентностей; профорієнтаційне спрямування змісту загальної середньої освіти; допрофесійна підготовка; підготовка до професійної діяльності; інформаційно-комунікативні технології; науково методичний супроводу профільного навчання в старшій школі (вивчення освітніх потреб, нахилів, здібностей).
За період роботи відділу науковці успішно виконали такі науково-дослідні роботи: 2004-2006 рр.: «Педагогічні основи професійної орієнтації старшокласників»; 2007-2009 рр.: «Особистісно орієнтоване навчання в старшій профільній школі з використанням інформаційних технологій»; 2010-2012 рр.: «Формування освітнього середовища профільної школи»; 2013-2015 рр.: «Соціально-професійна орієнтація старшокласників в умовах профільного навчання»; 2016-2018 рр.: «Науково-методичне забезпечення допрофесійної підготовки старшокласників».
Розпочала свою діяльність лабараторія профільного навчання і профконсультацій із вивчення проблеми професійної орієнтації старшокласників у період, коли активно впроваджувалося профільне навчання у старших класах закладів загальної середньої освіти. Результатами експериментальної роботи стали визначення типів професійної спрямованості, напрямів профілізації, рівню інтелекту, спрямованості особистості старшокласників, що взяли участь в експерименті. Отримані результати допомогли старшокласникам із експериментальних закладів обрати напрям профілізації відповідно до свого рівня інтелекту, провідної риси та спрямованості особистості, що в подальшому сприяло успішному професійному самовизначенню.
Продовжуючи працювати над вивченням проблем профільної школи, співробітники лабораторії профільного навчання і профконсультацій упродовж 2007-2009 років створили: рекомендації щодо підготовки старшокласників до свідомого професійного самовизначення і професійного навчання в умовах профільної школи з використанням інформаційних технологій; технічне завдання для створення комп’ютерної діагностичної програми для вивчення індивідуальних особливостей учнів 9-12 класів профільної школи; концепцію та методику створення комп’ютерної діагностичної програми для вивчення індивідуальних особливостей учнів 9-12 класів профільної школи; методику групової профорієнтаційної діагностики учнів старшої школи з використанням комп’ютерних варіантів тестових методик; комп’ютерну діагностичну програму для вивчення проявів індивідуальних особливостей учнів 9-12 класів профільної школи в процесі засвоєння навчального матеріалу.
Подальший науковий пошук співробітників лабораторії профільного навчання і політехнічної творчості був оформлений у монографії «Формування освітнього середовища профільної школи», що виконана під керівництвом професора Піддячого М.І. Монографія присвячена формуванню освітнього середовища профільної школи у царині забезпечення поступу особистості учня. Включені матеріали розкривають теоретико-методичні засади спрямування особистості в систему соціальних і професійних відносин на різних етапах розвитку із врахуванням вікових особливостей, за рахунок формування знань, умінь, якостей, цінностей, норм тощо, які дозволяють їй функціонувати в умовах швидкозмінного середовища.
Упродовж 2013-2015 років співробітниками відділу було створено монографію «Соціально-професійна орієнтація учнів в умовах профільного навчання» і посібник «Освітні технології соціально-професійної орієнтації учнів», де відображені результати дослідження, а саме: організаційно-педагогічні засади соціально-професійної орієнтації учнів профільної школи; чинники, що сприяють соціально-професійній орієнтації в умовах профільного навчання; моделі і методики соціально-професійної орієнтації учнів в умовах профільного навчання.
Наступною сходинкою у науковій діяльності відділу (2016-2018 рр.) було створення навчальних посібників «Обираємо професії «людина-природа», «людина-техніка» і «Обираємо професії «людина-людина», «людина-знакова система», «людина-художній образ» для старшокласників, а також відповідних освітніх програм для забезпечення освітнього процесу у профільній школі за обраними спецкурсами. Зміст представлених посібників покликаний розв’язати ціле коло завдань, які стоять перед старшокласниками у період їх професійного самовизначення. Серед них, зокрема, такі: виховання в учнів ставлення до себе як майбутнього професіонала, усвідомлення своєї індивідуальної неповторності, відповідальності та впевненості в досягненні майбутнього професійного успіху; активізація процесів самопізнання, самооцінки та актуалізація потреби у самовдосконаленні; формування системи знань учнів про зміст та структуру світу професій, умінь самостійно аналізувати вимоги соціального середовища до фахівців на ринку праці та специфіку профільного навчання як першого кроку до оволодіння обраною професією; ознайомлення учнів зі способами і прийомами прийняття обґрунтованих рішень щодо вибору майбутньої професії, забезпечення їх практичним досвідом пошуку необхідної інформації для розробки або вдосконалення індивідуальної освітньої траєкторії.
Із 2019 року відділ розпочав науково-дослідну роботу за темою: «Науково-методичне забезпечення підготовки вчителя до реалізації компетентнісно орієнтованого навчання». За цей період науковці відділу плідно працюють над створенням програми самоосвітнього тренінгу «Реалізація компетентнісно орієнтованого навчання», практичних посібників «Компетентнісно орієнтоване навчання: сутність, форми і методи», «Методичні засади підготовки вчителя до реалізації компетентнісно орієнтованого навчання».