البروفيسور ثورنتون يبحث في الفيزياء والتعليم العام للعلوم. هدفه البحثي هو تدريب الفيزيائيين الخريجين ليكونوا أساتذة جامعات وكليات. لقد كان نشطًا في مشاريع تحسين المعلمين على المستوى المحلي والإقليمي ومستوى الولاية ، وقام بتطوير دورة في العلوم الفيزيائية لمعلمي K-8 لتدريبهم كمدرسين رائدين للعلوم. أدى ذلك إلى دورة متلفزة على مستوى الولاية لمعلمي الروضة حتى الصف الثاني عشر تركز على العلوم العملية ، باستخدام مجموعات طورها البروفيسور ثورنتون. تم تطوير ثمانية من هذه الدورات. كان للطلاب دور فعال في تطوير التجارب والحصول على المواد. يقوم الأستاذ ثورنتون بتصوير المحاضرات والعروض التوضيحية التي يتم عرضها في المواقع المحلية في جميع أنحاء ولاية فرجينيا حيث يقوم الأساتذة المساعدون المحليون بمساعدة المعلمين في التجارب العملية. سيستمر تطوير البحث في هذه الدورات ، ويتم البحث عن الطلاب الراغبين في التخصص في تعليم الفيزياء.
تشمل مجالات البحث الأخرى قيد الدراسة حاليًا 1) تطوير دورات التعلم عن بعد ، 2) تغيير أقسام سرد المشكلات لدورات الهندسة والفيزياء الكبيرة إلى جلسة تطوير مفاهيمي ، و 3) التأكيد على التعلم التعاوني في دورات المحاضرات الكبيرة. هذه المشاريع ممكنة MS ودكتوراه. مشاريع أطروحة.