Dès les années 1970, Brousseau considère la didactique des mathématiques comme une science expérimentale, qui nécessite des recherches fondamentales visant à comprendre l’évolution des connaissances des élèves en contexte scolaire. Les expérimentations en contexte écologique permettent une validation des résultats.
Ce qui caractérise la didactique des mathématiques par rapport à d’autres domaines sur lesquels elle s’appuie, c’est son approche systémique (Artigue & Douady, 1986) de trois éléments : l’élève, le savoir mathématique et l’enseignant.
Les recherches en didactique des mathématiques empruntent un certain nombre d'hypothèses issues des travaux en épistémologie génétique et en psychologie sociale.
57 Pour conclure, nous sommes convaincus que les apports méthodologiques entre didactique des mathématiques et sciences cognitives sont mutuels. D’une part, les analyses didactiques sont importantes pour préciser les hypothèses de recherche et expliquer en retour les résultats.