กลุ่มนักวิจัยด้านคณิตศาสตรศึกษา ได้รับการอนุมัติให้ดำเนินงานวิจัยด้านคณิตศาสตรศึกษาจากมหาวิทยาลัยขอนแก่น และได้เริ่มต้นพัฒนานวัตกรรมการศึกษาชั้นเรียน (Lesson Study) และวิธีการแบบเปิด (Open Approach) ซึ่งเป็นนวัตกรรมสำหรับการปฏิรูปงานด้านคณิตศาสตรศึกษาในประเทศไทย ภายใต้ความร่วมมือระดับนานาชาติกับ University of Tsukuba, Japan

      คณะศึกษาศาสตร์ได้สนับสนุนให้กลุ่มวิจัยด้านคณิตศาสตรศึกษา จัดตั้งเป็นศูนย์วิจัยคณิตศาสตรศึกษา ของคณะศึกษาศาสตร์และสนับสนุนให้ขยายผลงานวิจัยโดยร่วมมือกับสำนักงานคณะกรรมการการอุดมศึกษาเพื่อขอรับการสนับสนุนจาก APEC Human Resources Development Working Group และได้รับการอนุมัติให้ดำเนินโครงการแรกในปี 2006 ภายใต้ชื่อ HRD 03/2006 “A Collaborative Study on Innovations for Teaching and Learning Mathematics in Different Cultures among the APEC Member Economies” และดำเนินการต่อเนื่องเป็นชุดโครงการมาจนถึงปัจจุบัน

      คณะศึกษาศาสตร์สนับสนุนให้กลุ่มวิจัยด้านคณิตศาสตรศึกษา จัดตั้งเป็น ศูนย์วิจัยคณิตศาสตรศึกษา ของคณะศึกษาศาสตร์

      ศูนย์วิจัยด้านคณิตศาสตรศึกษา ได้เริ่มต้นใช้นวัตกรรมการศึกษาชั้นเรียน (Lesson Study) และวิธีการแบบเปิด (Open Approach) ในโรงเรียนอย่างเต็มรูปแบบ (Whole School Approach) ในโรงเรียนคูคำพิทยาสรรพ์และโรงเรียนชุมชนบ้านชนบทภายใต้ “โครงการโรงเรียนในฝันเพาะปัญญา” ร่วมกับอีกสามมหาวิทยาลัยที่ดำเนินการอยู่ในภาคเหนือ ภาคกลาง และภาคใต้ โดยใช้นวัตกรรมอื่น ๆ

      ศูนย์วิจัยด้านคณิตศาสตรศึกษา ได้รับอนุมัติให้เป็นศูนย์วิจัยเฉพาะทางของมหาวิทยาลัยขอนแก่น (KKU Center of Excellence) และขยายผลการใช้นวัตกรรมเพิ่มขึ้นอีก 2 โรงเรียน ได้แก่ โรงเรียนบ้านบึงเนียมบึงใคร่นุ่นและโรงเรียนหนองตูมหนองงูเหลือม อ.เมือง จ.ขอนแก่น

      มหาวิทยาลัยขอนแก่นได้ผลักดันให้ศูนย์วิจัยคณิตศาสตรศึกษาเป็นหน่วยในการรวบรวมกลุ่มนักวิจัยด้านคณิตศาสตรศึกษาจากมหาวิทยาลัยต่าง ๆ ทั่วประเทศ ในนามศูนย์วิจัยเฉพาะทางด้านคณิตศาสตรศึกษาร่วมกับศูนย์วิจัยเฉพาะทางด้านคณิตศาสตร์ประยุกต์ และศูนย์วิจัยเฉพาะทางด้านคณิตศาสตร์บูรณาการ จัดตั้งเป็นศูนย์ความเป็นเลิศด้านคณิตศาสตร์ของประเทศ

      รัฐบาลได้มอบหมายให้สำนักงานคณะกรรมการการอุดมศึกษา สำนักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐาน มหาวิทยาลัยขอนแก่นร่วมกับมหาวิทยาลัยเชียงใหม่และมหาวิทยาลัยอุบลราชธานี ดำเนินโครงการพัฒนาวิชาชีพครูคณิตศาสตร์ โดยขยายผลจากโรงเรียนในโครงการนำร่องของศูนย์วิจัยคณิตศาสตรศึกษาจากเดิม 4 โรงเรียน เป็น 24 โรงเรียน ทั้งในภาคตะวันออกเฉียงเหนือและภาคเหนือ

      มหาวิทยาลัยขอนแก่น สนับสนุนให้คณะศึกษาศาสตร์ร่วมมือกับคณะวิทยาศาสตร์ และคณะมนุษยศาสตร์และสังคมศาสตร์ จัดตั้งคลัสเตอร์วิจัยและพัฒนาทรัพยากรมนุษย์เพื่อยกระดับคุณภาพการศึกษาขั้นพื้นฐานภายใต้โครงการมหาวิทยาลัยวิจัยแห่งชาติ (National Research University) ซึ่งเป็น 1 ใน 9 มหาวิทยาลัยวิจัยแห่งชาติของประเทศ

      มหาวิทยาลัยขอนแก่น ได้สนับสนุนให้คณะศึกษาศาสตร์และศูนย์วิจัยคณิตศาสตรศึกษา ดำเนินโครงการพัฒนาการคิดขั้นสูงทางคณิตศาสตร์ของนักเรียนในเขตพื้นที่ภาคตะวันออกเฉียงเหนือ ภายใต้โครงการแก้ไขปัญหาสาธารณสุขและการศึกษาในภาคตะวันออกเฉียงเหนือเพื่อลดความเหลื่อมล้ำทางสังคม มหาวิทยาลัยขอนแก่น

      เพื่อขยายผลความสำเร็จของการวิจัยและพัฒนาวิชาชีพครู มหาวิทยาลัยขอนแก่น ได้พิจารณาเห็นว่าการจัดตั้งสถาบันวิจัยและพัฒนาวิชาชีพครูอาเซียน มหาวิทยาลัยขอนแก่น ในปี 2557 เป็นความจำเป็นในการเป็นหน่วยงานหลักในการวิจัยและพัฒนางานวิจัยในระดับลึก เพื่อบูรณาการความต้องการด้านการพัฒนาวิชาชีพครูของประเทศไทยจากทุกภูมิภาคเชื่อมโยงกับทิศทางและความต้องการของกลุ่มประชาคมเขตเศรษฐกิจอาเซียน
       ในปี 2561 โดยมติของกรรมการบริหารของสถาบันฯ ซึ่งอธิการบดีเป็นประธาน ได้ปรับเปลี่ยนการบริหารงานและการดำเนินงานด้านงบประมาณใหม่ โดยให้ โครงการพัฒนาการคิดขั้นสูงฯ มาอยู่ภายใต้ การดำเนินงานของสถาบันฯ และ ให้จัดทำแผนของสถาบันเป็นครั้งแรก

      สถาบันวิจัยและพัฒนาวิชาชีพครูสำหรับอาเซียน ศูนย์วิจัยคณิตศาสตรศึกษา มูลนิธิการศึกษาเพื่อการพัฒนาทักษะการคิด และสมาคมคณิตศาสตรศึกษา ได้ร่วมทำการวิจัยและพัฒนานวัตกรรมทางการศึกษามาตั้งแต่ปี พ.ศ.2542 โดยโครงการ APEC Lesson Study และตั้งแต่ พ.ศ. 2549 ได้นำผลการวิจัยไปช่วยแก้ปัญหาเกี่ยวกับการพัฒนาการคิดวิเคราะห์ของนักเรียนในเขตภาคตะวันออกเฉียงเหนือ ภาคเหนือ ภาคใต้ และภาคกลาง รวมทั้งเขตพื้นที่นวัตกรรมการศึกษา อย่างเท่าเที่ยมและต่อเนื่อง