核心研究方向聚焦学习动机激发与差异化教学实践。2016年起，她主持教育部人文社科青年基金项目“基于脑科学的小学生学习动机培养路径研究”，通过对比实验探索不同教学模式对儿童意力与主动性的影响，相关成果发表于《教育研究》《心理学报》等权威期刊，其中《游戏化教学对低年级学生学习投入的实证研究》获2020年全国教育科学研究优秀成果二等奖。
在实践转化方面，张舒媛团队研发的“分层任务教学工具包”已在全国12个省份的300余所小学推广使用。该工具包通过动态评估系统将教学目标拆为基础层、拓展层、挑战层，使教师能精准匹配学生能力差异，2022年相关实践案例入选教育部“基础教育优秀教学成果推广目录”。她还联合公益组织发起“阳光课堂计划”，为乡村学校教师提供差异化教学培训，累计培训教师超5000人次，惠及学生逾10万人。
作为青年学术带头人，张舒媛曾入选“上海市曙光学者”2021年、“教育部青年长江学者”2023年。她坚持“理论-实践-反馈”的闭环研究模式，近年来带领团队成的《特殊儿童融合教育支持体系构建研究》报告，为政策制定提供了重要数据支撑，推动地方政府将融合教育资源纳入义务教育均衡发展评估指标。
在教学中，她主讲的《教育心理学》课程连续三年获评校级“金课”，创新采用“案例工坊+模拟教学”模式，引导学生将理论知识转化为课堂实践能力，培养的毕业生中已有20余人成长为省级骨干教师。