Sjøberg vokste opp i Trondheim. Han studerte matematikk og kjernefysikk ved Universitetet i Oslo, og ble uteksaminert med graden cand.real. (1970) Han har også en mastergrad i pedagogikk (Master of Arts) fra universitetet i Leeds (1975) i England. Han er dr. philos fra Universitetet i Oslo (1982); doktoravhandlingen hans handlet om læringsteori og vitenskapsteori knyttet til teoriene til Jean Piaget. Han har vært engasjert i utviklingen av læreplaner for realfagene i norsk skole, og har skrevet lærebøker for alle nivåer. Som forsker har han arbeidet særlig med sammenhenger mellom naturvitenskap, kultur og samfunn. Han har også markert seg i den offentlige debatten om naturfagene i skolen og naturvitenskap som allmenndanning.Han har vært sentral i å bygge opp naturfagdidaktikk og realfagdidaktikk som en akademisk disiplin i Norge.