Nyborg startet sin forskerkarriere i 1964 og før det underviste han i 12 år i daværende folke- og framhaldsskole hvor han førte to klasser frem til avsluttende eksamen. De observasjonene han da gjorde munnet ut i et ønske om å forstå hvorfor enkelte barn i normalskolen generelt lærte på en utilfredsstillende måte, dvs. på en lite meningsfull og lite overførbar måte, og derfor en lite motiverende måte og hvorfor disse barna glemte for raskt og ble for mye frustrert, osv. Forskningen hans var i sterk grad motivert av dette ønsket. Nyborgs teoretiske- og empiriske forskning resulterte i flere modeller for pedagogiske tenkning, planlegging og praksis.