Научное наследие Людмилы Васильевны Шамрей — это целостная и глубокая методическая система, основанная на развитии образного мышления, которое было её главным научным интересом. В круг её ключевых концепций входили проблемы изучения литературы в контексте художественной культуры, лингвопоэтика как инструмент постижения текста, формирование терминологической культуры и, наконец, архитектоника урока литературы, понимаемая как построение учебного занятия, органичного самому художественному произведению.
Людмила Васильевна была убеждена, что отказываться от классического традиционного урока нельзя. Более того, она настаивала на возвращении тех форм и приемов работы, которые были выработаны классической методикой, поскольку именно они являются фундаментом литературного образования. Вместе с тем, она считала, что урок, «построенный на сочетании логического и образного, на основе зрелой концепции (филологической и педагогической), с большим доверием к силе авторского слова и возможностям учащихся интуитивно постигать смыслы», позволит учителю преодолеть «застывшие» представления и, подобно архитектору, создать свое произведение педагогического искусства.
Новизна и значимость этих идей особенно очевидны в историческом контексте. Так, в 1993 году, когда обучение носило преимущественно репродуктивный характер, её подход к развитию образного мышления через задания, обеспечивающие взаимодействие логического и образного начал, был настоящим прорывом. Это создавало условия для проявления творческого начала у учеников, сокращая их путь к постижению художественного текста.
Столь же инновационной для того времени была идея изучения литературы в контексте художественной культуры. Само понятие «контекст» было новым, а разработанные ею спецкурсы, такие как «Человек и мир в художественной культуре» и «Математика и искусство», способствовали интеграции предметов и значительному расширению культурного кругозора учащихся.
Метод лингвопоэтики как способа постижения текста был не просто теоретической концепцией, а широкомасштабной практикой. В эксперимент были включены целые районы, десятки школ, которые успешно его освоили. Этот практический опыт стал основой для кандидатских диссертаций многих учителей и выпуска научных сборников.
Особого внимания заслуживает её работа по формированию терминологической культуры. Людмила Васильевна фактически ввела это понятие в педагогический лексикон Нижегородской области. Её подход был междисциплинарным и ориентированным на учителей разных специальностей. Практическая работа, когда педагоги анализировали учебники и выявляли термины, работающие на стыке дисциплин, позволила поднять освоение ключевых понятий на качественно новый, метапредметный уровень.
Центральное место в её системе занимала архитектоника урока литературы. Она предупреждала: «Усиление внимания в обучении языку как системе при ослаблении качества чтения, освоения художественной речи на родном языке – трагедия гуманитарного образования». По её мнению, современный урок должен ориентироваться на обнаружение архитектонических основ текста. Если у учителя, подобно писателю, развито конструктивное, композиционное мышление, то он сможет выстроить урок как целостное художественное произведение. Эти идеи способствовали созданию уроков моделирующего типа, где учитель выступает в роли творца. Ярким примером такого подхода служат разработанные под её руководством эскизы уроков по циклу А. Блока «Кармен», где каждый вариант занятия открывал ученикам новые грани смысла и художественной структуры произведения.