Общий подъем общественной мысли в России в 60-е годы вызвал постановку проблемы воспитания у молодого поколения материалистического объяснения явлений природы, связанного с непосредственным наблюдением натуральных объектов и осмысливанием отношений между ними. В это время в передовой части русского общества распространялись материалистические взгляды и живой интерес к естественным наукам.
Коренное преобразование методологии естественнонаучного познания произвели работы Ч. Дарвина. Он создал первую естественную классификацию, в основу которой положил общность происхождения видов и определил движущие силы эволюции природы: наследственная изменчивость, борьба за существование, естественный отбор. «Эпоха великих реформ» выдвинула его последователей - К.А. Тимирязев, Д.И. Писарев, А.Н. Бекетов. А.Н. Бекетов выступает на индуктивное мышление, за самостоятельность наблюдений детей под руководством учителя. Выдвигает сущностные проблемы методики: воспитание самостоятельного мышления, руководство самостоятельной работой учащихся, развивающими наблюдательность. В 1868 г. в своем учебнике ботаники разрабатывает и описывает серию опытов по физиологии растений. К.К. Сент-Илер первым поднимает вопрос об организации самостоятельных занятий учащихся по зоологии, делая акцент на натуральной наглядности.
Дарвинизм проникает в высшую школу. Развитие школьного естествознания приобретает биологическое направление, основанное на эволюционном учении, признающем развитие органического мира и объясняющем особенности строения растений и животных их предшествующим историческим развитием. С биологическим направлением тесно связано и методическое, которое выступает за возможность давать детям правильные научные взгляды на развитие природы с опорой на теорию Ч. Дарвина. К.Д. Ушинский (1824 – 1870) обосновывает принцип краеведческого подхода в обучении естествознанию. Предлагает начать изучение школьной географии со своей родной местности. Под влиянием его идей в России появляются учебники географии, основанные на краеведческом принципе. Последователь К.Д. Ушинского Д.Д. Семенов (1835 – 1902) вводит в школьную практику подход к изучению курса географии в начальной школе как отчизноведения.
Основателем отечественной методики естествознания как науки в это время является А.Я. Герд (1841 – 1888). Он опирается на дидактическую систему К.Д. Ушинского и делает первую в истории школы попытку внедрить эволюционно-биологическое направление в школьное естествознание. Принципы дарвиновской теории А.Я. Герд воплотил главным образом в «Учебнике зоологии»(1877) и «Кратком курсе естествоведения» (1878). Он написал учебник «Мир божий» для 2-3 классов в двух частях. Первая часть - «Земля, воздух и вода» (2 кл.), вторая часть - «Растения, животные, человек» (3 кл.). Автор распределяет учебный материал для школы в следующей последовательности: неорганический мир → растительный мир → животный мир → человек → история Земли.
А.Я. Герд разработал систему предметных уроков (35 уроков по 7 темам: «Почва», «Строение Земли», «Воздух», «Вода», «Разрушение каменисты пород», «Металлы и руды», «Форма и движение Земли»). Акцентирует внимание на таких методах и приемах обучения, как самостоятельное наблюдение, экскурсии в природу, сравнение, обсуждение, выводы и обобщения. Центральной фигурой образовательного процесса, по его мнению, является учитель. Для начинающих педагогов рекомендует тщательное планирование уроков и написание подробных конспектов.
В созданных А.Я. Гердом методических трудах четко прослеживаются передовые для того времени педагогические идеи развивающего обучения:
- изложение учащимся учебного материала о природе на эволюционной основе, формирование у них «правильного мировоззрения»;
- внедрение «восходящего порядка» в изучении живых организмов;
- активное развитие самостоятельности и самодеятельности учащихся в процессе обучения естествознанию;
- использование объяснительного и исследовательского подходов в обучении школьников;
- обучение детей с опорой на ранее приобретенные знания;
- непосредственное общение с живой природой в форме экскурсий, практических работ и путем демонстрационных опытов на уроках;
- овладение в начальной школе знаниями «о земле, воздухе и воде» (триада Герда);
- внедрение комплексного подхода к изучению природы на начальном этапе обучения в школе (естественноисторический комплекс знаний о живой и неживой природе);
- обоснование преемственности в изучении природы от начального курса о неживой природе к курсам ботаники, зоологии и другим естественнонаучным курсам в старших классах (физика, химия);
- внедрение экологической направленности в содержании образовательного процесса.
