Развитие методики естествознания во второй половине XIX в. связано с именем Александра Яковлевича Герда (1841–1888). Им обоснована система изучения природы в начальной школе, от неорганического мира к растениям, животным и человеку. Учебник «Мир божий», написанный А. Я. Гердом для учащихся 2 и 3 классов, состоял из 2-х частей – «Земля, воздух, вода» и «Растения, животные, человек». В нее же включалось изучение истории Земли с элементами эволюционного учения. А. Я. Герд видел основу успешного преподавания естествознания в чувственном познании, «живом созерцании», строившемся на изучении природы своего края во время экскурсий. К формам обучения естествознанию А. Я. Герд добавил и разработал методику проведения практических занятий на предметных уроках в классе, базовым материалом для которых служила местная природа. А. Я. Герд требовал от учителя регулярного составления конспектов уроков и сам разработал методическое руководство для учителей «Первые уроки минералогии». Планы уроков по изучению неживой природы явились первым образцом методики преподавания отдельного предмета. Следовательно, А. Я. Герд впервые решил основные общие проблемы методики преподавания естествознания. До настоящего времени труды А. Я. Герда служат основой для методических разработок по курсу естествознания.

В 40-е – 50-е годы XIX в. по проблемам сложных отношений организма и среды и изменяемости видов выступал выдающийся биолог-мыслитель, педагогестественник, предшественник Ч. Дарвина Карл Францевич Рулье . Он выдвигал идею эволюции органического мира, причем за несколько лет до появления учений Ч.Дарвина. Эти идеи проникли в среднюю школу и повлияли на ход методической мысли. Он утверждал, что эволюционные изменения с организмами происходят в результате их приспособленности к среде обитания. Причиной изменчивости является, по его мнению, влияние среды, которое может быть закреплено наследственно. Особое внимание К. Рулье уделял закону соотношения органов. Таким образом, можно отметить, что К. Рулье самостоятельно разработал биологический метод обучения, который в 50-е годы проник в школы.

Так, профессор К. Ф. Рулье (1814—1858) выступил в науке по проблемам сложных отношений организма и среды и изме­няемости видов. Он резко критиковал господство систематики и морфологии в биологической науке, считая, что отдельные факты не будут иметь пользы для дальнейшего развития науки, если они не обобщаются и не получают причинного истолкова­ния. В качестве идеи, объединяющей и объясняющей факты, Рулье выдвигал идею эволюции органического мира, причем за несколько лет до появления труда Дарвина «Происхождение видов».

Рулье считал необходимым развивать в науке биологическое направление путем усиления внимания к изучению, исследова­нию связей особенностей организма с окружающей средой и строения органов с их функциями. Он писал: «...Приляг к лужи­це и изучи подробно существа — растения и животных, ее насе­ляющие, в непосредственном развитии и взаимно непрестанно перекрещивающихся отношениях организации и образа жизни...»

Профессор Московского университета, талантливый препо­даватель и лектор, Рулье широко пропагандировал свои взгля­ды в публичных лекциях и в журнале «Вестник естественных наук», редактором которого он был. Таким путем идеи биоло­гического направления проникали и в среднюю школу, оказав влияние на развитие русской методической мысли, хотя специ­ально методикой преподавания естествознания К- Ф. Рулье не занимался.

Ученик К- Ф. Рулье — профессор А. П. Богданов написал в 1862 году учебник для средней школы «Зоология и зоологиче­ская хрестоматия». В нем животные описаны в восходящем по рядке с привлечением сведений по сравнительной анатомии, эмбриологии, палеонтологии и географии. В учебнике излага­лись учения Ламарка и Дарвина.