Прогресивні педагоги, методисти того часу А. М. Бекетов, К.Д. Ушин-ський, О. Я. Герд та інші прагнули поліпшити долю шкільного природознавства.
Вагомий внесок у розвиток освіти й методики природознавства в Західній Україні зробив відомий український природознавець, мінералог, соматолог, філолог, письменник, педагог-методист та енциклопедист І. Г. Верхратський (1846—1919). Він одним із перших написав підручники з ботаніки й зоології українською мовою. Зміст цих підручників, їхні структура, стиль, науковий рівень відповідали віковим особливостям учнів і вимогам методики навчання біології в тогочасній школі.
Початок XX ст. став етапом пошуку нових підходів до вивчення природознавства в загальноосвітній школі. Більшу увагу було приділено змісту шкільної біології, методам навчання й виховання. Цього вимагала нова соціальна епоха — капіталізм. Пожвавлення педагогічного життя в усіх галузях освіти й виховання зумовило помітне зростання інтересу до шкільного природознавства.
Період 1901—1907 рр. позначився боротьбою передових педагогів за введення природознавства в молодші й старші класи чоловічих гімназій, за кращі методи його викладання. На XI Всеросійському з'їзді природодослідників і лікарів, який відбувся в Петербурзі 1901 р., було ухвалено рішення про запровадження природознавства як обов'язкового предмета для учнів усіх класів єдиної загальноосвітньої школи. Учасники з'їзду визнали за необхідне створювати при гімназіях у навчальних цілях сади, розвивати в учнів спостережливість, на уроках застосовувати демонстраційні досліди, проводити лабораторні роботи, екскурсії.
Під тиском педагогічної громадськості Міністерство освіти царської Росії переглянуло систему гімназичної природничої освіти, яка була відірвана від життя.
У 1901 р. за вказівкою Міністерства було введено нову шкільну програму Д. Н. Кайгородова (1846—1924), в навчальний матеріал розміщувався им по предметами (ботаніка, зоологія й і д ), а за природними угрупованнями— під, лука, ставок і т. д. Це негативно відзначилося на навчанні й вихованні школярів. Одним із головних способів мішання природи Д. Н. Кайцрродов вважав екскурсії, чим знецінював інші методи й форми навчання. Проти такої програми, а отже, й викладання за нею виступили російські вчені-природо-дослідники В. А. Вагнер, А. П. Павлов, Н, М. Шимкевич і вимагали натомість напровадити програму В. М. Шимкевича.
В. М. Шимкевич (1858—1923) рекомендував застосувати в навчальному Процесі різноманітні форми й методи, які сприяють активізації мислення учнів, розвитку їхніх пізнавальних здібностей. Отже, В. М. Шимке-ІИЧ, на відміну від Д. Н. Кайгородова, не віддавав перевагу якомусь одному методові або формі навчання, а кожен метод вважав корисним і ефективним, якщо він відповідає змісту навчального матеріалу, рівню знань учнів.
У 1907 р. було видано посібник «Основы общей методики природоведения» іИаначнішого методиста початку XX ст.
У ньому не лише визначено зміст методики, а й наведено низку порад щодо дослідів, практичних занять, екскурсій, колекціонування, використання наочності.
Ці методи, методичні прийоми, організаційні форми навчання допоможуть учням найкраще сприймати й розуміти явища природи. Проте В. В. Половцов, як і багато інших методистів, переоцінював індуктивний метод навчання, вважаючи його основним у пізнанні.
Прогресивні ідеї В. В. Половцова не були підтримані Міністерством освіти царської Росії. Не дістали вони розвиткуй після 1917р., хоча за соціалістичної системи ставилося завдання створити нову за змістом і формою природничу освіту.
Для вдосконалення викладання природознавства в школі багато зробив відомий російський методист Б. Є. Райков.у його високоякісних посібниках «Практические занятия по зоологии для начинающих», «Методика практических занятий по природоведению» та інших послідовно, чітко, доступно розкрито техніку й методику багатьох видів занять. Однак Б. Є. Райков явно переоцінював форму практичних занять, вважаючи їх особливим методом навчання, за допомогою якого можна перебудувати всю систему шкільної освіти.
Дореволюційна школа не спромоглася втілити цінні рекомендації Б. Є. Райкова та інших прогресивних методистів, бо не була готова до цього: бракувало кадрів, коштів на придбання наочних посібників та на обладнання кабінетів.
У листопаді 1917 р. згідно з декретом Ради Народних Комісарів було сформовано Державну комісію з народної освіти, яка опікувалася питаннями створення радянської школи.
У серпні 1918 р. учасники Першого Всеросійського з'їзду з народної освіти обговорили стан навчальної і виховної роботи в школі, а також внесли пропозицію про створення єдиної трудової школи.
У жовтні 1918 р. Всеросійський Центральний Виконавчий Комітет видав Положення й Декларацію про єдину трудову школу РРФСР, в якій основним шляхом опанування знань визначено трудовий метод навчальної роботи. У Декларації вказувалося, що учні мають самостійно вчитися всім предметам, подорожуючи, колекціонуючи, малюючи, фотографуючи, моделюючи, спостерігаючи за рослинами й тваринами, вирощуючи їх та доглядаючи за ними.
Втілення в життя такої настанови нівелювало роль учителя й негативнопозначилося на якості навчально-виховної роботи, зокрема на 11 ним у ванні теоретичними знаннями з біології. Керуючися цими державними документами, місцеві органи народної освіти й навіть окремі мі поли створювали свої програми з природознавства. Ініціатори введення нових програм намагалися в такий спосіб підвищитиефективність викладання природознавства в школі. Але, як показав досвід, через відсутність державного документа — шкільної програми з біології — потерпали теорія і практика навчання учнів, не додержувались єдині вимоги до викладання. Згодом губернські відділи народної освіти як у РФСР, так і в Україні скасували такі програми й натомість запроваджували єдині програми для всіх шкіл своєї губернії. Це було певним досягненням, адже нові програми визначали обсяг умінь, навичок принаймні для учнів окремої губернії.
У 1923 р. російською Вченою Радою затверджено нову єдину державну навчальну програму, в якій центральне місце відводилося трудовому навчанню. На підставі цієї програми було складено робочу групудля учнів. Навчальний матеріал у програмі та в робочій книзі об'єднувався в «комплекси». Наприклад, у тему «Сільськогосподарські сировина» входив матеріал про велику рогату худобу, корисних і шкідливих комах, риб, бавовник тощо. Не було логічного зв'язку між елементами біологічних знань.
Із цього випливає, що біологія як навчальний предмет була вилучена зі школи, а тому вчителі не могли забезпечувати учням систематичних знань про життя тварин, їхню будову, розвиток, розмноження. Навіть у пояснювальній записці до розглядуваної програми вказувалося: Не чиста наука, не систематичні знання, не теоретичні курси нам потрібні в трудовій школі». Згодом, під час розбудови нової радянськоїшколи, цей підхід до організації навчально-виховної роботи було узгоджено.
Російські методисти Б. Є. Райков і В. Ф. Наталі рекомендували вчителямпроводити на уроках лабораторно-практичні роботи, а Б. В. Всетський, навпаки, критично оцінював лабораторний метод навчання й Пропагував «пошуковий». Ця дискусія відвернула увагу від розробки Нового змісту навчальних програм, що позначалося на якості викладання біології в школі.
З ініціативи й під керівництвом російських методистів почали видаватися методичні журнали на допомогу вчителям: «Природознавство в ШКОЛІ» за редакцією Б. Є. Райкова, «Екскурсійна справа» (1921—1924) за редакцією І. І. Полянського й В. М. Шимкевича, «Листи біостанції юних натуралістів» (1924) за редакцією Б. В. Всесвятського, «Жива природа», «Досліджуйте природу» та ін. У них містилися цінні поради вчителям, як долати труднощі в навчальному процесі.
Крім журналів, видавалися методичні посібники, зокрема «Позакласні біологічні екскурсії» Б. М. Завадовського, «Уроки з природознавства» К. П. Ягодовського, в яких розглядалися питання навчання біології.
Хоча радянська школа нагромадила певний досвід роботи за комплексними програмами, проте головна мета шкільної біологічної освіти не реалізовувалася, оскільки не було предметних навчальних програм з основ біології. Тому педагогічна громадськість вимагала запровадження в школі предметного навчання. Вчені-методисти, вчителі чинили активний спротив проявам формалізму в навчанні, що сприяло підвищенню ефективності навчально-виховного процесу, який відбувався на уроках, у куточку живої природи, на пришкільній земельній ділянці, під час екскурсій, у позашкільних установах.
На початку 1925 р. в Києві вчителі природознавства, біології створили на громадських засадах біостанцію, яку влітку того ж року за розпорядженням Народного комісаріату освіти України було перетворено на Педагогічну біостанцію — єдину в Україні науково-педагогічну установу, що працювала без державних дотацій. Ця біостанція організовувала педагогічну, методичну й наукову роботу відповідно до потреб шкільної природничої освіти України.
Педагогічні працівники біостанції, відмовившися від сліпого наслідування Московської біостанції імені К. А. Тімірязєва, намітили такі напрями роботи:
• вивчення, нагромадження й поширення передового досвіду;
• щорічне підвищення кваліфікації шкільних учителів природознавства;
• організація й проведення екскурсійної роботи;
• організація ботанічного, агробіологічного, зоотехнічного та інших відділів;
• створення дослідно-показових городів, садів, ділянок різних культур, насінництва, тваринництва;
• створення природничого музею;
• вивчення теорії і практики екскурсійної справи;
• забезпечення зв'язку зі школою;
• стороння лабораторій із залученням до роботи в них висококваліфікованих спеціалістів, учених; поширення природничо-історичних колекцій, приладів.