Он начал совместную работу с К. Д. Ушинским в 1860 г. Д. Д. Семенов разработал методику проведения экскурсий, составил пособие «Отечествоведение. Россия по рассказам путешественников и ученым исследованиям» в 6-ти выпусках.
В 1862 г. вышли три части «Уроков географии» Д. Д. Семенова. К. Д. Ушинский дал этому учебнику высокую оценку.
В предисловии к учебнику автор писал: «Лучше всего начинать преподавание географии с окрестности той местности, на которой живут учащиеся… Посредством сравнений близких предметов с отдаленными, посредством занимательных рассказов дети незаметно получают самые верные понятия различных явлений природы…» [17] . Так были впервые выражены основы краеведческого принципа обучения.
Д. Д. Семенов считал, что приготовительным курсом к изучению географии могло служить отчизноведение , но в нем должно заключаться и начало естественных наук и истории. «Единственным руководством для учеников должна быть книга для чтения с местным характером, где были бы подобраны статьи, касающиеся известной местности, на которой живут дети» [18] .
Д. Д. Семенов составил такой учебник для окрестностей Петербурга. Сначала он рассказывает о городе, затем характеризует его окрестности, уезд и всю Петербургскую губернию и далее переходит к изучению земли в целом.
Весь курс отчизноведения Семенов предлагал пройти за два года. На первом году, который он называет «отрывочным», учитель «говорит только о том, что доступно детям и постепенно переходит от легчайшего к более трудному, от знакомого к…незнакомому». На втором году «все отрывочные сведения сводятся в одну цельную картину, в связное описание целого края» [19] .
В целях более глубокого разъяснения отдельных вопросов педагог предлагал ставить несложные опыты и проводить демонстрации: по парообразованию воды и конденсации паров, определению сторон света по компасу, измерение атмосферного давления барометром и др.
Деятельность Д. Д. Семенова способствовала появлению в России учебников, основанных на принципе отечествоведения.
В противовес систематике и морфологии К. Линнея во второй половине XIX в. в России стало популяризоваться биологическое направление, ставшее впоследствии фундаментом экологии (позднее оно было выдвинуто в Германии в трудах Ф. Юнге и О. Шмейля). Российское биологическое направление (или метод) было обосновано в работах профессора Московского университета К. Ф. Рулье, который предложил изучать жизнь во всех ее проявлениях. Он заявлял: «Полагаем задачею, достойною первого из первых ученых обществ, назначить следующую тему для ученого труда первейших ученых исследовать три вершка ближайшего к исследователю болота относительно растений и животных, и исследовать их в постепенном взаимном развитии организации и образа жизни посреди определенных условий» [20] .
Эта задача была необычной для того времени, она требовала обратить внимание на обыденные проявления жизни, нацеливала на их изучение и объяснение. В отличие от германских методистов, Рулье был эволюционистом. Для него организмы были не приспособлены, а приспособляемы к среде. При изучении организма животного он прежде всего выяснял причину образования того или иного органа.
Говоря о процессе обучения, К. Ф. Рулье подчеркивал, что одним из важнейших его условий является наглядность, выше которой может быть только изучение природы.
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.
Такое построение курса педагог справедливо обосновал тем, что «наблюдения над минералами легче и проще наблюдений над растениями и животными, и в то же время приобретаются навыки проведения наблюдений… Знакомство с минеральным царством доставляет детям сведения, необходимые для полных наблюдений над растениями и животными. Животное необходимо рассматривать в связи со всей его обстановкой, растение – в связи с почвой, на которой оно произрастает, поэтому-то прежде всего следует ознакомить детей с минеральным царством…» [21] . Кроме этого, законы эволюции природы не могут быть познаны без понимания тех взаимосвязей, которые существуют между неорганическим и органическим миром.