На Руси в Средние века школы создавались, как правило, при церкви или монастыре. Так, в 1648 году боярин Федор Ртищев на свои средства открыл в Москве школу при Андреевском монастыре. В 1682 году ученик Симеона Полоцкого Сильвестр Медведев также при монастыре открывает школу. Наряду с грамматикой и риторикой в ней преподавали математику и физику. В школе работали ученые греки - братья Ионнакий и Софроний Лихуды, получившие образование в Венеции и Падуе. Предмет под названием "Физика" рассматривал вопросы естественной философии. На уроках обсуждались положения натуралистического порядка - строение земли и неба, различные метеорологические явления, свойства предметов неживой природы, например минералов, свойства растений, животных и человека.
Одна из первых книг XVвв., по которой обучали детей на Руси, - сборник рассказов "Физиолог" о реальных и фантастических животных. Этот труд был создан в II - III вв. н.э. на основании античных и восточных источников. В Средние века в России и других странах в качестве учебника был популярен "Шестоднев" - сочинение епископа Василия Великого (ок.330 - 379 гг.). В нем автор изложил принципы христианской космологии (библейский рассказ о сотворении мира), дал отдельные пояснения натуралистического плана и привел географические, зоологические и ботанические сведения о разнообразии животных, растений, об их свойствах. Помимо "Шестоднева" в XVв. На Руси имел хождение и другой сборник византийского происхождения - "Толковая Палея", составленный из различных сочинений религиозного характера и произведений античных писателей - Аристотеля, Плиния, Оппиана и др., обработанных в духе религиозной идеологии. При изложении ветхозаветной истории о сотворении мира авторы "Толковой Палеи" приводят много сведений по естествознанию: о солнце, луне, звездах, различных животных и растениях, но, как и в "Шестидневе", объяснение дается на основе библейских традиций.
В XVI в. в Россию попадает переведенная с латинского на русский язык книга "Луцидариус", написанная в XII в. Это диалог между учителем и учеником, которой содержит большой материал натуралистического характера, в том числе о смене дня и ночи, о разных странах, об их животном мире, о воде, воздухе и др. Широкое распространение получили "Азбуковники" и "Алфавиты" как учебники и книги для чтения, особенно в XVI - XVII вв. В них в алфавитном порядке размещались сведения "обо все", в том числе по естествознанию. В качестве источника использовались книги "Физиолог" и "Толковая Палея".
В XVII в. в России было очень популярно сочинение неизвестного латинского автора начала XVI в. "Проблемата". В этом многотомном трактате с большими искажениями излагались идеи Аристотеля и Гиппократа. Другим памятником этого периода, содержащим только зоологические сведения, был трактат "Бестиарий" греческого проповедника XVI в. Дамаскина Студита. Характерно, что при изложении фактического материала о животных, в "Бестиарии" в отличие от "Физиолога", "Толковой Палеи" нет нравоучительных поучений и сравнений. Однако, как и во всех вышеназванных трудах, предназначенных для натуралистического просвещения, в "Бестиарии" истина очень густо перемешена с вымыслом без анализа и проверки фактов, без соотнесения их с научными данными.
Значительный интерес для России XVIII в. представлял труд "Зерцало естествозрительное", изданный в Москве в июле 1713 года по заказу и на средства купца Ивана Короткого. Сочинение (на 218 страницах) представляло собой курс естественной философии для учащихся старшей ступеней школы. Оно включало сведения о строении Вселенной, неорганических веществах, растениях, животных и человеке. Курс излагался с позиции философии Аристотеля, но знания о природе были очень поверхностны и перемешаны с вымыслом, суевериями и фантазиями. Такое мистико-символическое объяснение природных явлений свидетельствовало о средневековом уровне мышления.
Таким образом, в России вплоть до XVIII в. натуралистическое просвещение основывалось на устаревших средневековых и древних источниках.
И вместе с тем уже в XVII в. начинают проявляться изменения в общественно-экономическом развитии. Преобразования возникли не случайно, они были подготовлены всем ходом исторического развития России. Петровские реформы были предопределены. Петр I двинул эти преобразования последовательно и энергично. Государство испытало острую потребность в грамотных специалистах. В конце XVII - начале XVIII в. создаются первые светские школы, давшие начальные практические знания, необходимые в обстановке реформ. Помимо обучению грамоте и счету, школьники получали сведения и по естествознанию, что обеспечивало профессиональную подготовку, необходимую для геологических изысканий, исследования недр, организации различных промышленных производств.
В 1724 году Петр основал Петербургскую Академию наук. К концу XVIII века ее академиками было сделано много крупных естественнонаучных открытий. М.В. Ломоносов (1711 - 1765) - первый российский ученый - естествоиспытатель мирового значения; С.П. Крашенинников (1711 - 1755) - ученый-натуралист, подробно описавший природу и жителей Камчатки; И.Г. Гмелин (1709 - 1755) - путешественник и натуралист, автор трехтомного труда "Флора Сибири"; Г.В. Стеллер (1709 - 1746) - естествоиспытатель и путешественник, описавший едва ли не последний экземпляр морского животного - стеллерову корову; И.И. Лепехин (1740 - 1782) - путешественник и ученый-натуралист, первым давшим научное описание чернозема; П.С. Паллас (1741 - 1811) - естествоиспытатель и автор первой сводки по позвоночным в России; В.Ф. Зуев (1754 - 1794) - естествоиспытатель и автор первого русского учебника по естествознанию "Начертание естественной истории" (1786), основанного на материалистическом толковании природных явлений. Экспериментальные исследования, путешествия русских ученых открыли для науки и практики животный и растительный мир, учеными были созданы научные труды о почвах, рельефе и климате, недрах нашей страны. Эти естественнонаучные открытия нашли отражения в содержании школьного обучения.
Зарождение школьного естественнонаучного образования совпало со временем подъема экономической и социально-политической жизни России конца XVIII века. В условиях роста производительных сил, возрастания потребностей развивающегося государства росли и требования к системе образования. В условиях наметившегося подъема сельского хозяйства, промышленности, развития естественных и военных наук появилась острая необходимость в кадрах, грамотных людях, способных применить приобретенные знания в практической жизни. Воспитание и подготовка таких людей становится главной целью педагогической деятельности. В этой связи правительство предприняло попытку создать сеть образовательных школ, дающих знания всем, независимо от сословной принадлежности. Было решено обратиться к иностранному опыту и принять систему обучения, распространившуюся к тому времени в немецких княжествах. Екатерина II лично пригласила в Петербург известного педагога Федора (Теодора) Ивановича Янковича де Мириево, под чьим руководством в Австрии с 1774 года успешно проводилась школьная реформа. Будучи последователем Яна Амоса Коменского, Янкович выступал за реализацию прогрессивных требований школьной дидактики в новой российской школе.
Задача разработки плана реформы и сопутствующих ему материалов была возложена на "Комиссию об учреждении народных училищ", созданную в 1782 году. Главным консультантом этой комиссии, в состав которой вошли видные российские ученые-педагоги того времени (М.Е. Головин, Ф.У.Т. Эпинус и др.), был назначен Янкович. Уже к 1783 году был разработан "Устав народным училищам Российской империи".
Устав был утвержден в 1786 году и предполагал открытие начальных, средних и высших учебных заведении. Спустя год увидел свет и другой официальный документ, в котором были изложены теоретические основы предстоящей реформы - "Руководство учителям первого и второго классов народных училищ Российской империи".
Согласно Уставу, в городах открывались народные училища - бесплатные, смешанные школы (для девочек и мальчиков) вне контроля церкви. Народные училища делились на главные - в губернских городах, и малые - в уездных. Главные народные училища, состоящие из 4 разрядов (классов) играли роль средних учебных заведений, а малые, с 2 разрядами, представляли собой начальную школу. Срок обучения в малых училищах составлял два года, в главных - пять лет (последний разряд был двухгодичным).
Для системы общеобразовательных школ нужно было подготовить учителей. Задачу комплектования учителями главных и малых народных училищ взяло на себя Главное народное училище, открытое в 1783 году в Петербурге (в 1786 году из состава Петербургского Главного народного училища выделилась учительская семинария - прообраз педагогического института). Среди первых преподавателей естествознания этого учебного заведения был адъюнкт В.Ф. Зуев (в дальнейшем академик), стараниями которого были хорошо оборудованы минералогический, зоологический, ботанический и физический кабинеты в Главном народном училище.