Благодаря работам А. Н. Бекетова, А. Я. Герда, Д. Д. Семёнова, П. Н. Белохи, школьные наблюдения за сезонными изменениями в природе стали рассматриваться как неотъемлемая часть образовательного процесса в начальном обучении, в обучении географии и естествознанию. Была предпринята первая попытка объяснить механизм формирования естествоведческих понятий на базе проведённых школьниками наблюдений, выявлены цели и задачи школьного наблюдения как вида учебной деятельности.
Учителя земских и церковно-приходских начальных школ в 60–70-х годах XIX века старались уделять внимание наблюдениям за изменениями в природе, формируя у школьников нематериалистическое представление о причинах изменений сезонов года, но обучая строгой последовательности их смены.
В это время в начальной школе окончательно закрепились наблюдения за сезонными изменениями как способ изучения родной природы. Это дало основание к выделению особого принципа обучения природоведению – принципа сезонности[25], а фенологические наблюдения стали повсеместно восприниматься как метод учебного познания. Фенологические наблюдения, несмотря на отсутствие в программах специальных требований по их организации, стали постепенно восприниматься учителями как часть учебного процесса, как эффективный метод педагогического сопровождения.
В 1901 г. была утверждена для преподавания программа начального обучения Д. Н. Кайгородова, в которой регулярные фенологические наблюдения в своей местности были предложены в качестве связующего элемента всего изучаемого природоведческого материала. Наблюдать предлагалось группы предметов, локально объединённых вместе, так называемых «общежитий природы», к которым были отнесены лес, сад, луг, пруд, река. Д. Н. Кайгородов также предлагал изучение по сезонам года, причём изучение каждого из «общежитий» должно было быть «сквозным», проходящим через все три класса школы. В программе отсутствовали привычные предметы естественных наук, поскольку Д. Н. Кайгородов отрицал необходимость предметного построения школьного курса естествознания в начальной школе, предлагая вместо этого ведущий метод учебного познания – фенологические наблюдения и главную форму обучения – экскурсию. Однако предложения Д. Н. Кайгородова вошли в противоречие с особенностями преподавания в условиях классно-урочной системы и были отвергнуты современниками.
Несмотря на сопротивление, Д. Н. Кайгородову удалось создать целую сеть добровольных фенологических пунктов, основу которой составляли начальные школы, расположенные в сельской местности. Именно в этих учебных заведениях продолжилась работа по формированию у школьников интереса к изучению природы путём регулярных наблюдений за циклическими изменениями в природе своей местности.
Вместе с Д. Н. Кайгородовым, на необходимость организации регулярных наблюдений в начальной школе указывал В. П. Вахтеров, впервые сформулировавший цели, стоящие перед начальным образованием.