Как видим, Тимирязев считает одним из важнейших требований к изложению материала на лекциях — освещение научных вопросов в их историческом развитии. Наука не дает сразу окончательного ответа ни на какой изучаемый ею вопрос. Знания человека в каждый данный момент относительны, но они все более и более совершенствуются. Знакомство с успехами человеческого познания в прошлом является лучшим залогом его триумфа в настоящем и будущем. Кроме того, исторический подход обеспечивает и более глубокое понимание самой сущности предмета.
Известно, что В. И. Ленин исторический подход считал единственно научным подходом к изучению тех или иных явлений. «Самое надежное в вопросе общественной науки и необходимое для того, чтобы действительно приобрести навык подходить правильно к этому вопросу и не дать затеряться в массе мелочей или громадном разнообразии борющихся мнений, — самое важное, чтобы подойти к этому вопросу с точки зрения научной, это — не забывать основной исторической связи, смотреть на каждый вопрос с точки зрения того, как известное явление в истории возникло, какие главные этапы в своем развитии это явление проходило, и с точки зрения этого его развития смотреть, чем данная вещь стала теперь». Сказанное Лениным в отношении общественной науки целиком относится также и к естествознанию.
Исторический подход к изложению учебного материала в процессе педагогической деятельности был у Тимирязева одним из применений его исторического метода, которому он следовал во всей своей научной деятельности. Но в своих лекциях Тимирязев отнюдь не злоупотреблял историей, рассматривая ее лишь очень сжато, без всякого ущерба для основного содержания своих курсов.
Исторический способ преподавания находился у Тимирязева в тесной связи с критическим подходом к излагаемому материалу, к существующим в науке различным точкам зрения. Иногда этот критический подход Тимирязев не совсем удачно называет субъективным, противопоставляемым им объективному подходу. Вполне очевидно, что при этом он вкладывает в термины «объективный» и «субъективный» иной смысл, чем это принято в наше время. Под объективным изложением он понимает формальное, бесстрастное, по существу объективистское изложение различных направлений в науке, без сколько-нибудь определенной их оценки. Преподавателя, следующего подобному методу, Тимирязев иронически сравнивает с акустическим снарядом, передающим устно почерпнутое из книг. Напротив, субъективным изложением он называет критически переработанное, подвергнутое глубокому теоретическому анализу последовательное освещение тех или иных вопросов со смелой оценкой имеющихся точек зрения. В постановке этих вопросов Тимирязев приближается к пониманию принципа партийности в преподавании и науке.
При таком подходе к рассматриваемым вопросам Тимирязев подвергает на своих лекциях уничтожающей критике реакционные идеалистические направления в науке. Лекции его всегда носили боевой, полемический характер. «Лекциям Климента Аркадьевича, — пишет ученик Тимирязева А. М. Касаткин, — никогда не был присущ индиферентно-бесстрастный, академический тон официального курса... Давая образцы серьезной научной критики, Климент Аркадьевич воспитывал в своих слушателях привычки критического мышления, позволяющего отличить научный труд от его фальсификации... Слушатели Климента Аркадьевича видели перед собой бесстрашного борца, готового принять любой вызов противников и, во всеоружии огромной эрудиции и строгой критики, защищать и отстаивать свои научные убеждения».
Тимирязев придерживался того взгляда, что от студентов не нужно скрывать ожесточенную борьбу, которая всегда ведется между различными течениями в науке, что не следует ограничиваться сообщением им лишь вещей совершенно бесспорных, по которым нет разногласий. Тимирязев всегда стремился показать науку как живой развивающийся организм, со всеми присущими ей противоречиями, борьбой мнений. Он старался довести до своих слушателей последнее слово науки. Это требовало от него внимательного изучения всех новейших исследований не только по физиологии растений, но и в смежных с ней областях науки. «Насколько внимательно следил Тимирязев за литературой, — говорит С. А. Некрасов, — показывает следующий факт. Касаясь вопроса о генетической связи углеводов с белками, Тимирязев сказал, что это положение пока не нашло поддержки со стороны химиков, однако уже на следующей лекции он говорил, что в промежуток между двумя лекциями была получена работа английского ученого Бэли, который на основании своих исследований пришел к заключению, что углеводы могут получаться из белков: таким образом Тимирязев все время наполнял свои лекции самыми свежими данными».
Тимирязев считал, что метод преподавания должен быть не только критическим, но и самокритичным. Это следует из его указаний, что преподаватель, горячо отстаивая те или иные убеждения, должен в то же время уметь «отказаться от заветной идеи, сжечь то, чему поклонялся, поклониться тому, что сжигал», когда новые открытия в науке приводят к опровержению тех взглядов, которых он раньше придерживался. Конечно, для опровержения той или иной подтвержденной ранее на опыте теории далеко недостаточно одного или нескольких фактов, противоречащих ей. Не всякому факту можно верить. Тимирязев обрушивается на имеющее нередко место преклонение перед фактом в ущерб теоретическому мышлению.
В своих лекциях Тимирязев даже в тех областях науки, в которых он не имел экспериментальных работ, не просто сообщал установленные наукой факты, а давал им обычно свое, более глубокое материалистическое истолкование. Связывая одну область естествознания с другой, сопоставляя и обобщая факты, он открывал перед своими слушателями новые, более широкие научные горизонты. Интересно в этом отношении воспоминание еще одного ученика Тимирязева — проф. С. Л. Иванова: «На фоне других университетских учителей нас пленяла философская глубина научного анализа и широта его обобщений. Каждая мысль, изложенная Тимирязевым, доводилась им до логического конца, и нередко трудно <было считать, что ты слушаешь только профессора-ботаника, а не философа».
Наряду с широкими теоретическими обобщениями, Тимирязев стремился насытить свои лекции такими вопросами, которые имеют важное практическое значение. Даже курс систематики растений, читанный им в Петровской академии, Тимирязев строил таким образом, чтобы сообщить слушателям как можно больше материала, необходимого им для их будущей агрономической деятельности. Так, в отчете Петровской академии за 1878/79 г. говорится, что Тимирязев излагал систематику растений, обращая особое внимание на описание растительных групп, имеющих значение в практике сельского хозяйства и лесоводства. Об этом свидетельствует также проф. А. Ф. Фортунатов: «Все лекции по физиологии растений изобиловали примерами из жизни сельскохозяйственных растений. Многие факты, относящиеся к полевой культуре, вперпые были почерпнуты нами из лекции Тимирязева, и это представляло существенное подспорье к последующим беседам И. А. Стебута».
Читанные Тимирязевым курсы так же, как и его отдельные лекции, всегда отличались исключительной стройностью и последовательностью в изложении материала. Он был ярым противником простого перечисления преподавателем отрывочных сведений по излагаемому вопросу, не связанных единой внутренней идеей. Каждая следующая мысль в его лекциях была закономерным развитием высказанных ранее положений. Поэтому из текста его лекций нельзя было опустить буквально ни одного абзаца, ни одной фразы, чтобы не терялась общая нить изложения. Слушатели Тимирязева утверждают, что у него никогда не было такого случая, чтобы он упустил что-нибудь в своей лекции и потом возвращался к рассмотренному уже вопросу с дополнениями. Он умел удивительно точно запланировать материал соответственно тому количеству часов, которое отводилось для чтения того или иного курса. При этом Тимирязев никогда не пользовался на лекциях никакими записями и конспектами, что придавало им особую живость.
Конечно, такая систематичность лекций, изящность и простота формулировок не приходили сами собой. Они были результатом тщательной предварительной подготовки Тимирязева к чтению как всего курса, так и каждой отдельной лекции.
Рукописные материалы Тимирязева, хранящиеся в музее его имени, свидетельствуют о глубокой внутренней работе ученого, начинавшейся задолго до чтения той или иной лекции. Тимирязев составлял сначала краткий план своих лекций, затем расширял его, подготавливая развернутый конспект. При этом он неоднократно переписывал свой конспект, уточняя в нем расположение материала и даже отдельные формулировки. Это была упорная и кропотливая работа, но Тимирязев не жалел на нее времени. И это обусловливало как ту простоту и непринужденность, с которой он держался в аудитории, так и поразительную точность и ясность его языка.
Но особенно отличались лекции Тимирязева тем, что сопровождались многочисленными и блестяще поставленными опытами, использованием диапозитивов, большого количества схем, как заранее подготовленных художниками, так и тут же начерченных им мелом на доске. При помощи простых фотоаппаратов он сам создавал обширные коллекции диапозитивов. По его просьбе В. Г. Короленко, будучи студентом Петровской академии, сделал ряд иллюстраций и, в частности, написал огромную картину, в несколько метров длиной, которую Тимирязев использовал на лекциях на протяжении ряда лет. О насыщенности лекций Тимирязева иллюстрациями можно судить по тому, что в его упомянутом выше курсе анатомии растений, воспроизведенном С. А. Некрасовым, имеется 537 различных рисунков и схем.
На огромное значение наглядности в преподавании указывал В. Г. Белинский и другие русские философы-материалисты. «Наглядность, — писал Белинский, — признана теперь всеми единодушно самым необходимым и могущественным помощником при учении. Она состоит в том, чтобы помогать памяти и уму ребенка представлением вида и образа предметов, которые он изучает. Это материальное и чувственное вспомогательное средство для спасения бедных детей от убийственного, подавляющего способности, сухого и мертвого отвлечения, столь любимого идеалистами».
Тимирязев глубоко усвоил это указание своих учителей и идейных руководителей и умело проводил его в жизнь. Он первый еще с 1870 г. ввел в практику преподавания своих предметов лекционные опыты, в то время как Ю. Сакс, считавшийся главой германской физиологии растений, не показывал на своих лекциях никаких опытов до 1877 г. Демонстрируемые Тимирязевым опыты и другие наглядные пособия обычно использовались им не просто как иллюстрация к тому или иному высказанному положению, а служили вехами к самостоятельным выводам слушателей по рассматриваемому вопросу. К этому была направлена и вся композиция его лекций. Тимирязев заставлял слушателей думать на лекциях, рассуждать, а не просто усваивать излагаемые истины. Он старался добиться того, чтобы его слушатели могли самостоятельно как бы воспроизвести вкратце в своем сознании тот путь, по которому ученые пришли к решению данного вопроса. Когда в заключение Тимирязев делал в чеканной формулировке свой вывод, слушатели воспринимали его как подтверждение того, к чему они и сами уже начинали подходить в процессе слушания его лекций.
Тимирязев не только сам тщательно готовился к лекционным опытам, но приучал своего ассистента и лаборанта заранее продумывать каждую деталь эксперимента, чтобы исключить возможность каких-либо неудач. Особенно это относится к популярным лекциям Тимирязева. Он считал, что неудача опыта не только роняет авторитет преподавателя в глазах слушателя, но и наносит ущерб науке, внушая слушателям неверие в ее силы. В дополнение к обычным учебным лекциям Тимирязев читал еще специальные демонстративные лекции для небольших аудиторий в микроскопической лаборатории с тем, чтобы студенты имели возможность закрепить и обогатить полученные на обычных лекциях сведения просмотром под микроскопом заранее подготовленных для них препаратов.