З квітня 2001 року на кафедрі проводяться наукові дослідження з теми: «Формування ноосферного мислення – імператив позашкільної системи освіти»; розробляються шляхи інтенсивного інфікування школярів, студентів науковими знаннями; обґрунтовується значення біологічної безпеки як однієї з актуальних проблем людства. За результатами наукової теми у квітні 2005 року вперше видано науково-методичний посібник «Основи еколого-натуралістичної освіти», розрахований на вчителів природничих наук, методистів, керівників творчих учнівських обєднань позашкільних навчальних закладів еколого-натуралістичного спрямування. У посібнику, крім даних про напрацьований досвід роботи з цілеспрямованою молоддю, подані загальні відомості про розвиток і природу планети Земля з метою розкриття фізико-географічних і біологічних характеристик основних компонентів, на фоні яких зосереджена увага на особливостях розвитку території як України, так і окремих її регіонів.

Позашкільна освіта еколого-натуралістичного напряму вимагає удосконалення професійно-педагогічної, організаційно-методичної підготовки вчителів біології, екології і валеології. Нині більшість учителів відчувають труднощі не так з формами творчих об'єднань учнів, як з методами, прийомами, змістом, використанням інноваційних технологій у навчально-виховному процесі.

Тому вже у грудні 2005 року з Міністерством освіти і науки на п’ятирічний термін погоджено наукову тему кафедри «Регіональні ландшафти як життєве середовище особистості та засіб виховання українця». Основна увага наукової діяльності кафедри має бути зосереджена на особистості людини (школяра), яка характеризується своєю сутністю (субстанцією), різновидності якої не обмежені, непередбачені і розвиваються за певних умов. Саме різне співвідношення складових такої субстанції і визначає індивідуальність, бо довкілля впливає на розвиток особистості і людського суспільства в цілому. Природна конституція людей, родинна спадковість створюють найзначніші відмінності  між ними, що відображається у рівні моралі, розуму, інтелекту, поведінки.

Кафедра розробляє і впроваджує у навчально-виховний процес пошукові моделі, що складають соціально-педагогічну концепцію «Сім’я – дошкільна установа – школа – позашкільний і вищий навчальні заклади». На сьогодні апробовані такі моделі: школа майбутніх батьків, екскурсії в природу навколо місця проживання школярів, творчі об'єднання учнів основної і старшої школи навколо зелених зон великих міст, дослідницька робота у творчих об'єднаннях учнів як основа формування майбутньої еліти України, учитель біології – організатор позашкільної еколого-натуралістичної роботи.

З жовтня 2001 року відбувся перший набір студентів за спеціалізацією «Учитель біології – організатор позашкільної еколого-натуралістичної роботи» на базі навчально-науково-виробничого комплексу Національного педагогічного університету імені М.П. Драгоманова і Національного еколого-натуралістичного центру учнівської молоді МОН України.. За 2003 рік на базі лабораторії створена перша експозиція науково-освітнього природничого музею “Київський освітній простір”, до складу якої входять 13 стендів.

Оригінальність цієї експозиції виражається в тому, що на основі її даних діти, молодь і педагоги отримують знання про минуле свого міста і сучасний стан його природи та довкілля в цілому. Навчально-виховний процес охоплює як природні передумови функціонування київського мегаполісу, так і акцентує увагу на впливі виробничого комплексу на компоненти природи і людину в тому числі. Такі конкретні науково-практичні дані про найближче до людини навколишнє середовище підвищують цінність знань і викликають зацікавленість не лише молоді, а й широкої громадськості, що веде до зростання рівня екологічної культури кожної особистості.

Протягом 6-ти років кафедрою здійснюється курсова перепідготовка – підвищення кваліфікації директорів, заступників директорів, завідуючих відділами обласних, міських, районних еколого-натуралістичних центрів учнівської молоді (станцій юних натуралістів). Програма курсів щорічно удосконалюється, але її основою постійно є соціально-гуманітарна та фахова підготовка.  Значна увага приділяється і формам роботи з слухачами, до якої залучаються висококваліфіковані спеціалісти, збагачені досвідом роботи у позашкільних закладах (методисти і керівники відділами та лабораторіями НЕНЦ), вчені галузевих науково-дослідних інститутів НАН України, професорсько-викладацький склад НПУ ім. М.П.Драгоманова і НУ ім. Т.Г.Шевченка, досвідчені вчені Національного ботанічного саду ім. акад. М.Гришка та ботанічного саду ім. акад. І.Фоміна, працівники Міністерства освіти і науки та інших міністерств і відомств України.

Незмінним організатором і керівником роботи курсів протягом усіх шести років є заслужений вчитель України, методист кафедри Манорик Л.П.. Завдяки її незмінному авторитету перед слухачами курсів виступали такі провідні вчені України як академік І.А.Зязюн – директор Інституту педагогіки і психології професійної освіти АПН України; академік, доктор філософії, професор М.П.Лукашевич, науковий працівник Інституту вищої освіти АПН України; доктор філософії С.І.Комісаренко, директор Інституту біохімії ім. акад. Палладіна; кандидат психологічних наук В.О.Киричук, доцент Центрального інституту післядипломної освіти АПН України; кандидат педагогічних наук З.О.Сергійчук, доцент Міжнародного інституту українознавства; доктор педагогічних наук В.В.Вербицький, директор НЕНЦ; кандидат географічних наук, доцент Г.І.Воронова, завідуюча кафедрою теорії і методики позашкільної освіти; кандидат біологічних наук В.Г.Надворний, доцент кафедри, провідний спеціаліст Міністерства освіти і науки України З.М.Рудакова та інші.