Історія кафедри має витоки з 1930 року, коли була прийнята постанова про відкриття педагогічного інституту, до складу якого увійшов хіміко-біологічний факультет, а в 1935 році було створено природничо-географічний факультет. Підготовка вчителів на цьому факультеті здійснювалася до 1950 року. Враховуючи необхідність підвищення престижу природничої освіти, яка, безумовно, визначає рівень економічного розвитку країни, в найстарішому навчальному закладі області, Кіровоградському державному університеті імені Володимира Винниченка, відкривається нова сторінка історії природничо-географічного факультету.

Після тривалої перерви в 1993 році відновлено підготовку вчителів хімії, біології та географії. Факультет структурно оформлюється, створюється кафедра природничо-географічних дисциплін, яка з часом перетворюється на три випускаючі кафедри, серед яких кафедра хімії.

У 2018 році кафедру хімії модернізовано в кафедру природничих наук та методик їхнього навчання, у зв'язку із започаткуванням провадження освітньої діяльності Центральноукраїнськом державним педагогічним університетом імені Володимира Винниченка за новою спеціальністю "Середня освіта (Природничі науки)" на першому (бакалаврському) та другому (магістерському) рівнях вищої освіти.

Висококваліфіковані фахівці кафедри передають студентам свої знання й досвід, готують майбутніх вчителів:

  • з 1993 року – спеціалістів за спеціальністю „Хімія і біологія” на денній формі навчання;
  • з 2000 року – спеціалістів за спеціальністю „Хімія” на денній, екстернатній та післядипломній формах навчання;
  • з 2002 року – бакалаврів та спеціалістів за спеціальністю „Педагогіка та методика середньої освіти. Хімія” на денній, екстернатній та післядипломній формах навчання;
  • з 2006 року – бакалаврів за спеціальністю „Педагогіка та методика середньої освіти. Біологія” на денній формі навчання;
  • 3 2007 року – бакалаврів за напрямом "Хімія" та спеціалістів за спеціальністю "Хімія. Додаткова спеціальність „Біологія” на денній та екстернатній формах навчання;
  • з 2016 року – бакалаврів за спеціальністю 014 "Середня освіта (Хімія)" на денній формі навчання;
  • з 2018 року – бакалаврів та магістрів за спеціальністю 014 "Середня освіта (Природничі науки)" денної форми здобуття освіти

За час існування кафедри її очолювали такі досвідчені викладачі, як: к.х.н., доцент Лопатенко Л.М., д.г.н., професор Кривульченко А.І., к.х.н.. доцент Клоц Є.О., к.х.н., доцент Бохан Ю.В. З 2018 року завідує кафедрою доцент, доктор педагогічних наук Подопригора Н.В.

За роки існування кафедри склався творчий науково-педагогічний колектив, який щороку поповнюється молодими перспективними викладачами, серед яких й талановиті випускники факультету. Одним із найважливіших напрямків роботи викладачів кафедри є формування переконань учителя природничих наук, фізики, хімії, біології та його екологічної культури. З метою підвищення ефективності засвоєння теоретичних знань та набуття практичних вмінь та навичок викладачі кафедри працюють за кредитно-модульною системою організації навчального процесу з 1998 року. На кафедрі ведеться робота з комп’ютеризації навчання та контролю знань студентів. В комп’ютерному класі природничо-геграфічного факультету проводиться модульний контроль знань студентів з усіх природничих дисциплін.

Викладачі кафедри намагаються впроваджувати інноваційний підхід, метою якого стає розвиток можливостей студентів засвоювати новий досвід на основі формування творчого й критичного мислення. Цей напрям породжує моделі навчання, що грунтуються на навчально-пошуковій, дослідницькій, моделюючій та інших формах організації освіти. Менш актуальною стає проблема суми знань, якою має оволодіти студент. Активізується спрямованість на оволодіння інструментаріями, технологіями пошуку та використання отриманих наукових знань.

Модульна система навчання програмного матеріалу потребує розробки нового методичного забезпечення з усіх дисциплін, викладання яких здійснюють викладачі кафедри. За останні роки розроблено навчально-методичні комплекси за новими вимогами, що включають модульні робочі програми, структуру змістовних модулів, календарно-тематичні роботи студентів, плани семінарських занять, завдання до самостійної роботи та алгоритми їх розв'язування, рекомендовану основну та додаткову літературу.

На кафедрі практикується рейтингова система контролю знань, вмінь та навичок, яка допомагає підвищити відповідальність студентів за результати навчання, особисто контролювати свої успіхи та невдачі. Викладачі використовують мультимедійне оснащення під час лекційного викладання програмного матеріалу. Під керівництвом викладачів кафедри майбутні вчителі залучаються до науково-дослідної роботи, працюють в наукових гуртках, виконують курсові та магістерські роботи, тематика яких спрямована на використання сучасних технологій навчання.

Одним з найважливіших напрямків навчальної діяльності є самостійна робота студентів. Методична комісія кафедри приділяє даному питанню особливу увагу. З цією метою всі практикуми переведено на продуктивні методи навчання, які передбачають виконання кожним студентом індивідуального завдання з кількісним результатом. Останні роки здійснюється активна робота щодо навчально-методичного забезпечення організації самостійної роботи студентів. З цією метою викладачі кафедри видають практикуми та навчально-методичні посібники, що містять індивідуальні домашні завдання для самостійного опанування відповідних модулів, самостійні та модульні контрольні роботи та тести, перелік лабораторних робіт та інструкції з їх виконання, які виконуються студентами за певним графіком.

Переваги модульної організації освітнього процесу:

  • сприяє формуванню відповідальності викладачів та студентів до виконання своєї роботи;
  • забезпечує реалізацію традиційних та новітніх технологій, перевірку та оцінювання рівня знань, умінь та навичок та інших компететностей студентів;
  • сприяє формуванню передового педагогічного досвіду та його реалізації в практику освітньої діяльності – це основний резерв підвищення ефективності навчання та виховання.
  • створює умови для комплексної реалізації компететнісного, особистісно орієнтованого та діяльнісного підходів, що сприяє взаємному впливу і розвиткові педагога та його учнів на основі рівності в спілкуванні й партнерства в спільній діяльності; формуванню досвіду в  професійній діяльності, рефлексії, позитивного ставлення до себе, до інших людей, до навколишнього світу, здатності до професійної діяльності, готовності майбутнього педагога до інновацій та безперервної освіти впродовж життя.

Науковці кафедри проводять педагогічний експеримент з діагностики та ефективності модульного навчання. Актуальні проблеми реформування освіти в сучасних умовах, питання вузівської та шкільної методики, технології навчання природничих наук, розглядаються на засіданнях науково-методичного семінару кафедри. Результати роботи публікуються у відповідних наукових виданнях.

Однією з найважливіших форм роботи викладачів кафедри є залучення до навчання на природничо-географічному факультеті здібної молоді. Багато років викладачі спрямовують свою діяльність на заохочення школярів до вивчення природничих наук:

  • керують роботою секції хімії МАН, слухачами якої є учні 8-11 класів;
  • проводять заняття з абітурієнтами на підготовчих курсах (денна, вечірня та заочна форми навчання);
  • беруть участь в роботі комплексу „Неперервна освіта”, у виїзних приймальних комісіях;
  • працюють в регіональних центрах;
  • кафедра є базовою у районі та області по проведенню університетських та обласних олімпіад школярів та студентів з хімії та фізики.

До всіх напрямків досліджень широко залучаються студенти. При кафедрі працює 5 наукових гуртків.
Під час роботи над науковими курсовими та магістерськими проектами майбутні вчителі природничих наук, фізики, хімії, біології та здоров'я людини користуються фондами бібліотечних зібрань, газетними та дисертаційними фондами, а також фондами стародруків та рідкісних видань бібліотек м. Кропивницького (Кіровоградська обласна універсальна наукова бібліотека імені Д.І. Чижевського, бібліотеки Центральноукраїнського державного педагогічного університету імені В. Винниченка) та м. Києва (Національна бібліотека України імені В.І. Вернадського, Національна науково - технічна бібліотека).