В статье раскрываются методические подходы к формированию исследовательских умений у школьников 10-11-х классов путем вовлечения их в исследовательскую деятельность по биологии с использованием межпредметных связей с химией в условиях сотрудничества школы и вуза. Представлены методические разработки учебных исследований, выполнение которых осуществляется обучающимися под руководством учителя и сотрудников научных лабораторий с указанием тематики и методов исследований, этапов и содержания деятельности, а также функционала педагога и ученых на всем протяжении работы. Указанная тематика учебных исследований нацелена на наиболее полное погружение обучающихся в научную деятельность и предполагает применение современных методов химического анализа в области изучения накопления и миграции токсических и биогенных веществ в природных средах и объектах - воде, снеге, почве, живых системах. Приведены основные результаты педагогического эксперимента, позволяющего оценить успешность методических разработок.