Вильямс понимал, что научное земледелие в его время только зарождается, что необходим творческий синтез всех накопленных земледельческих знаний и их научное обоснование. Свой первый курс он и строил в расчете на создание именно такого синтетического научного земледелия, и, таким образом, его работа уже в это время далеко выходила за рамки интересов Московского сельскохозяйственного института — она была нужна всей земледельческой науке.
Самое главное во взглядах Вильямса, развивавшихся им в это время, заключалось в твердом обосновании того, что нельзя рассматривать растение в отрыве от условий его жизни. Растение синтезирует органическое вещество из простейших минеральных элементов. Процесс фотосинтеза является творческой силой растений. «Земледелие, — говорил Вильямс, — имеет задачей направить эту творческую силу в известном направлении для достижения целей, которые ставятся органической жизнью человека и экономической жизнью народов. И чтобы успешно выполнить свою роль, земледелие должно изучить как самое растение, так и те вещества и силы, которые составляют тот материал, над которым работает растение, и их взаимные отношения».
Первая часть читавшегося Вильямсом курса называлась «Почвоведение». Но это было условное название. По существу, содержание этой части курса было гораздо шире. Вильямс излагал слушателям: отношение растений к факторам их произрастания — свету, теплу, воде и пище, сельскохозяйственную метеорологию и собственно почвоведение. Таким образом, Вильямс читал студентам курс учения о среде жизни растений и о их взаимоотношениях с этой средой и отдельными ее элементами. Это был новый подход к вопросам земледелия.
Отношение растений к факторам их жизни Вильямс уже раньше излагал студентам в своем особом курсе. Новым в этом разделе было то, что Вильямс заканчивал его очень важной главой — «Отношение растений ко всем факторам произрастания, взятым вместе». Он показывал, что все факторы жизни растений одинаково важны и необходимы для развития растения и создания им максимального урожая. Вывод Вильямса по этому вопросу был такой:
Этот важнейший вывод прогрессивной агрономии Вильямс уже тогда сформулировал в виде положения, названного им законом равноценности факторов произрастания растений:
Раздел своего курса, посвященный собственно почвоведению, Вильямс год от году совершенствовал, дополнял и перерабатывал. Это было связано не только с основной чертой характера Вильямса — его неудержимым стремлением к прогрессу, новаторству, но и бурными успехами почвоведения в эти годы: работы В. В. Докучаева, Н. М. Сибирцева и многочисленных их учеников и последователей непрерывно обогащали почвоведение новыми открытиями и обобщениями, хотя законченной картины почвообразования наука еще не создала. В своей речи «Значение органических веществ почвы», произнесенной на годичном собрании Сельскохозяйственного института в 1902 году, Вильямс, говоря о роли биологических процессов, под влиянием которых мертвая горная порода стала живой почвой, отмечал:
«Здесь перед глазами исследователя нет еще ясной, строгой, разработанной до мелочей картины, здесь скорее развертывается набросанный лишь в общих, главных контурах абрис будущей картины, эскиз…проникнутый захватывающим обаянием могучего дарования ее творцов — профессора Докучаева и, увы, покойного уже профессора Сибирцева».
Говоря о почве, Вильямс прежде всего принимал во внимание ее происхождение, или генезис, поэтому в своем курсе он совершенно отбросил надуманные иностранные классификации почв, а излагал слушателям генетическую классификацию почв Докучаева — Сибирцева. Все почвы он делил на группы в зависимости от их происхождения и условий образования.
Каждое полушарие земного шара Вильямс делил на шесть природных зон: арктическую, лесную, степную, пустынную, полутропическую и тропическую, и характеристику почв давал по этим зонам. Такой подход целиком отражал новейшие воззрения на почву именно русской школы почвоведов, складывавшейся как раз в то время.