Спостереження - це систематичне цілеспрямоване вивчення об'єкта. Аби бути плідним, спостереження мусить відповідати таким вимогам:
а) задуманості заздалегідь (спостереження провадиться для певного, чітко поставленого завдання);
б) планомірності (виконується за планом, складеним відповідно до завдання спостереження);
в) цілеспрямованості (спостерігаються лише певні сторони явища, котрі викликають інтерес при дослідженні);
г) активності (спостерігач активно шукає потрібні об'єкти, риси явища);
д) систематичності (спостереження ведеться безперервно або за певною системою).
Спостереження як метод пізнання дає змогу отримати первинну інформацію у вигляді сукупності емпіричних тверджень. Емпірична сукупність утворює первинну схематизацію об'єктів реальності - вихідних об'єктів наукового дослідження.
Порівняння - це процес встановлення подібності або відмінностей предметів та явищ дійсності, а також знаходження загального, притаманного двом або кільком об'єктам.
Метод порівняння досягне результату, якщо виконуються такі вимоги:
а) можуть порівнюватися лише такі явища, між якими можлива деяка об'єктивна спільність;
б) порівняння має здійснюватися за найбільш важливими, суттєвими (в плані конкретного завдання) рисами.
Різні об'єкти чи явища можуть порівнюватися безпосередньо або опосередковано через їх порівняння з будь-яким іншим об'єктом (еталоном). У першому випадку звичайно отримують якісні результати (більше - менше, вище - нижче). Порівняння ж об'єктів з еталоном надає можливість отримати кількісні характеристики. Такі порівняння називають вимірюванням.
За допомогою порівняння інформація щодо об'єкта здобувається двома шляхами:
а) безпосередній результат порівняння (первинна інформація);
б) результат обробки первинних даних (вторинна або похідна інформація).
Вимірювання - це визначення числового значення певної величини за допомогою одиниці виміру. Вимірювання передбачає наявність таких основних елементів: об'єкта вимірювання, еталона, вимірювальних приладів, методу вимірювання.
Вимірювання розвинулося з операції порівняння, проте воно - більш потужний і універсальний пізнавальний засіб.
Для точних наук характерним є органічний зв'язок спостережень та експериментів із знаходженням числових значень характеристик досліджуваних об'єктів. За образним висловлюванням Д.І.Менделеєва, “наука починається відтоді, як починають вимірювати”.
Експеримент - це такий метод вивчення об'єкта, за яким дослідник активно і цілеспрямовано впливає на нього завдяки створенню штучних умов або використанню природних умов, необхідних для виявлення відповідної властивості.
Переваги експериментального вивчення об'єкта порівняно зі спостереженням такі:
а) у процесі експерименту можна вивчати явище “у чистому вигляді”, звільнившись від побічних факторів, які затінюють основний процес;
б) в експериментальних умовах можна дослідити властивості об'єктів;
в) повторюваність експерименту: можна проводити досліди стільки разів, скільки це необхідно.
Експеримент проводять у таких випадках:
при спробі виявлення раніше невідомих властивостей об'єкта;
при перевірці правильності теоретичних побудов;
при демонструванні явища.
У науковому дослідженні експеримент і теорія найтісніше взаємопов'язані. Всіляке ігнорування експерименту неодмінно призводить до помилок, тому всебічне розгортання експериментальних досліджень являє собою один із найважливіших шляхів розвитку сучасної науки.