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随着当代科学技术的迅猛发展，学科愈来愈多，分工愈来愈细，作为研究开发科学技术的方法就愈来愈显得重要，并趋于成熟完善、自成体系，形成一门全面揭示科学研究方法规律的科学——科学方法学。科学研究的方法，大体上可分为三类：第一类是适用于一切科学的最普遍的研究方法，即唯物辩证法和逻辑方法；第二类是适用于自然科学的一般研究方法，例如观察、实验、模拟(控制)、系统、信息和数字等方法；第三类是适用某几门或一门自然科学的特殊的研究方法。科学方法学在总结和概括这三类基本方法的基础上，揭示了科学研究这一事物的本质和运动规律，确立了研究方法的准则、基本理论和一般原则。它涉及哲学、科技史学、方法论、创造学、心理学等等知识，是一门跨学科的横断科学。
科学方法学的研究内容包括：科学研究方法的演变和发展、性质和特征、理论基础、分类、结构和系统，科学研究、科学技术的开发与科学方法的关系，科学方法与社会的发展趋向，新方法的开发和确立研究方法的一般准则等。涉及哲学、科学史学、创造学、心理学、科学方法论和系统科学等学科理论。是随现代科学技术的迅猛发展而产生并逐渐形成的一门独立学科。
然而，科学方法学之所以应当成为一门独立的学科，更重要的还是在于它所从事的这种元科学性质的研究本身，对自然科学和哲学的发展，都有着极其重大的意义。
正如巴甫洛夫所说，科学是靠方法提供的动力来推动前进的。这种说法同通常人们所说的生产实践是科学发展的动力的论点并不矛盾。我们承认，自然科学的发生和发展归根到底是由生产决定的。然而，这种推动作用尽管十分重要，仍然是一种不完全的推动力量。因为自然科学的许多内容并不是直接概括生产经验的结果，而是概括科学观察和科学实验资料的结果。此外，从推动的性质来看，生产对于科学仍属于一种外部的推动力量，自然科学还有其内在的逻辑推动力量。例如爱因斯坦的相对论、罗巴切夫斯基的非欧几何学等等，都不是由当时的生产经验直接概括出来。自然科学正由于有了这种内在的推动力量，才使它有可能超越生产的发展，走在生产的前面，成为推动生产发展的巨大力量。而自然科学自身发展的逻辑正是科学方法学的研究对象。从这个意义上可以说，科学方法学的研究是自然科学进步的内在推动力量。
科学研究的方法是否正确、是否得当，直接影响到科学家能否取得成果、取得成果的大小和快慢。同样是构成机械论的世界图景，笛卡儿从以太的旋涡运动出发，无法运用数学工具；牛顿从质点动力学出发，成功地运用了他自己创立的流数方法(即微积分方法)。前者没有得到多大的进展，后者取得了划时代的成就。类似地，如果欧几里德没有掌握亚里士多德的逻辑方法就不可能创立几何学体系：门捷列夫如果没有遵循量变到质变的辩证规律就不可能创立元素周期学说，爱因斯坦如果没有掌握“探索性的演绎法”就不会创立相对沦。当然，成才的因素除了方法之外，还有天赋、勤奋和机遇等，但在这几个因素中，天赋是我们无法自己选择的，勤奋没有多少道理可言，就看你肯不肯吃苦，方法则更加取决于个人的能动性，有较大的伸缩余地：方法对头就事半功倍，方法不对头就事倍功半。不仅如此，方法这个因素还影响到成才的其它几个因素；方法得当，就能充分发挥天赋的潜力、更好地抓住机遇，方法失当，就会空有天赋、痛失良机。所以培根说：翻跛足而不迷路能赶过虽健步如飞但误入歧途的人。”德国生理学家贝尔纳也说：“良好的方法能使我们更好地发挥运用天赋的才能，而拙劣的方法则可能阻碍才能的发挥。因此，科学中难能可贵的创造性才华，由于方法的拙劣可能被削弱甚至被扼杀；而良好的方法则会增长，促进这种才华。”有鉴于此，巴甫洛夫谆谆告诫青年，翻我们头等重要的任务乃是制定研究法。”
因为科学方法学统一地考察哲学和科学方法的各个层次，就成为连接哲学和各门具体科学的纽带和桥梁。通过它一方面可以把哲学的一般原理逐层次地具体化，例如物质原理具体化为各种属性的物质承担者和运动形式的主体，矛盾原理具体化为各个层次、各个系统的矛盾，哲学范畴和规律的具体化，是哲学对具体科学研究发挥方法论功能的关键，另一方面通过不断地吸取自然科学的智慧和成果，哲学的范畴和规律得到丰富、深化，并且随着科学技术领域中每一个划时代的进步而改变自己的形式。爱因斯坦曾经诙谐地把哲学的一般概念框架比作穿在物理内容之“脚”上的“鞋子”，说物理学家“最晓得，也最确切地感觉到鞋子究竟是在哪里夹脚的。”显然，哲学家要想在自己的领域中有所成就，就要时时倾听科学家的声音。不体验科学家在同一般概念打交道时的那种“夹不夹脚。的感觉，不了解哲学和其它一般方法学原则对于科学研究所起的阻碍或促进作用，哲学和一般方法学原则就将成为僵死的教条。我们不能忘记这个方面已经有过的教训。
这有助于提高科学研究和各行各业的组织、领导、管理水平，加快科研成果向直接生产力的转化，使之与经济、社会协调发展，使社会与自然协调发展。鉴于我国管理科学和科学管理的水平远远低于精密科学及其方法的发展水平，所以加强这个方面的方法学研究就显得更加重要。
应当指出，学习科学方法学并不能提供解决具体问题的现成方法，而是帮助我们如何根据各种错综复杂的具体情况去寻找和创造所需要的方法。它不应当也不可能是包治百病的灵丹妙药，它应当而且可以成为行动的指南。
科学研究和科学方法学科学研究和科学方法学是相互联系的。一方面，科学研究离不开科学方法学。人们在研究工作中总是自觉或不科学研究和科学方法学科学研究和科学方法学是相互联系的。一方面，科学研究离不开科学方法学。人们在研究工作中总是自觉或不自觉地受某种方法学思想的影响或支配。早期的自然哲学时期，科学、科学方法学和哲学是浑然一体的，当时的科学家同时就是方法学研究者和哲学家。后来自然科学从哲学中分化出来，许多科学家仍然是一身而二任。他们在从事自然科学研究的同时，花费不少的时间和精力研究方法学问题。尤其是当科学技术发展处在转折时期或突入新的陌生领域时，常常需要在研究方法上先有突破。另一方面，方法学的进展也离不开科学研究，只确不断地总结科学研究成功与失败的经验教训，才能上升为系统的理论和方法学原则，成为对新的领域进行探索的指南。此外，科学研究的课题或对象，本身就是科学研究与科学方法的统一，解决课题和探索对象的规律，与根据具体的课题或对象来选择和创造相应的方法是分不开的。
科学研究和科学方法学又是互相区别、不可互相取代的。科学方法学的对象是方法，是有关各种研究方法的规律性的知识，一般并不涉及自然界客体和过程的具体内容。这种研究的作用就如化学反应中的催化剂、建筑施工中的兰图或工匠磨砺自己的工具。但是，“磨刀不误砍柴工。，它们虽然不能代替直接使用工具去加工工件的具体活动，不能代替直接的研究工作，却是科学研究过程中内在的不可缺少的因素。有人根据方法就是知识，理论的应用这一点，进而认为在科学研究中只要掌握具体的科学知识和理论就足够了，不必要专门研究方法的问题，更不必要建立专门研究方法的学科。这种看法忽视了方法学的元科学性质，混淆了科学和元科学的界限，并错误地认为元科学研究是不必要的。他们不了解，人们发现了规律固然可以使之转化为方法，但是人们是怎样发现这些规律的呢?发现规律、创立理论需要遵循一些什么准则呢?理论创立之后如何应用于实践呢?这类问题是单纯的科学研究不能回答的，只有更高一个层次的学问即以方法本身为对象的学问才能回答；此外，科学研究中不可避免地要使用诸如观察、实验、假说、理论、解释、检验等范畴，这些范畴及其间的关系并不是自然科学本身能够搞清楚的，只有由元科学性的科学方法学来加以解决。当然，自然科学家也可以进行这种研究，但由于时间、精力和条件的限制，只有少数天才能够兼顾这两个层次的研究并取得重大成就。科学方法本身的研究需要专门的方法学研究家。