人们首先对这个世界有个感性的认识，然后发挥人的主观能动性，把感性认识上升为理性认识。这就是观察。
一、直接观察的策略
1.什么是直接观察
对自然的直接观察，指人们对自然界的各种事物和现象进行观察时，只凭借感觉器官直接进行观察，是观察者与自然对象之间的直接的相互作用，观察者与观察对象之间不存在任何中介的工具。
面对变化多端、神秘莫测的自然世界，人们希望知道它的真实面目，揭开它神秘的面纱。在提出世界是什么样的问题之后，人们首先运用自己的感官去感受这个世界：用眼睛看，用耳朵听，用鼻子闻，用舌头尝，用手去触摸。
直接观察是人类认识自然世界最基本的方法，也是非常有效的了解自然的一种方法。直接观察也是科学工作者搜集科学事实、感性经验的基本途径，是形成和发展自然科学理论的实践基础。
神农尝百草就是古代劳动人民观察自然，了解自然最好的例证。神农用自己的眼睛、鼻子和舌头对自然界的各种野草进行观察，了解了它们各种各样的特性，并将它们的形状、色泽、味道和药效详细地记录下来，告诉后人，为后代的农业和医药发展做出了很大的贡献。
60年代初，我国香榧（一种干果）的年产量只有5000斤，科研人员于是进行了一次直接观察。他们通过对开花、结实和不结实的三株香榧的观察，发现授粉是结实与否的主要原因，如果没有雄榧，或虽有而没有授粉，雌榧都不能结实。其他如地形土壤都是次要因素。这样就找到了香榧产量低的原因，通过进行人工授粉，大大提高了产量，达到了78000多斤。
简单、方便是直接观察最大的优点。直接观察不需要借助任何仪器，只需要观察直接运用自己的感觉器官进行观察，实施起来比较简单，受各观条件限制较少，可随时随地进行。
明代著名的医学家李时珍利用直接观察的方法，对植物进行了长期的、系统的观察。他只身一人，不辞辛苦，深入实际，“采访四方”，靠着自己的感觉器官，先后到河南、江西、江苏、安徽等地，对成千上万种药用植物进行了直接观察，搜集标本和药材，积累了丰富的经验材料，写下了药物学巨著《本草纲目》。虽然已经过去数百年，今天的医学家们仍然不得不惊叹李时珍在当时观察的准确、细致。
直接观察的适用范围非常广，不仅在医学中发挥重要的作用，在物理学、天文学、生物学、地理学等自然科学领域也有着重要的价值，是一种基本的经验认识方法。
通过对植物的外貌、结构的详细观察，人们建立了完善、科学的植物分类体系，为以后的研究奠定了良好的基础。
中医通过“望、闻、问、切”四步直接观察的手段，了解人体各系统的信息，把握疾病的部位和状况，为进一步对症下药服务。
因此，了解和掌握直接观察的方法和原则，对我们认识世界、改造世界有重要的意义。
2.直接观察的策略分析
在进行直接观察前，我们必须明确我们观察的目的。
因观察对象的不同，在确定观察目的时可采用两种方式：粗略式、系统式。
（1）粗略确定
当我们对观察对象不太了解，只有大致的观察方向时，观察的目的就比较粗略。并且这个目的还会随着观察的进程而有所变化。
例如，我们对一个原始森林进行考察时，我们只是粗略地知道自己对森林中的动植物感兴趣，但对具体的对象并不明确。如果在考察过程中，突然发现了某种稀有的植物，那么，观察目的就可以明确下来。
在粗略的目标的指引下，我们可以进行初步的观察。获得以往没有得到的感性的知识，然后，就可能在此基础上，确定更为明确的观察目标。
（2）系统确定
对于我们事先有所了解的事物，我们想进一步进行观察时，就有了比较系统的观察目的。我们知道自己希望了解这个事物的哪些方面。
例如上面提到，如果我们在原始森林中发现了一种稀有的植物，我们就可以提出观察这棵植物的较为系统的目的，如观察它的干、叶、花、果的形态以及生长的特点，以及与周围生态环境的关系。
再如我们想观察大熊猫，我们就会希望系统地了解它的出生、成长、死亡过程以及环境、食物等等方面的问题。针对这些问题进行系统的观察。
从理论上来说，所有的物质和现象都可以作为观察的对象，但实际中，有许多物质和现象是不适合观察的，或者说观察它们是比较困难的。
观察对象的选择是最初的工作，但有时候显得非常重要。在通常情况下，符合特定观察目的和要求的事物对象数量常常很多。受各种条件限制，观察者不可能对所有符合要求的对象逐一观察，必须在众多的对象中进行选择。选择的原则是挑选那些比较典型的、单纯的、外露的、较少干扰的、能够直接显示属性的观察对象；尽量避免选择那些非典型的、复杂的、隐蔽的、间接表现其属性的观察对象。
德国医生博蒙特在一次偶然的机会中发现了一位左肋受枪伤的猎人，在他的伤口处看到一个大的胃瘘管，通过这个瘘管，人们可以看到里面的脏器。博蒙特医生于是就雇佣了这位猎人。通过他的胃瘘管，他能够非常方便、清楚地看到内脏的消化情况。如果没有这位特殊的观察对象，人们就很难直接地对胃进行观察。
自然现象是错综复杂的，一个观察对象往往有很多特性可以观察，但有一些是主要的，有一些是次要的，有一些是无关的。事先若没有选定观察的变量，就很可能被弄得眼花缭乱，结果一无所获。确定观察变量的目的就是为了简化观察对象，把可变因素尽可能的减少，突出主要因素，便于揭示事物变化的规律。
孟德尔进行性植物杂交的遗传研究时，将豌豆的种子颜色、种子表面的形状、花色、蔓高、未成熟豆荚颜色、豆荚形状和花的部位等七个特性作为观察的变量，每次只观察一个变量的变化。当一个简单特性的行为被确定以后，继而同时研究两个特性。这样，通过计算杂交种子中每个类型的个体数目，将遗传规律建立在可计算的数量基础之上。由于选择了正确、方便的变量，使得他能够在比较短的时间里发现了“孟德尔遗传定律”。
二、间接观察的策略
1.什么是间接观察
对自然界的间接观察是指观察者以一定的仪器为中介，对自然界的观察对象实施观察的过程。与直接观察所不同的是，间接观察法在观察者与观察对象之间多了观察工具这一中介因素。
间接观察法是直接观察法的深入和扩展，是人类认识世界过程中的一个巨大进步。
在实际生活中，人们渐渐发现直接观察存在许多局限性，因而希望借助于一定的仪器，来帮助自己对自然进行间接观察。所谓间接，是指我们的感官不是直接对观察对象进行观察，而是通过某种仪器设备间接地作用于观察对象，从而获关于对象特点的知识。
在观察者和观察对象间引进一个中介物——观察工具，观察者不再用感官直接接触观察对象，而是通过观察工具去间接地感知被观察事物。
北京古观像台上保存有古代的8架天文仪器，它们是黄道经纬仪、赤道经纬仪、天体仪、地平经仪、象限仪、纪限仪、地平经纬仪和玑衡抚辰仪。此外，我国还有浑仪和简仪等，保存在南京紫金山天文台上。这些都是我国古代的天文学家为了扩展自己的观测能力而发明的，是中国人聪明才智的结晶。我国古代的天文学和历法学之所以能够如此发达，是与这些观测仪器的发明密不可分的。
间接观察由于观察仪器的介入，克服了直接观察的缺点。它具有以下优点。
（1）扩大观察范围
科学仪器使人的感官得以延伸，使观察者的视野由宏观世界扩展到宇观世界，深入到微观世界，把人的感官不能直接观察的对象转化为可以观察的对象。
18世纪荷兰的列文虎克发明了显微镜，是人类观察史上的一次革命，是人类观察能力的一次巨大的飞跃，通过一片小小的凸透镜，人们能够看到平时肉眼看不到的东西——细菌，从而发现了新的生物王国——微生物。后来，显微镜又从 显微镜发展到电子显微镜，使人们对微生物的观察从细胞水平扩展到分子水平。
（2）提高观察精确性
随着观察仪器的不断改进，仪器的分辨能力不断得到提高，各种仪器的分辨精度不断提高，为人们提供越来越精确的量化的数据。
宇宙飞船上的光学偏振测量仪能够聚焦在太阳细部，摄下分辨率为400公里的高清晰度照片，使天文学家能够从照片上对太阳表面的细节进行分析。
（3）提高观察速度
借助于一定的仪器，人们能够观察到肉眼无法观察到的快速运动。
例如，用高速探测仪，物理学家能够观察到存在时间只有10-23秒的粒子，这使得理论物理学的研究成为可能，人们可以对各种存在时间极短的粒子进行观测。
（4）能够克服人的感官造成的某些错觉
前面提到，人的感官很容易产生各种错觉，如冷热错觉、位移错觉和干扰错觉等等。而仪器则没有人的感官的这些缺点，使用一些仪器就很容易地消除掉各种错觉。
例如，用简单的测量仪器（照相机、摄像机、红外线探测仪等等）就很容易排除视觉造成的一些错觉。
（5）能使感觉形式发生转换
人们可能通过仪器将不易观察到的感觉形式转化为容易观察到的感觉形式。
例如，我们用触觉可以感觉到温度的大致冷热情况，但是不能够加以量化，而且利用触觉进行感知容易产生错觉。而如果使用温度计，则可以将冷热的触觉转化为视觉形式。经过这种转化，可以比皮肤更精确、明了地用数字来反映实际的温度大小，可以对较为接近的温度进行比较。
随着科学技术的不断发展，越来越多、越来越精密的观察仪器必将出现，从而克服人类自身感知的局限性，不断深化、扩展人类的认识范围，加深对人本身和世界的认识。
2.间接观察的策略分析
利用间接观察法对事物进行观察时，我们应掌握如下策略：
（1）提出观察假设
间接观察目的的提出与直接观察基本相同，区别在于间接观察的目的可以更为广泛，可以根据现有的仪器设备提供的条件提出观察目的，也可以根据以往的研究提出进行某种观察的可能性，然后设计相应的仪器，最后通过新的仪器达到观察的目的。
丹麦天文学家第谷，是一个出色的观察家，他用了30年的时间，精密地观察行星的位置。但是他缺乏理论头脑。1600年，第谷请德国人开普勒做助手。开普勒观察技术不如第谷，但是他却很有理论才华。通过对第谷资料的分析，他开始假设太阳围绕地球转，但与观察结果不符，后来改用日心说，结果仍不理想，最后他大胆设想行星的轨道是椭圆的，太阳位于椭圆的一个焦点上。有了这个假设，再进行精确的观测，所得结果与设想十分相符。
（2）选择观察对象
由于各种观察仪器的发明，我们可以观察的对象大大增加了，仪器的使用减少了对观察对象的限制。
但是在实际的观察过程中，我们还是要尽量选择适合于仪器操作的观察对象。
有时候，如果观察对象不适合直接用仪器进行观察，就需要我们对观察对象进行适当的加工，使其适合被仪器进行观察。
例如，我们用光学显微镜观察动、植物的细胞时，就需要将观察对象加工成大小厚薄适度的切片以后，才能放到显微镜下进行观察。
（3）选择观察环境
进行间接观察还要选择适宜良好的观察环境。任何观察都要在一定的环境中进行，好的观察环境对观察有促进的作用。不良的观察环境对观察起到妨碍的作用。如果对观察对象的干扰太大、太强烈，即使观察对象很典型，也常常会导致不准确甚至错误的观察。
天文学家将天文台建在远离大城市的高山上，就是为了创造一个良好的观察环境。因为在高山上，没有城市灯光及烟尘的污染，也没有高层建筑的阻挡，天空的能见度比在城市中要好得多。中国的紫金山天文台就是因为所在地南京的灯光污染过于严重而不得不准备迁移到他处。近几十年来，天文工作者们为了获得高质量的太阳光学探测资料，发现在开阔的水面上大气宁静度最好，观察结果最佳。因此，一些观察太阳的光学仪器又纷纷在水面上安家。例如，北京天文台的太阳磁场望远镜就安装在北京怀柔水库岸边。
（4）选择观察工具
在许多观察过程中，观察仪器必不可少，仪器的好坏往往决定了观察的成功与否。仪器能够扩大人的视野，是人类感官的延伸。
在20世纪30年代至40年代，人们对海底世界基本上还是一无所知。为了能够观察神秘的水下世界，法国的海军军官古斯托花费了毕生的精力研制了各种水下观测仪器，为人们认识海底、研究海底创造了良好的基础。他设计了潜水员用的水肺；第一次将一架摄影机放在一只用衣扣来封口的防水箱里，拍摄了第一部水底记录片《在水下18米邀游》；他研制了现在普遍采用的捆绑式压缩空气潜水瓶；发明了能潜到水下350米的潜水器。这些观察仪器的发明，使人们能够突破海水的禁区，深入到水下，进行各种观察活动，极大地开拓了人们观察海底的视野。
三、实验观察的策略
1.什么是实验观察
随着人类观察水平的提高，人们开始根据自己的设想，对观察对象进行控制，“纯化”所观察的对象，排除偶然、次要、外在的种种干扰因素，使它在实验条件下再现它最本质的方面。
如果我们观察到自己骑的马摇摇晃晃走不动路，我们只是观察到这种现象，并不知道马为什么走不动。
于是我们会提出各种设想，马可能是饿了走不动，也可能是病了走不动。假设提出之后，需要我们来加以验证。于是，我们先给马喂一些饲料，如果马吃了饲料以后，精神抖擞起来，那么就说明我们的设想是正确的，我们通过尝试让马吃饲料，发现了马走不动的原因是由于饥饿；但如果吃了饲料以后，马还是老样子，那么，说明不是由于饥饿的原因，而是可能有其他的原因，如生病了。
实验观察具有以下优点：
（1）纯化观察对象
在自然状态下，观察对象受到各种外界环境因素的影响很大，各种因素相互交织相互作用，往往很难观察到我们真正想要的东西。
西方关于生命的起源有一种学说叫“生命自然发生论”，其依据就是人们观察到，在放置时间过久的肉汤里会长出各种虫子来。这个现象的发生是一个事实，但是这个事实后面的原因是否这样简单呢？
