俄国著名的科学家门捷列夫曾经说过：“科学的原理起源于实验的世界和观察的领域，观察是第一步，没有观察就不会有接踵而来的前进”，“观察、观察、再观察”曾作为巴甫洛夫的座右铭被写在实验室的墙壁上。
任何实验都离不开观察，科学实验更是如此。
观察就是充分利用人的各种感觉器官，对自然界的物理现象（包括实验现象）的知觉过程。
伽利略通过观察吊灯的摆动，认识了摆的等时性。
伦福德在从事枪炮制造时，观察到钻孔地下的金属碎屑具有极高的温度，他认为这么多的热并不是金属提供的，并做了一系列金属钻孔的实验，根据实验结果，伦福德断言热质说不足为信，应当把热看成是一种运动形式。
后来，英国的戴维做了更加严格的实验，为热是物质微粒的一种运动形式奠定了实验基础。
人们对客观世界的正确认识，是在反复观察，实验的基础上形成的。
具体来说科学观察是科学研究过程中借以获得经验知识的重要手段，它是人们在自然发生的条件下，通过自身感官或借助科学仪器，有目的、有计划地对研究对象进行记载、测定或者摄影，以了解其变化过程的方法。
它在本质上是一种感性直观活动。
观察的四个环节包括观察目的的确定、观察对象的选择、观察过程的展开、观察结果的陈述。
对于观察通常存在以下几种观点。
传统经验论者认为理论依赖于观察，但观察不受制于理论。
观察-事实-理智-原理。
现代逻辑经验主义者认为中立性观察理论。
观察层次与理论层次。
证伪主义者则认为观察资料不可靠，强调观察渗透理论，理论先于观察。
科学观察必须遵循几个基本原则，一、客观性原则：如实记录、想看分开、重复观察。
二、全面性原则：观察一切方面、一切联系、一切中介。
三、系统性原则：观察连续、完整。
四、辨证性原则：辩证观察。
必然与偶然、计划与机遇、观察与思考。
那么怎样才是正确的观察方法呢？首先观察前要做好充分的准备工作，比如准备好观察工具以及记录的必备工具。
第二要集中注意力，不放弃任何偶然的目标，不轻易放过那些你甚至觉得毫无关系的现象。
经过长期的训练，这应该能成为一种一丝不苟的科学习惯，这是成功所必备的。
第三方面就是要反复的观察，找出实验阐述的某种现象的原因，透过现象看本质。
最后，我觉得也应该是最重要的一步就是要作好观察后的总结，对观察到的现象和记录的数据进行认真的分析，以便形成概念，建立规律。
例如初中时做的观察凸透镜成像实验，首先要明确在实验中主要观察蜡烛和屏的位置变化以及屏上像的变化。
实验过程中，注意力应集中在蜡烛的位置、屏的位置和像的情况上。
为了更准确地观察这些现象，可进行多次实验，最后总结出物距，像距，焦距以及像的虚实，放大，缩小等现象，之间的关系。
通常可以有以下几种观察方法。
一、比较观察法就是在观察中区分相同与异同，从而促进大脑思维。
由于事物与事物之间，现象与现象之间总是既有联系又有差别，因此总有可比之处。
如观察用电流表测电流，用电压表测电压，比较两表的构造，最小刻度及实验操作的异同点。
观察直流电动机和直流发电机的构造、工作原理、能量转化的相同点和异同点。
又如实验室用H2O2制取氧气和用CaCO3和HCl（稀）制取CO2的发生装置和收集装置的相同点和异同点。
二、顺序观察法，观察前应有明确的目标，周密的计划，做到胸有成竹。
观察过程中要井然有序。
既先观察什么，后观察什么，要按顺序观察，一般的观察顺序：先整体后局部，从上到下，从外到内，从前到后，从左到右或从右到左等，应按照一定排列顺序进行观察。
如：观察一些测量工具，用天平测质量、用弹簧科测力，用温度计测温度，先要观察测量工具的量程，其次观察最小分度值，再次观察零刻度位置，最后观察指示的位置。
三、分步观察法，对于一些复杂的科学现象，应按照所制定的观察计划，一步一步地仔细观察，如研究阿基米德原理实验，即可按以下步骤进行：
①在弹簧下面挂上金属筒，筒下面吊上金属块，指出弹簧伸长后指针的位置；②将金属块部分浸入水中，再逐步增加浸入体积，观察弹簧长度的变化和溢出水的多少；③将金属块全部浸入溢水杯中的水流入小杯中；④将小杯里的水慢慢倒入小金属筒里，观察指针所指的位置。
四、整体观察法，其观察程序为先由整体到部分，再由部分到整体，即先对整体有一个初步的、一般的、精略的认识后，再分出对象的各部分，对这些部分细致地观察，从而对整体对象有一个正确的认识。
整体观察法强调综合运用眼、耳、手、鼻、舌等各种感觉器官进行观察，不遗漏重要的“细节”；在观察对象的各个部分时注意跟对象整体联系，在整体观点指导下，观察各个部分时，重点观察主要部分，但又不放弃对次要部分的观察。
如观察人体的结构层次，从细胞→组织→器官→系统→人体。
又如宇宙的结构层次由局部到整体；地球→地球与月球构成地月系→太阳和八大行星慧星、小行星组成太阳系→银河系→宇宙。
五、重点观察法，即抓住事物本质的核心的关键部分或现象进行观察。
注意收集反映科
学现象的本质特点的信息，依据观察的目的，区别哪些是该观察的，哪些是不必要观察的。
在观察物质时，观察提纲确定观察的重点项目；在观察装置时，观察的目的确定优先观察核心部分；在观察实验操作时，特别注意对关键性的、重要的，以及不易观察的操作进行重点观察；在观察科学现象和图表模型时，观察能反映事物本质的现象或部分，不受无关现象或部分的干扰。
六、归纳观察法，在获得许多个别事物的知识的基础上，概括出事物的一般原理的方法，是从个别到一般的推理形式和思维方法。
这个方法也可以运用到科学实验观察中，即从一个个的现象观察中，先得出一个个结论，然后归纳出一般的规律。
是一种由特殊到一般的认识过程。
在观察中，要提倡眼脑并用，即把观察和思维紧密结合起来。
观察是一种理性知识和实际应用问题联系，而且能根据观察到的现象发现新的问题，促进进一步的观察和对观察现象的思维加工，辨别本质现象和非本质现象，去伪存真，得出正确的观察结果。
科学实验是人们有目的地利用物质手段，人为地变革和控制客观对象，在特定条件下获取科学事实的实践活动。
科学实验一般分为定性实验和定量实验。
科学实验由实验者、实验对象和实验手段组成。
科学实验与科学观察同属于科学认识中的感性直观方法，都以认识自然为直接目的。
不同的是科学实验在人为控制和变革对象的条件下进行的，而科学观察是在自然发生条件下发生的。
科学实验可以简化和纯化研究对象，使自然过程以比较纯粹、典型的形式表现出来，从而有利于科学研究。
实验可以强化和激化研究对象，造成自然界中无法直接控制而在生产过程中又难以实现的特殊条件，从而做出在常规条件下难以获得的重要科学发现和技术发明。
实验可以加速和延缓在自然发生条件下变化过慢或过快的自然现象。
再现和重演事过境迁，规模巨大的自然现象，以模拟的方式进行实验研究。
与单纯的观察相比较，科学实验更有利于人们获得经验材料，更有利于发挥人的主观能动性。
因此，从观察方法到实验方法的发展，标志着经验认识方法的进步和科学认识水平的提高。