培根、洛克等人的实验科学思维方法，为近、现代实验工作者提供了崭新的思维模式。直到今天，“由实验室中对实验数据的对比分析形成结论→通过实验方式和设备功能的逐步放大→最终再按实验放大结果投入工厂生产，使之转化为巨大生产效率”的方式和模块，仍然在现代工业生产中起着核心和支配的作用。
近代实验科学思维模式对自然科学和生产领域所起到的无可比拟的推动作用，是任何人也否定不了的事实。马克思、恩格斯在《共产党宣言》中曾经指出：“资产阶级在其不到一百年的阶级统治中所创造的生产力，比过去一切时代创造的还要多，还要大。”从严格意义上讲，这种生产力的飞速发展，正是源于“知识就是力量”的预见，源于实验科学思想对大机器生产的推动。从这个意义上肯定实验科学思维模式对人类社会生产力的巨大影响，是恰如其分的。
以“万有引力定律”的发现为例，我们可以看到西方近代实验科学思维模式的突出特征。按照我国古代“天圆地方”的观念，苹果总是从上往下掉，没有什么可以“发现”的。牛顿则不然，他知道天体运动的基本空间关系，知道大地是个巨大的圆球体。所以当他思考地球上各地区“苹果下落的受力情况”时，就非常自然地想到了“地心引力”。如果按照“天圆地方”的思维模式，是永远也得不出这个科学结论来的。
在近代实验—抽象思维方法的长足发展之期，数学以及演绎思维方法也有了较好发展。17世纪，耐普尔提出了对数计算法，笛卡儿创立了解析几何，牛顿、莱布尼茨分别创立了微积分。随着数学的发展，数学演绎方法也越来越成为人们认识自然和进行思维的重要工具，尤其是笛卡儿竭力推崇演绎方法甚至加以片面夸大。这一时期，数学方法的作用不断更新，它为科学实验方法提供了定量研究的有效工具，并且成为牛顿等人进行抽象论证和推理的重要方法。
当然，这一时期的思维方法是有其局限性的。除了将归纳思维方法与演绎思维方法互相排斥与割裂之外，实验—抽象思维方法本身也具有机械的、形而上学的弊端。思维方法的这一弊端是与当时的科学方法的局限性紧密相连的。当时，分门别类的研究方法以及力学研究是主流，所以人们就习惯于用分割的方法与力学的方法去思考、去看问题，不是把动物和人看做机器，就是认为“动者恒动，静者恒静”，伟大的物理学家牛顿也认为时间、空间都是永恒不变的，进而得出运动的最终原因是来自上帝的第一次推动的错误结论。
近代西方的形而上学的研究方法在历史上起过积极作用，被恩格斯称为是近代“400年来在认识自然界方面获得巨大进展的基本条件”，但是，“这种考察方法被培根和洛克从自然科学中移到哲学中以后，就造成了最近几个世纪所特有的局限性，即形而上学的思维方式”。
3.现代科学的思辨—具体思维方法
现代科学思维方法，相对于古代思维方法的直观—思辨特征与近代思维方法的实验—抽象特征而言，具有思辨与理性具体相结合的特征，彰显出辩证性、系统性、综合性、复杂性、开放性等特色。
现代科学思维方法是应现代科学发展的需要而产生的。恩格斯曾指出，到了19世纪，经验自然科学积累了庞大数量的实证知识材料，以至于在每一研究领域都有必要系统地整理和认识这些经验材料，同时，建立各个知识领域间的正确联系也就成为不可避免的了，因此，这时“经验的方法就不中用了，在这里只有理论思维才管用”。恩格斯在这里所说的理论思维是指辩证思维，“对现今的自然科学来说，辩证法恰好是最重要的思维形式”，“既然没有别的出路，既然无法找到光明，也就只好实行反转，……从形而上学的思维到辩证思维的反转”。
现代科学思维方法的辩证特性是在撕开近代形而上学思维方法的几个缺口之后逐渐形成的，在这个过程中，正如恩格斯在《自然辩证法》中所系统阐述的，除了康德的星云假说的辩证法打开了形而上学思维方法的首个缺口外，还表现出以下几个重要的方面：
在化学上，这时除了拉瓦锡的氧化理论、道尔顿的原子论之外，还有德国维勒的化学贡献。他用普通的化学方法，从多种无机物中合成了一种有机物尿素；他还证明了许多有机物与无机物有着相同的化学成分，从而否定了有机物和无机物不可逾越的观点。
在地质学上，当时欧洲发掘了大量不同时代的古生物化石。英国赖尔的《地质学原理》一书，以丰富的材料论证了地球地质的自然变化本质。
在物理学上，德国的迈尔、英国的焦耳等从不同的途径分别发现了能量守恒原理，证明了各种能量可以转化，自然界中整个物质运动是统一的。
在生物学上，德国的施莱登和施旺分别发现植物、动物的最基本构成单位都是细胞，这就便把植物和动物统一了起来。由于细胞的发现，有机体产生、成长和构造的秘密被揭开了。这时，生物进化理论也逐渐形成。达尔文的《物种起源》一书，揭示了生物由简单到复杂，从低级向高级发展变化的自然图景，阐明了有机界物种千差万别的原因。在人体及人脑的研究上，19世纪对人体的研究有了新的发展，对神经和感官的功能提出了科学的解释。同时，对人脑的机能也进行了研究，把人脑是思维器官的认识建立在科学的基础之上。
在新的科学方法纷纷打破形而上学思维方式的同时，一系列具有严密性特征的科学思维方法已逐渐成熟并被广泛运用。19世纪初期至中期，由于实验方法的科学性和精确性的大大提高，数学理性方法受到推崇，数学统计分析方法也被大量运用于对物理学、生物学等学科的研究中。同时，比较思维方法的运用，使比较生物学、比较解剖学、比较生理学、比较胚胎学等的研究普遍开展起来了。许多科学家自觉运用假说思维，并努力通过实验来论证假说，便科学发展的速度也大大加快。
在19世纪，黑格尔集德国唯心主义辩证法之大成，实现了辩证法、认识论与逻辑学三者的统一，提供了空前丰富的辩证法理论系统，其合理内核成为马克思主义唯物辩证法的直接来源。他认为，一切都是发展变化的，必须用联系和发展的观点与方法来思考问题，只有这样才能把握事物的本质。在具体的思维方法上，他认为把辩证法转变为认识方法，最基本是分析与综合的统一，“这个既是分析的又是综合的判断的环节，它应该叫做辩证的环节”。当然，黑格尔的辩证法，因其主要靠理性思辨而且又是以思维领域的概念运动代替事物运动的本质，而建立在唯心主义基础上，进而缺少了辩证法应有的彻底革命的批判精神。
马克思和恩格斯在全面总结和吸收人类自然科学的系列成就和扬弃了黑格尔唯心辩证法的基础上，创建了唯物辩证法这一崭新的科学世界观和思维方法论。马克思和恩格斯还在他们的许多著作中，对观察、实验、比较、假说等科学方法做过很多科学论述，特别是对归纳和演绎、分析和综合、历史和逻辑以及抽象和具体等辩证思维方法进行了深入的研究，并将这些辩证思维具体地运用在他们的科学研究中。
人类进入20世纪，相对论和量子力学的建立引起了物理学的巨大变革，由此也带动了各门科学的快速发展，科学思维方法本身也有了新的重大变化，它对科学发展的作用日趋显著。
这一时期，科学思维方法发展的显著特征是思维的思辨性与思维的具体性日益突出，具体表现为科学思维不断走向综合性、复杂性与开放性，与科学知识的融合更加密切。20世纪科学技术的发展呈现出研究领域日益广泛、深入，研究的整体性和综合性不断增强，研究方法的直观性和经验性程度减少而间接性和抽象化程度不断提高，研究手段愈加复杂精密等特征。科学发展的新特点给科学思维方法的新发展提出了要求，也提供了机遇。这时，科学思维方法中产生了爱因斯坦的“两面神思维”、量子力学的概率统计思维方法、系统科学思维方法、复杂性思维方法以及以数理逻辑为基础的计算机科学方法等。
当今科学思维方法与科学研究方法的联系越来越密切。例如，一般系统论、控制论、信息论、耗散结构论、复杂性系统科学、计算机与人工智能科学等既带来科学方法的巨大变化，也使科学思维方法有了全新的发展。当今科学研究中的思维方法日益显得综合性更强、复杂程度更高、开放性更灵活。此外，由于20世纪科学哲学的发展，科学方法论的研究已深入到科学理论的构建、评价与接受等各个环节，其中，科学思维方法也在这些环节中丰富和发展，不断形成新的科学思维方法。未来的科学思维方法体系将随着人类科学事业的发展更加丰富多彩。人类要想不断攀登科学的高峰，就需要不断创新、不断推进思想方法的先进性与科学性。
二、归纳—演绎思维法
1.归纳思维的含义及其特征
“归纳”一词来自拉丁文inductio（诱导）。归纳是根据对某类事物中具有代表性的部分对象及其属性之间必然联系的认识，得出一般性结论的方法。其基本内容是，如果在大量观察的事实中发现某类事物具有一种特定的性质，那么就可以断定所有这一类事物均具有这一种特定的性质。如研究者意欲建立一个关于患者求知需要的假说，事先必须收集有关患者因不了解自身疾病的预防、诊治原则和护理要点等而导致得病或影响康复的相关资料和理论依据，然后从这些资料中归纳出“应满足患者求知需要”的一般结论。这就是归纳法在实践中的运用。
归纳思维在认识过程中是一种重要的思维方法，它既是发现以假说形式出现的思维成果的方法，也是检验思维成果的方法，在科学思维中发挥了重要作用。归纳思维的特点如下：
（1）概括性。归纳思维能从个别性的认识概括出一般性认识，从经验中概括出科学定律，还可以逐步将低层原理升华到高层原理。对此，归纳思维的主要创始人培根指出，运用归纳法，“一步一步，由特殊的东西进至较低的原理，然后再进至中级原理，一个比一个高，最后上升到最普遍的原理；这样，亦只有这样，我们才能对科学有好的希望”。
（2）扩展性。一般的归纳思维过程都拓展了认识范围，结论所断定的范围超出了前提所涉及的范围，即由部分扩展到了全体。正是由于归纳思维突破了前提所断定的范围，人们的思维才能突破当前情境的局限而扩大认识领域，并获得新的认识。
高斯的等差数列的求和
高斯是一位著名的数学家。他6岁的时候，在一个小城镇的小学里上学。老师出一道题：1+2+3+4+5+6+7+8+9+10=？老师说：“看谁算得最快。”很快，小高斯举起手说：“我算出来了。”而那时，别的孩子都还在忙着计算。
“你怎么算得那么快？”老师大吃一惊。小高斯做了答复。他的答案是这样的：1+10=11，2+9=11，一共有五对这样的加法；5×11=55。就这样，这个孩子发现了重要定理的要点。即求和定理中的一个公式：Sn=（n+1）n/2。
（3）或然性。归纳思维从部分推论至全体，扩大了认识范围，但是这种推论过程只是或然的，不具有必然性。归纳思维即使其理由正确可靠，思维过程合乎逻辑规则，从真的前提也不能必然地得出真的结论。
2.归纳的方法
根据归纳特点的不同来划分，归纳可以分为以下一些具体方法：
（1）完全归纳法。完全归纳法是根据某类事物中每一事物都具有某种属性，推出该类全部事物都具有该属性的归纳推理。完全归纳法所根据的理由是充足的，因而所得到的结论是正确的、可靠的，由于其结论没有超出前提的范围，只要前提真实可靠，其结论也必然真实可靠。因为前提是关于个别对象的知识，而结论却是一类对象的一般性知识，反映了人的认识由个别到一般的飞跃。只要遵循以下两点结论就有必然的可靠性：一是对个别对象的断定都是真；二是被断定的个别对象是该类事物的全部个别对象，一个也不能遗漏。由于完全归纳法要求人们对事物的全部个别对象都要进行考察，所以在实践中，当要考察的某类事物的对象数量特别多，有的甚至无限多的时候，就无法使用完全归纳法。
（2）枚举归纳法。枚举归纳法是在经验认识基础上考察某类事物中的全部或者部分对象具有某种属性，从而推出该类对象的全部具有该属性的思维方法。由于还有一部分对象没有考察过，因此得出的结论，只能作为一种猜想或假设，并非可靠。为了避免不足，最重要的是搜集大量证实这一结论的材料，事实材料越多，结论越可靠，必然性就越高。
（3）排除归纳法。排除归纳法是指在探究现象之间的关系时，依据部分事物的某现象与另一现象之间的密切联系，排除其中不相干的现象，从而推出相关现象之间具有因果关系的归纳思维方法。排除归纳法具有不同于枚举归纳法的显著特征，其中最关键的是在寻找、比较并排除反面事例后，再根据正面事例而作出结论。
（4）差异法。差异法是从两个场合的差异中来寻找原因的方法。其过程是：分别考察某种现象出现的场合和不出现的场合。在这两种场合中，其他情况都相同，只有一个情况不同。这个不同的情况不出现，某现象也就不出现；这个不同的情况出现了，某现象也就出现了。于是可以认为，这个不同的情况，就是某现象的原因。
（5）同异并用思维法。同异并用思维法的思维过程是：首先，通过同一法确定被研究现象出现的各个场合的共有条件；其次，通过同一法确定被研究现象不出现的场合都不具有的共有条件；最后，通过差异法把以上两个结果加以比较得出结论。这个条件（即在第一个场合共有，在第二个场合都不具有的条件），就是被研究现象的原因。正因为同异并用法是经过正反两个方面的考察和比较得出的认识，因而其结论要比单纯用同一法或差异法所得的结论可靠、真实得多。
（6）剩余思维法。剩余思维法也叫残余思维法。思维过程是：先考察某个复合现象，找出引起这个复合现象的复合原因，有的具体现象的具体原因已经确定，而另一些具体现象还没有确定具体原因，然后把已经确定了原因的某些具体现象一一除去，那么，剩余的部分也就有因果关系。剩余法的特点是“由余因求余果”，但是由于因果关系的复杂性，“余因”的情况是比较复杂的。因此，应用剩余法时，为了提高剩余法结论可靠性的程度，既要尽可能增加考察的场合，严格分析已知现象之间的因果联系，还要分析“余因”是否是唯一的。