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观察（observe）就是仔细察看客观事物和现象，“观”就是观看，“察”就是觉察，即各种感觉器官所产生的知觉。
科学观察是人们为了认识事物的本质和规律，通过感官或同时借助一定的科学仪器，有目的、有计划地去考察自然现象的活动，是获得感性经验的重要手段。
直接观察与间接观察：间接观察指为了克服感官的局限性，人们在观察者与观察对象之间引入了仪器等中介物。
自然观察和实验观察：自然观察是指在自然发生的条件下进行的观察，即对自然过程或事物的观察，没有人为干预，没有人为影响，称为自然观察或被动观察。例如对某疾病在特定区域发病率的观察。但是，由于外界因素的干扰很难去除，观察的过程无法做到简单纯粹，那么为了从自然现象中得到我们想要的东西，充分证明自然现象的内在必然性，我们必须从纯自然观察进入实验观察。例如，以往胃里的食物变化是不能直接观察到的，研究者们只能推测胃中会有一个“蒸”“磨”的过程。而巴甫洛夫改进了以往的观察方法，对动物消化道的各个部位（唾液腺、食道、胃等）进行了接管改造，取样观察时接管，不取样时结扎。这种接管并没有从根本上干扰狗的正常消化生理，实际上成为观察和采样的窗口。通过这个窗口，巴甫洛夫可以测量各种消化液的理化性质，从而更好地了解各种生理消化过程的性质。巴甫洛夫通过以上方法实现了观察方法的突破，获得了1904年的诺贝尔奖。
科学理解始于直接的感官体验。观察是获得这种直接感官体验的唯一途径。因此可以说，观察是一切科学研究的基础。对自然的直接观察往往是科学知识的源泉，同时也有助于新思想的形成。观察在科学研究中起着重要作用。它是认知发展的基础和源泉，是检验科学理论假设真伪的主要依据。正如爱因斯坦所指出的：“一个理论之所以能够被提出，是因为它与大量的个体观察有关，理论的真理性也在于此。”在科学不发达的古代，观察是探索周围世界的主要方法，即使科学发展到今天，观察仍然是科学研究的基本方法。
1．科研需要全面观察 “全面”是指观察的广度和深度和时间的连续性。整体观察和动态观察是现代临床观察了解和发现疾病的两种主要方法。整体观察是从空间观察疾病，动态观察是从时间观察疾病。只有将两者紧密结合，观察才能更加全面。
2．科研需要系统观察 “系统”是指以特定计划顺序进行的观察。只有通过这种顺序才能保证观察的完整性。医生对患者进行身体检查的严格顺序是系统观察的一个例子。
3．科研需要客观观察 观察应该是真实的，没有任何情绪色彩，头脑中没有丝毫主观偏见，不用通过有色眼镜观察事物，不用自己的假设或假设修改观察结果。避免预先制作或预设的框架。
4．科研需要精确而细致的观察 密切观察相似事物中的微小异同和微小变化。必须消除妄想、幻觉和先入为主的影响，以使观察结果与现实相符。
临床观察的对象是人，临床观察指的是在临床上采用各种方法，包括医生的直观感觉和使用的各种观察工具及检查技术手段，在患者身上取得反映疾病过程的各种信息资料，然后加以分析判断，以期认识疾病和防治疾病。临床观察是医学研究中最早、最基本的、最重要的研究方法，是医学形成、发展和检验医学理论的主要科学实验基础。医学起源于临床观察，如果没有对疾病的直接观察，也就没有医学的产生和发展。
在古代经验医学中，人类只能通过对疾病表面现象的直观感知来识别疾病，而医生只能通过自己的感官直接观察患者的身体体征和病情变化。随着近代实验医学的发展，人们逐步学会利用工具提高直观感知的观察效果。许多实验技术和方法被运用到观察研究方法中，以细化和深化观察研究方法的技术手段，在更高层次上扩展观察的深度和广度。如使用全面的生理监测系统时，可以快速准确地获取各种数据，并进行持续、即时的动态观察，及时发现疾病的细微变化，更深入地了解疾病的发展和动态过程。近年来，大量医学影像学、分子生物学、免疫学领域的先进技术手段正在临床应用，使观察性临床研究走上了一条具有可追溯性、准确性和快速及时反映动态过程的新道路。
虽然现在动物实验方法在医学研究中越来越占有重要的地位，但这并不能代替临床观察，也不能降低临床观察的意义。动物和人终究有差异，动物实验的结果不一定与人体的情况完全相符，最后还必须经临床观察验证。有些疾病是人类独有的，如精神类疾患，这些疾病至今还没有建立起动物模型。因此只能采用临床观察或实验的方法对其进行研究。有些疾病的规律，如某些遗传疾病的遗传关系，某些疾病的流行规律等只有通过临床观察才能阐明。
实验（experiment）是人们根据研究的目的，利用科学仪器、设备，人为地控制自然现象，排除干扰，突出主要因素，在有利的条件下研究自然规律的一种方法。科学实验是从生产实践中分化出来为认识自然规律服务的一种实践活动。实验法是现代医学科学研究中最重要、最常用的基本方法。
实验的种类很多，根据揭示实验对象质和量的不同特征，可以分为定性实验和定量实验；根据实验的性质，可以分为探索性实验、验证实验、中间实验、测定实验、对照实验、析因实验等；根据实验的步骤，可以分为预实验、决断实验、正式实验等；根据实验对象原型和模型的不同，可以分为原型实验和模拟实验等；根据实验对象的种属，可分为动物实验、细菌实验等。
1．实验可以进一步纯化和简化对象 简化是科学研究的重要原则。自然界的现象非常复杂，不同的事物相互联系、相互作用、相互纠缠，这往往使人类很难找出哪些因素与哪些因素有关，又是如何联系起来的。在自然条件下观察，这种简化和纯化的效果是间接的，对于许多现象来说仍然非常困难。在实验中，人类可以利用科学仪器和设备创造的条件来消除自然过程中各种随机和次要因素的干扰，使人们认识到研究对象在自然状态下很难观察到的性质和联系。
实验法还可将自然过程缩短、简化或撇开次要因素而加快观察研究的速度，如遗传学方面的研究。在实验科学方法论的指导下，医学得到了很大的发展。17世纪哈维应用动物活体解剖实验方法研究血液，建立了血液循环学说，开创了科学生理学，揭开了现代医学发展的序幕。20世纪初，巴甫洛夫应用慢性实验方法研究条件反射，论证了人体的整体统一性，为近代医学的发展奠定了科学的基础。
2．实验可以强化研究对象 自然界中的许多现象在正常条件下往往不容易发生，而只能在超高压、超低温、高真空、超强磁场、强中子源、强辐射等一些极端条件下发生，这些在自然界中是无法直接控制的现象，却可以在实验室中制造出来。通过巧妙的设计实验法可以模拟、复制人类不能亲身经历或难以为人们所利用的自然过程，甚至可以创造出自然界本身不存在的过程而对其加以考察利用。比如，生命起源是人类不能亲自经历的自然过程，但人们可以在实验室中模拟、复制地球早期的还原性大气条件，从一些无机物中制造出一些构成生命的有机物来。另外，还可以模拟研究对象的运动过程，间接对这种随时间变化的现象和不能直接测试的对象进行实验研究，以了解对象的性质。
3．实验的结果相对稳定 取得的结果相对稳定，可以重复出现，便于鉴别。