Роль природознавства в загальнокультурному контексті визначається в першу чергу і методами вивчення природи.
Поняття метод (від грецького слова "методос" ? шлях до чого-небудь) означає сукупність прийомів і операцій практичного й теоретичного освоєння дійсності.
Метод озброює людину системою принципів, вимог, правил, керуючись якими він може досягти наміченої мети. Володіння методом означає для людини знання того, яким чином, в якій послідовності здійснювати ті або інші дії для вирішення тих або інших завдань, і уміння застосовувати ці знання на практиці.
Існує ціла галузь знань, яка спеціально займається вивченням методів і яку прийнято називати методологією.
Методологія дослівно означає "вчення про методи" (адже походить цей термін від двох грецьких слів: "методос" ? метод і "логос" ? учення).
Вивчаючи закономірності людської пізнавальної діяльності, методологія виробляє на цій основі методи її здійснення.
Найважливішим завданням методології є вивчення походження, сутності, ефективності та інших характеристик методів пізнання.
Методи наукового пізнання прийнято поділяти за ступенем їх спільності, тобто за широтою застосування в процесі наукового дослідження.
Загальних методів у історії пізнання відомо два: діалектичний і метафізичний. Це загальнофілософські методи.
Метафізичний метод із середини XIX століття почав усе більше і більше витіснятися з природознавства діалектичним методом.
Другу групу методів пізнання становлять загальнонаукові методи, які використовуються в найрізноманітніших галузях науки, тобто мають дуже широкий, міждисциплінарний спектр застосування. Класифікація загальнонаукових методів тісно пов'язана з поняттям рівнів наукового пізнання.
Розрізняють два рівні наукового пізнання: емпіричний і теоретичний. Одні загальнонаукові методи застосовуються тільки на емпіричному рівні (спостереження, експеримент, вимірювання), інші ? тільки на теоретичному (ідеалізація, формалізація), а деякі (наприклад, моделювання) ? як на емпіричному, так і на теоретичному рівні.
Емпіричний рівень наукового пізнання характеризується безпосереднім дослідженням реально існуючих, почуттєво сприйманих об'єктів.
На цьому рівні здійснюється процес накопичення інформації про досліджувані об'єкти, явища шляхом проведення спостережень, виконання різноманітних вимірювань, постановки експериментів. Тут проводиться також первинна систематизація отримуваних фактичних даних у вигляді таблиць, схем, графіків і т. п. Крім того, вже на другому рівні наукового пізнання ? як наслідок узагальнення наукових фактів ? можливе формулювання деяких емпіричних закономірностей.
Теоретичний рівень наукового дослідження здійснюється на раціональному (логічному) ступені пізнання.
На цьому рівні відбувається розкриття найбільш глибоких, істотних сторін, зв'язків, закономірностей, властивих об'єктам і явищам, що вивчаються.
Теоретичний рівень ? вищий ступінь у науковому пізнанні. Результатами теоретичного пізнання стають гіпотези, теорії, закони.
Виділяючи в науковому дослідженні зазначені два різні рівні, не можна, проте, їх відривати один від одного і протиставляти. Адже емпіричний і теоретичний рівні пізнанні взаємозв'язані між собою. Емпіричний рівень виступає як основа, фундамент теоретичного.
Гіпотези і теорії формуються в процесі теоретичного осмислення наукових фактів, статистичних даних, що отримуються на емпіричному рівні.
До того ж теоретичне мислення неминуче спирається на почуттєво-наочні образи (зокрема схеми, графіки і т. п.), з якими має справу емпіричний рівень дослідження.
У свою чергу, емпіричний рівень наукового пізнання не може існувати без досягнень теоретичного рівня. Емпіричне дослідження зазвичай спирається на певну теоретичну конструкцію, яка визначає напрям цього дослідження, обумовлює і обґрунтовує вживані при цьому методи.
До третьої групи методів наукового пізнання належать методи, використовувані тільки в рамках досліджень якоїсь конкретної науки або якогось конкретного явища.
Такі методи називають частинно-науковими.
Кожна приватна наука (біологія, хімія, геологія і т. д.) має свої специфічні методи дослідження. При цьому частинно-наукові методи, як правило, містять у різних поєднаннях ті або інші загальнонаукові методи пізнання.
У частинно-наукових методах можуть бути наявні спостереження, вимірювання, індуктивні або дедуктивні висновки тощо. Характер їх поєднання і використання знаходиться в залежності від умов дослідження, природи об'єктів, що вивчаються.
Таким чином, частинно-наукові методи не відірвані від загальнонаукових. Вони тісно пов'язані з ними, містять специфічне застосування загальнонаукових пізнавальних прийомів для вивчення конкретної галузі об'єктивного світу.