自然科学是研究自然界的物质形态、结构、性质和运动规律的科学。它包括物理学、化学、生物学、天文学、地球科学基础科学和医学、农学、气象学、材料学等应用科学等，它是人类改造自然的实践经验的总结。现代自然科学的研究方法主要有三种：科学实验法、数学方法、系统科学法等。

一、科学实验法

科学实验是自然科学发展中极为重要的活动和研究方法。在现代自然科学研究中，任何新的发现、新的发明、新的理论的提出都必须以能够重复的实验结果为依据，否则就不能被他人所接受。即便是一个纯粹的理论研究者，他也必须对他所关注的实验结果，甚至实验过程有相当深入的了解才行。

科学实验、生产实践和社会实践并称为人类的三大实践活动。实践不仅是理论的源泉，而且也是检验理论正确与否的唯一标准，科学实验就是自然科学理论的源泉和检验标准。因此，科学实验法是自然科学发展中极为重要的活动和研究方法。

二、数学方法

自然科学数学方法是在研究中经常采用的一种思想方法，它是科学抽象的一种思维方法，其根本特点在于撇开研究对象的其他一切特性，只抽取出各种量、量的变化及各量之间的关系，也就是在符合客观或假设的前提下，使科学概念或原理符号化、公式化，利用数学语言对符号进行逻辑推导、运算、演算和量的分析，以形成对研究对象的数学解释和预测，从量的方面揭示研究对象的规律性。在方法论中涉及的数学方法指研究和发展数学时的思想方法。这种特殊的抽象思维方法，称为数学方法。

三、系统科学方法

系统科学方法是研究关于系统及其演化规律的科学方法。自然界本身是一个无限大、无限复杂的系统，系统是一种普遍存在。在自然界中包括着许许多多不同的系统，一切事物和过程都可以看作组织性程度不同的系统，系统科学的原理具有一般性和较高的普遍性。利用系统科学的原理，研究各种系统的结构、功能及其进化的规律，称为系统科学方法。系统科学方法具有广泛的应用价值，发展十分迅速，现已成为一个包括众多分支的科学领域，特别是在生物生态领域和经济领域中的应用最多。

系统科学研究有两个基本特点：其一是它与工程技术、经济建设、企业管理、环境科学等联系密切，具有很强的应用性；其二是它的理论基础不仅是系统论，而且还依赖于各有关的专门学科，与现代一些数学分支学科有密切关系。正因为如此，人们认为系统科学方法一般指研究系统的数学模型及系统的结构和设计方法。

此外，在现代自然科学研究方法专门文献中还有信息方法、控制论方法和复杂性科学研究方法等。