Спостереження – цілеспрямоване, організоване сприйняття предметів і явищ. Це один з найважливіших методів емпіричного дослідження. Спостереження використовується, як правило, там, де втручання в досліджуваний процес небажано або неможливо. Під спостереженням розуміється цілеспрямоване сприйняття явищ об’єктивної дійсності, в ході якого ми одержуємо знання про зовнішні сторони, властивості і відносини об’єктів, що вивчаються. Процес наукового спостереження не є пасивним спогляданням світу, а особливого виду діяльністю, куди включається не тільки об’єкт спостереження, але і засоби спостереження (прилади, засоби зв’язку, інформації).

Експериментальний опис спостереження провадиться засобами природної або штучної мови з використанням відомостей про об’єкти, що задіяні в спостереженні (знаки, схеми, малюнки, графіки, цифри). Опис спостереження може бути якісним і кількісним.

Вимірювання – це матеріальний процес порівняння якої-небудь величини з еталоном, одиницею вимірювання. Число, яке виражає відношення величини, що виміряється, до еталону, називається числовим значенням цієї величини. У ряді наук широко використовуються порівняльні методи (біологія, мовознавство та ін.).

Спостереження і порівняння можуть проводитися як відносно самостійно, так і в тісному зв’язку з експериментом.

Порівняння — метод емпіричного рівня наукового пізнання, з допомогою якого робиться висновок про подібність чи відмінність об’єктів пізнання. Цей метод дає можливість виявити кількісні й якісні характеристики предметів, класифікувати, упорядкувати і оцінити їх.

Експеримент — спосіб дослідження, відмінний від спостереження активним характером. Це спостереження в спеціальних контрольованих умовах. Експеримент дозволяє, по-перше, ізолювати досліджуваний об’єкт від впливу побічних неістотних для нього явищ. По-друге, в ході експерименту багато разів відтворюється хід процесу. По-третє, експеримент дозволяє планомірно змінювати саме протікання процесу і стану об’єкту, що вивчається.