Исторически путь естественно-научного познания окружающего мира начинался с живого созерцания – чувственного восприятия фактов на основе практики.

Чувственные формы познания. Познание действительности осуществляется в разных формах, из которых первой и простейшей является ощущение. Ощущения – это простейшие чувственные образы, отражения, копии или своего рода снимки отдельных свойств предметов. Например, в апельсине мы ощущаем желтоватый цвет, определенную твердость, специфический запах и т. п. Целостный образ, отражающий непосредственно воздействующие на органы чувств предметы, их свойства и отношения, называется восприятием.  Представления – это образы тех объектов, которые когда-то воздействовали на органы чувств человека, а потом восстанавливаются по сохранившимся в мозгу следам и при отсутствии этих объектов.
Ощущения и восприятия – начало возникновения сознательного отражения.

Научный факт. Необходимое условие естественно-научного исследования состоит в установлении фактов. Эмпирическое познание поставляет науке факты, фиксируя при этом устойчивые связи, закономерности окружающего нас мира. Констатируя тот или иной факт, мы фиксируем существование определенного объекта. При этом, правда, остается обычно еще неизвестным, что он представляет по существу. Простая констатация факта держит наше познание на уровне бытия.

Наблюдение и эксперимент. Важнейшими методами естественно-научного исследования являются наблюдение и эксперимент. Наблюдение – преднамеренное, планомерное восприятие, осуществляемое с целью выявить существенные свойства объекта познания.  Эксперимент – метод, или прием, исследования, с помощью которого объект или воспроизводится искусственно, или ставится в заранее определенные условия. Метод изменения условий, в которых находится исследуемый объект, – это основной метод эксперимента.

Мышление. Мышление – высшая ступень познания.  Мышление – целенаправленное, опосредованное и обобщенное отражение в мозгу человека существенных свойств, причинных отношений и закономерных связей вещей. Основными формами мышления являются понятия, суждения и умозаключения. Понятие – это мысль, в которой отражаются общие и существенные свойства объектов и явлений.