Seznámení s vědeckými metodami zkoumání přírodních jevů a řešení problémů je určitě užitečné, a to nejen pro budoucí vědce:

Analýza je myšlenkové rozdělení celku na části, nebo myšlenkové odlišení jeho jednotlivých vlastností. Při hledání principů řešení musíme nejprve zjistit ústřední článek úlohy, který určuje základní úkony nutné pro její řešení. Úloha do značné míry závisí právě na správném stanovení tohoto článku. Účinnost tohoto procesu je dána subjektivními vlastnostmi řešitele. Značný význam má i zkušenost. Minulá zkušenost však může řešení úkolů i ztěžovat, a to tehdy, je-li jednostranná a vytvoří-li se proto návyk řešit úlohy takovým způsobem, jaký se pro nové podmínky nehodí. Máme-li si osvojit princip řešení v obecné formě, je nutno, aby byl vyjádřen jasnými slovy, grafy nebo modely. Při analýze zjišťujeme co můžeme poznat, budeme-li z těchto údajů vycházet, a co by nám při řešení úlohy pomohlo.

Příklady analýzy prvků sacího koše čerpadla: Rozdělíme si sací koš na základní prvky. Zátka 1 může být nahrazena vedlejší hadicí připojenou vložkou 2 a nástavcem 3. Vložka 2 se na sacím koši vyskytuje dvakrát, nástavec 3 třikrát, objímka 4 osmkrát, hadice 5 dvakrát. Spojka 6 a sací koš 7 jednou. Jednotlivé prvky lze vyrobit, opracovat, vyměňovat, samostatně s nimi pracovat.

Syntéza. Na rozdíl od analýzy je syntéza myšlenkové sloučení částí předmětu nebo jevů, myšlenkové spojení jejich znaků, vlastností nebo stránek. Syntézou můžemem spojit nejrůznější poznatky lidské činnosti a využít je k řešení nové úlohy. Analýza a syntéza jsou, ačkoli jsou to operace vzájemně protikladné, zároveň nerozlučně spjaty.

Příklad syntézy řešení odformování deskového trámu:
Ve stavebnictví se požívá pro stropní konstrukce železobetonový deskový trám. Prí jeho výrobě byly problémy s vytažením výrobku z formy. Prostý tah dle obr. A se neosvědčil, protože se při něm vytrhávala kotevní železa z prvku, nebo se přetrhávala závěsná oka, a to i při zavedení pomocné vibrace, která měla usnadnit uvolnění hotového prvku z formy. Příliš nepomohlo ani mechanické vytlačování z formy dle obr. B. Třetí způsob dle obr. C, kdy se vyvíjel tlak na žebra, se též neosvědčil. Dozrávající prvek byl porušován ve styku žebra a desky. Jako nejvhodnější se ukázalo teprve řešení D na základě hydraulického principu.

Indukce je úsudek směřující od zvláštních případů k obecné poučce. Věrohodnost induktivních úsudků se ověřuje nejen množstvím případů, z nichž byla obecná poučka odvozena, a jejich rozmanitostí, nýbrž i obecnějšími zákony, z nichž můžeme obecnou poučku odvodit. Indukce se ověřuje dedukcí.

Dedukce je úsudek směřující od obecné poučky k zvláštnímu případu. Z odvozených obecných pouček induktivně usuzujeme o zvláštních, dosud ještě neznámých případech, které však svými jednotlivými znaky pod touto obecnou poučku spadají. Dedukce se opírá o předchozí indukci. Složité procesy usuzování jsou vždy řetězem úsudku, v nichž se oba druhy závěrů těsně vzájemně proplétají a doplňují.

Příklad indukce a dedukce: Měřením kousku železa jsme zjistili určitý koeficient roztažnosti při zahřívání. Znalost této souvislosti přispěla k tomu, že se zahřátí ocelového prutu používá k předpínání výstuže železo-betonových prvků.

Abstrakce. Při zobecňování se rozlišuje, co je na předmětech a jevech obecné, člověk si nevšímá těch vlastností, jimiž se vzájemně liší. Abstraktní myšlení, v pojmech, je kvalitativně nová forma obrazu přírody.

Příklad abstrakce: Na rozfázovaném obrázku sportovce je ukázán systém, který odstraňuje opakující se detaily a dosahuje tak vyšší obsažnosti s jednodušším znázorněním. První pozice zachycuje kontury celé postavy. Ve druhé pozici jsou části těla i tyč znázorněny osovou čarou. V dalších pozicích jsou postupně vypouštěny všechny osové čáry shodné s předcházející polohou.
Jiným příkladem abstrakce jsou elektrotechnické schématické značky.

Konkretizace oproti abstrakci umožňuje použít jevu obecného v konkrétních podmínkách. Myšlení se skutečnou šíří je vždy konkrétní - nejen obsáhne otázku v celku, ale nevynechá při tom ani důležité detaily, podstatné zvláštní momenty v jejich nejobecnějších a nejpodstatnějších rysech. Každý vždy pochopí výklad lépe, když uvedeme konkrétní příklady, na nichž je možno pozorovat to, o čem jsme při výkladu hovořili v obecné formě.

Příkladem konkretizace může být zákon gravitace, který objevil Isaac Newton: Z vlastní zkušenosti víme, že všechna tělesa jsou nějak těžká. Není-li těleso podepřeno, padá k Zemi s jistým zrychlením. To svědčí o tom, že mezi Zemí a tělesem působí síla, která způsubuje pohyb tělesa směrem k Zemi. Taková přitažlivost, které říkáme síla gravitační, působí mezi všemi tělesy. Tyto poznatky zobecnil Newton na jakákoli dvě tělesa hmoty. Tím došel k formulaci gravitačního zákona, který říká: "Síla, kterou se přitahují dvě tělesa, je přímo úměrná součinu jejich hmot a nepřímo úměrná čtverci jejich vzdáleností." Abstrahující Newtonovo myšlení se při dokazování podstaty tohoto zákona opíralo o reálnou skutečnost, o konkrétní příklady chování tuhých těles při jejich pádu na Zemi. Proces myšlení probíhal od smyslově konkrétního (padání těles) k abstrakci, domněnce umožňující odhalit podstatu, zákon jevu. Od abstraktního se vrací zpět ke konkrétnímu, ke zkušenosti, k pokusu, který potvrzoval správnost Newtonova zákona, ale s ohledem na konkrétní skutečnost tvarů těles, odporu vzduchu apod.

Třídění je dalším důležitým nástrojem. Bez něho bychom se vůbec nedovedli orientovat v obrovské zásobě lidských znalostí, zkušeností a technických řešení. Je to myšlenkové rozdělení předmětů a jevů do skupin a podskupin podle jejich vzájemné shody a odlišnosti. Třídění umožňuje soustředit pozornost na vyhledávaný okruh zájmů, osvobozuje nás od hledání v celé šíři informačního fondu přito však existuje nebezpečí, že řada objevů a nových technických řešení je právě na rozhraní vědních oborů nebo tříděných skupin a podskupin a tyto informace nám unikají.

Příklad na třídění druhů obchodních plavidel je na obrázku.

Analogie je jedním z nejdůležitějších nástrojů metody vědeckého myšlení. Zlepšovatel a vynálezce rovněž začíná své hledání metodou srovnávání předmětů a procesů nebo faktů pozorovaných v průzkumu a úvahou vyvozuje závěry. Tato metoda úvahy dovoluje vědci, zlepšovateli nebo vynálezci formulovat odvážné doměnky (hypotézy ) a realizovat je. Analogie umožňuje proniknout do jevů, které svými smysly nemůžeme postihnout buď pro rychlost, nebo pro neviditelnost. Člověk se naučil porovnávat navzájem mřížky, které tvoří základ tvarů krystalů. Analogie mu pomohla proniknout do závislostí stavby blatouchů nebo pýru na množství suroviny obsažené v zemi, množství vody v danném prostředí. Analogie člověku pomáhá pomocí modelu studovat jev elektroerozivního výboje, který se odehrává v tisícinách vteřiny. Analogie pomohla poznat zákony souvislosti akustiky s šířením vlnění na hladině vodního modelu i s intenzitou a lomem světelných paprsků na světelném modelu. Analogie s dětským drakem pomohla poznat zákony vztlaku při konstrukci letadla a na modelu v kouřovém tunelu odhalit proudnice a konstruovat optimální tvar křídla letadla. Analogie dala základ k modelové technice a v podobě fotoelasticimetrie proniknout do stavu napětí v konstrukcích. Modely pomohly navrhnout složitá vodní díla a složité stavy v řečišti pod přehradou. Analogie ukázala souvislost s tisíciletým vývojem konstrukcí v přírodě a možnosti využití těchto zákonů v současném konstruování.

Příkladem na analogii je závislost stavby listů a korun stromu.

Protiklad. Tak jako analogie je i využití protikladu metodou technického řešení. Znalost procesů v jiných odvětvích vede k řešení jakoby z druhé strany.

PhDr.Miloslav Wimmer: Základní metody vědeckého myšlení, Práce 1964
Jak rozvíjet technickou tvořivost, Práce 1990