Metoda naukowa składa się z szeregu kroków wykorzystywanych przez naukowców do przeprowadzania eksperymentów. Słowo „obserwacja” ma w metodzie naukowej dwa znaczenia. Po pierwsze, mamy do czynienia z obserwacją świata przez naukowca, która prowadzi do hipotetycznej teorii. Jest to pierwszy krok metody naukowej i można go przedstawić na dwa sposoby, jako obserwację naturalną lub etapową. Po drugie, w gromadzeniu danych w eksperymencie metodą naukową występują dwa rodzaje obserwacji, jakościowe i ilościowe.
Obserwowane naturalnie
Kiedy naukowiec postanawia coś udowodnić metodą naukową, musi najpierw zaobserwować coś w świecie przyrody. Na przykład sir Isaac Newton wysunął teorię, że po tym, jak obserwował spadające z drzewa jabłko, istnieje siła zwana grawitacją. To byłaby naturalna obserwacja. Newton widział, że coś dzieje się w naturze bez żadnej interwencji z jego strony lub kogokolwiek innego. Ten rodzaj obserwacji oznacza, że naukowiec będzie obserwował i czekał na zdarzenie podczas eksperymentu.
Obserwacja etapowa
Gdyby Isaac Newton wymyślił swoją teorię grawitacji po upuszczeniu jabłka z balkonu, jego obserwację można by określić jako wyreżyserowaną. Wiele eksperymentów zaczyna się od myślenia naukowca „a co jeśli” – np. „A co jeśli upuszczę to jabłko z balkonu? Co się stanie?" W tej formie obserwacji naukowiec tworzy hipotetyczną teorię z myślenia o czymś w przyrodzie, ingerencji w przyrodę i obserwacji zdarzenia. Ten rodzaj obserwacji na ogół dyktuje, że eksperymenty wynikające z obserwacji będą musiały zostać odtworzone.
Obserwacja ilościowa
W metodzie naukowej, gdy naukowiec wymyśli teorię opartą na obserwacji czegoś w przyrodzie, rozpoczyna eksperyment. Kiedy eksperyment jest w toku, trzeba go obserwować. Naukowiec rejestruje obserwacje eksperymentu i zbiera dane. Jedną z form gromadzenia danych podczas metody jest ilościowa. Ta forma obserwacji podczas eksperymentu wykorzystuje modele matematyczne i polega na zebraniu przez naukowca informacji na podstawie liczb, takich jak liczba jabłek spadła z drzewa lub balkonu. Obserwacja ilościowa jest powszechna w fizyce, biologii i naukach przyrodniczych.
Obserwacja jakościowa
Kiedy naukowiec przeprowadza eksperyment, który wymaga obserwacji dotyczących jakości tego, co wydarzyło się w eksperymencie, uważa się to za obserwację lub dane jakościowe. Przykłady obejmują kształty jabłek, które spadły z balkonu lub drzewa lub co się z nimi stało, gdy spadły. Obserwacje jakościowe można łatwo odrzucić w eksperymentach, które wymagają twardych danych matematycznych, ale mimo to są dokonywane. Obserwacje jakościowe mogą być bardzo ważne w eksperymentach wymagających interpretacji.