達爾文把自己的成功具體歸納為3條：「在長期思考和分析任何問題方面，有無限的耐心；在觀察和收集事實資料方面，勤奮努力；還有相當好的創造發明本領和合理的想法。」這3個方面是密不可分的，一項偉大的發現必須三者皆備才能完成。
就像在一個群島上的同一種鳥有幾種明顯不同的嘴巴，這一現象如果按一般性的處理？那麼就是再把這種鳥分成幾個小類。如果只是這樣，達爾文仍能成為一個優秀的博物學者，但絕對不能成為偉大的生物學家。那麼，達爾文看到這種現象後又是怎樣思考的呢？
當達爾文在「貝格爾」號上仔細地對地雀標本進行比較、鑒定時，艦長菲茨羅伊問道：「達爾文先生，您收集這麼多相同鳥，有什麼用？」「能夠斷定物種不是不變的」達爾文一面繼續工作，一面回答說。這位艦長是個上帝創世說的虔誠信仰者，一聽說物種可變，就同達爾文激烈爭論起來。達爾文說：「上帝為什麼要這樣煞費苦心地在不同的島上把鳥嘴創造成粗細長短各不相同的形狀？為什麼在這些相距不遠，甚至鳥鳴相聞的各個小島上，有各自的持有生物？上帝為什麼不按照英國的生物類型來創造呢？」所以，合乎事實的解釋應當是「物種在環境條件的長期影響下慢慢地產生了變異」，等等。
這樣積極思考的結果，不但使達爾文後來創立了生物進化論，而且使他的觀察更為細緻更為深入也更為有趣。
查理士島上所有的鳥都屬於一個種類——三環反舌鳥，而詹姆士島和查塔姆島上所有的鳥卻都屬黑色反舌鳥。還有，雄蜥蜴的顏色，在一些島上全是灰暗的，在另一些島上卻是十分鮮艷的。海龜的形態也因島而異，當地的居民一看龜背的形狀和特點，就知道它是哪個島上產的，等等。加拉帕戈斯群島面積不到8000平方千米又是個火山群島，極為乾旱，生物種類比其他地區要少得多，但由於有了那麼多的發現和積極思考達爾文興致勃勃地在這裡考察了20多天，採集了大量鳥類、爬行類、昆蟲、軟體動物和植物的標本，其中陸棲鳥類有26個類型，植物有193種。
後來，達爾文在《自傳》中回憶他這次長達5年的環球考察，把「深受感動的事實」歸納為3條：「第一，在潘帕斯地層中，發現了龐大的動物化石，它們具有背甲，同現在生存的犰狳的背甲相似；第二，動物的親緣關係相近的種，隨著南美洲大陸自北向南逐漸發生一定的交替變化；第三，加爾帕戈斯群島上的大多數生物，都具有南美洲生物的性狀。更加特別的事實是：這個群島中的各個島嶼上的同種生物，其性狀也彼此略有差異；從地質意義上看來，其中任何－個島嶼都不是古老的。顯然可知,只有依據一種推測，就是物種在逐漸地發生變異，才可以解釋這一類事實以及其他很多事實；因而這個問題一直縈繞在我腦際。」
伽利略之所以能夠發現鐘擺擺動的等時性原理，跟他的觀察力也是分不開的。
伽利略在17歲時，有一天，去比薩大教堂集會，只見他把頭抬得高高的，呆呆地望著天花板，一動也不動。別人以為他聽牧師講道聽得出了神，其實，他根本一句話也沒聽進去。那麼他在做什麼呢？原來他對天花板上的一盞吊燈的擺動發生了興趣。經過觀察，他發現吊燈擺動的幅度雖然慢慢減小了，但擺動的週期還是不變，即擺動週期與振幅無關。他帶著這個問題觀察了許多不同材料做成的不同形狀的鐘擺，得到了證實，從而發現了鐘擺擺動等時性原理。
這一個個生動的例子無不向我們表明一個事實，耐心、細緻、科學的觀察，加上認真、嚴謹的分析成就了一個個偉大的人物。
動用你的「眼睛」
在介紹了具體分析方法之前，請先閱讀一個故事，看看你自己的「眼睛」是否明亮，是否掌握了觀察的鑰匙：
一個阿拉伯人在沙漠裡與騎駱駝的同伴失散了，他找了整整一天也沒有找到。傍晚，他遇到了一個貝都印人。阿拉伯人詢問貝都印人是否見到失蹤的同伴和他的駱駝。
「你的同伴不僅是胖子，而且是跛子，對嗎？」貝都印人問，「他手裡是不是拿一根棍子？他的駱駝只有一隻眼，馱著棗子，是嗎？」
阿拉伯人高興地回答:「對！對！這就是我的同伴和他的駱駝。你是什麼時候看見的？他往哪個方向走？」
貝都印人回答說:「我沒有看見他。」
阿拉伯人生氣地說:「你剛才詳細地說出我的同伴和駱駝的樣子，現在怎麼又說沒有見到過呢？」
「我沒有騙你，我確實沒有看見過他。」貝都印人平靜地說，「不過，我還知道，他在這棵棕櫚樹下休息了許多時間，然後向敘利亞方向走去了。這一切發生在3個小時前。」
「你既然沒有看見過他，那麼，這一切又是怎麼知道的呢？」
「我確實沒有看見過他。我是從他的腳印裡看出來的。你看這個人的腳印:左腳印要比他的右腳印大且深，這不就說明了走過這裡的人是個跛子嗎？現在再比一比他和我的腳印，你會發現，他的腳印比我的深，這不是表明他比我胖？你看，駱駝只吃它身體右邊的草，這就說明，駱駝只有一隻眼，它只看到路的一邊。你看，這些螞蟻都聚在一起，難道你沒有看清它們都在吸吮棗汁嗎？」
「你怎麼確定他在3個小時前離開這裡的呢？」
貝都印人解釋說:「你看棕櫚樹的影子，在這樣的大熱天，你總不會認為一個人不要涼快而坐在太陽光下吧！所以，可以肯定，你的同伴曾經是在樹蔭下休息過。可以推算出，陰影從他躺下的地方移到現在我們站的地方，需要3個小時左右。」
聽罷之後，阿拉伯人急忙朝敘利亞方向去找，果然找到了他的同伴。事實證明，貝都印人說的一切都是正確的。
讀完這則故事，想必你會欽佩這位貝都印人的敏銳的觀察力和分析力。
一個觀察力和分析力強的人能從一般人認為是司空見慣的事件中發現奇跡。一個觀察力和思考力弱的人即使進入寶山，也可能空手而返。蘋果落地，火爐上的水壺蓋被水蒸氣掀開，這些都是人們十分熟悉的現象，但牛頓和瓦特卻由此分別發現和發明了萬有引力定律和蒸氣機。當然，從這麼簡單的現象中得出這麼偉大的分析結論固然不是每個人都能辦到的，但是不可忽視的是觀察力強的確是他們成功的重要因素。
下面介紹幾種具體的行之有效的觀察方法。
1.順序轉換法
觀察要得法，首先就得學會有計劃、有次序的觀察，從不同角度、不同順序上去觀察同一事物或用同一順序觀察不同事物，從而把握觀察對象的整體和實質。
首先，觀察順序要從不同方面入手，這即是指的是從被觀察事物的不同空間順序，如從上到下、從左到右、從東到西、由近及遠等開始；觀察順序，還可指被觀察事物的不同結構組成部分的次序，如從頭到尾、由表及裡，從整體到部分再到整體。所以，觀察同一事物，既可以依循其空間順序，也可以從其不同結構次序入手，獲取的信息不同，認識事物的角度也不同。用不同順序觀察不同類事物，往往採用從整體到部分，再從部分到整體的順序分析法。
其次，還可以採用「自我－他人－群體」的觀察方法：
●我們觀察和思考外界的事物，總是習慣以自我為中心，用我的目的、需要、態度、價值觀念、情感偏好、審美情趣等等，作為「標準尺度」去分析外來的事物和觀念；
●「他人視角」要求我們，在思維過程中盡力擺脫「自我」的狹小天地，走出「圍城」，從別人的角度，站在「城外」，對同一事物和觀念進行一番分析，發現創意的苗頭；
●任何群體總是由個人組成的，但是，對於同一個事物，從個人的視角和從群體的視角，往往會得出不同的結論。
再次，還有一種方式：無序－有序－可行：
●「無序視角」的意思是說，我們在創意思維的時候，特別是在思維的初期階段，應該盡可能地打破頭腦中的所有條條框框，包括那些「法則」、「規律」、「定理」、「守則」、「常識」之類的東西，進行一番「混沌型」的無序思考；
●「有序視角」的含義是，我們的頭腦在思考某種事物或者觀念的時候，按照嚴格的邏輯來進行，透過現象，看到本質，排除偶然性，認識必然性。
2.求同找異法
求同找異法就是認真觀察和研究觀察對象，找出其同類事物之間的異同，並分析其間的關係。這裡可用到的是分解觀察。將事物按照時間、方位、組合原則、運動等不同標準進行分解，然後對各部分分別進行觀察，確立觀察重點、事物特色、因果關係，尋找部分的連接點，最後歸回到整體。
在觀察事物的運動時，動靜觀察法更是十分必要。因為事物的運動本身即包括動和靜，這兩方面相輔相成，缺少了任何一方面的觀察，都是不完全的，都不可能完全把握事物，進行行之有效的分析。動態觀察是指按先後順序或方向位置觀察物體的變化；靜態觀察是指按物體的顏色、形狀等進行觀察，建立基本概念，理解自然法則。
3.重點觀察法
在事物完整的發展過程中，必定有一個環節是重點，這個環節是重點觀察的對象。這些能使我們抓住主要問題，看準中心環節，掌握大局。但要抓住重點，必須從全局來分析，否則，只見樹木不見森林，又何談重點呢？全面觀察，就是從整體上對事物進行觀察，掌握事物的輪廓進行分析。
如古希臘人及近現代的歐洲人。所以，不但近代天文學產生於歐洲，而且許多著名的天文現象也是歐洲人首先觀察到。
從另一個角度看，望遠鏡、顯微鏡等觀察儀器由歐洲人發明，也說明由於一些理論上的思考，特別是大論戰，激發了歐洲科學家的觀察熱情，產生了對先進觀察工具的需求。
總之，就像牛頓所說的那樣:「實驗的過程不是消極的觀察,而是積極的、有計劃的探測。……不是消極的袖手旁觀,而是有想像力的、有計劃的探索」。「要靠實驗者的判斷力和靈感。一個成功的實驗需要的是眼光、勇氣和毅力」。
觀察事物人皆能之,但這只是一種認識和反映事物的能力,與科技發現發明的要求相距甚遠。科技活動本質上是一種研究性質的活動,只有觀察的眼光,沒有思考的頭腦是不行的,因此科學的觀察本身就包含著豐富的想像力和永無止境的探索精神。
四質疑的視角
科學是使人的精神變得勇敢得最好途徑，而思考和分析則是通向科學的最佳途徑。
——哥白尼
一、你敢質疑嗎
要把所掌握的知識靈活地利用，就要去理解，理解時遇到問題需要分析，分析時你敢置疑嗎？
巴甫洛夫說過：「懷疑，是發現的設想；是探索的動力；是創新的前提。」提出問題是取得知識的先導，只有提出問題，才能分析解決問題，從而認識才能前進。把提出的問題作為觀察事物的引導，進而有意識地注意某個認識對象，對現象加以科學的分析。即以質疑的頭腦來觀察事物，以便較敏銳、快捷地抓住事物發展的某些新趨勢。
要讓質疑最大限度地發揮其作用，應注意兩點：
一是善疑；
二是敢疑。
所謂善疑就是要提倡理智的懷疑，而不是盲目的懷疑。經過深思熟慮、審慎、積極的懷疑，是自己獨創性的分析的先導。而不假思索地懷疑一切，否定一切是分析思維的大敵。
所謂敢疑就是不迷信權威。傳統的觀念不見得全是真理，權威人物也會犯錯誤。盲目地迷信權威和名人，把他們的每一句話都當作金科玉律、永恆真理，就會窒息自己的分析和思維，從而在前人的水平上停止不前。
處於探索和創造過程中的青年，尤其是當自己還是無名小輩時，一定要以銳不可擋的開拓精神，樹立和提高自己的自信心，既要尊重名人和權威，虛心學習他們的豐富知識經驗，又要敢於超越他們，在他們已進行的創造性勞動的基礎上，再進行新的分析，得出自己的結論。
為了提高我們的質疑和分析能力，可以運用一種打破習俗的心態來練習，思維訓練師稱之為「喬治熱身練習」，它有助於我們認識日常習慣中的合理部分與不合理部分。
我們常常會把一切習慣當作理所當然，殊不知許多偏見就是這樣形成的。請想一想，一年一度的奧斯卡金像獎頒獎項目，有「最佳男演員獎」和「最佳女演員獎」之人，為什麼？有什麼道理？是不是該頒獎給「最佳白人男演員」，「最佳黑人男演員」或者「50歲以上的最佳女演員」？這種獎聽起來不是很荒謬嗎？沒錯，但是以性別來劃分獎項的「最佳男主角獎」和「最佳女主角獎」不也一樣荒謬嗎？但是我們願意接納它，其原因不外乎習以為常，從沒想過要質疑。如果一件事情在我們生下來時就已經存在，我們自然會把它歸納為生活的一部分。如果英國沒有王室，難道英國人會在投票時，把設立王室列入其中嗎？
該如何避免習以為常、不加深思的壞毛病？這就需要「質疑」，分析理解的一個大問題就在於此。在質疑時，一般按照「肯定－否定－存疑」的邏輯順序進行。