Формализация – это способ фиксации содержания путем выделения его формы. Этот метод исследования предполагает замещение изучаемого объекта знаковой моделью и позволяет оперировать информацией в рамках данной модели по определенному шаблону, алгоритму. Все рассуждения об изучаемом объекте, об его свойствах и характеристиках переносится в плоскость оперирования со знаками. Только благодаря формализации мыслительного процесса возможна его автоматизация, использование ЭВМ.
Ученые широко применяют в своих исследованиях процедуры моделирования реальных процессов. Моделирование представляет собой воспроизведение определенных свойств и связей исследуемого объекта в другом, специально созданном объекте – в модели. Моделирование используется тогда, когда непосредственное исследование объекта затруднено или экономически не выгодно. В основе моделирования лежит аналогия,соответствие между объектом и его моделью. Но это соответствие не является абсолютным. Модель воспроизводит лишь некоторые, важные в данном исследовании стороны оригинала, отвлекаясь от других его сторон.
Модели бывают материальные и идеальные (знаковые). Материальные модели физически воспроизводят те или иные свойства и связи, характерные для исследуемого явления (макеты мостов, плотин, кораблей и самолетов).
Идеальные или знаковые модели представляют собой мысленные конструкции, теоретические схемы, воспроизводящие в знаковой форме свойства и связи исследуемого объекта. Знаковая модель лишена наглядности, ее природа не имеет ничего общего с природой отраженного в ней объекта. Она отражает, воспроизводит действительность при помощи знаков и символов (географические и топографические карты, всевозможные графики, структурные формулы в химии и физике).
Пользуясь различными методами, способами и приемами исследования ученый осуществляет познание в различных формах. Высшей формой познания, в которой происходит синтез всей его познавательной деятельности, является научная теория. На пути к созданию теории субъект познания использует такую форму научного познания как гипотезу. Гипотеза – это научное предположение, основывающееся на опыте и предшествующих знаниях. В отличие от теории гипотеза содержит знание не достоверное, а вероятное, предположительное. Гипотеза – это форма развития естествознания. Вся современная физика, подчеркивал академик В. И. Вавилов, выросла на «лесах» умерших гипотез. Гипотеза имеет чисто вспомогательное, но исключительно большое эвристическое значение: она помогает делать открытие.
Большое значение для научного познания имеет философское осмысление научных проблем. Великие достижения науки всегда были связаны с выдвижением смелых философских обобщений, которые оказывали эффективное воздействие не только на отдельные области науки, но и на ее развитие в целом.
В современной науке все большее значение приобретает использование математики. Еще Галилей говорил, что книга Природы написана языком математики. Действительно, со времен Галилея вся физика развивалась как выявление математических структур в физической реальности. Процесс математизации во все возрастающей степени идет и в других науках. Эволюционная генетика в биологии в этом отношении мало чем отличается от физической теории. Никого уже не удивляет словосочетание «математическая лингвистика». Даже в истории делаются попытки построения математических моделей отдельных исторических процессов.