任何一項(xiàng)生產(chǎn)活動(dòng)都需要?jiǎng)趧?dòng)者、勞動(dòng)工具和勞動(dòng)對(duì)象，而所謂的生產(chǎn)方式其實(shí)就是這三種要素的結(jié)合模式，結(jié)合模式的不同就帶來生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)產(chǎn)品的不同，因此我們可以根據(jù)這三個(gè)生產(chǎn)要素來對(duì)科學(xué)發(fā)現(xiàn)或科學(xué)知識(shí)生產(chǎn)活動(dòng)進(jìn)行歷史分期和類型劃分。根據(jù)這三個(gè)生產(chǎn)要素，古代科學(xué)的生產(chǎn)方式是業(yè)余生產(chǎn)模式，近代科學(xué)是小作坊模式，而現(xiàn)代科學(xué)是大規(guī)模生產(chǎn)模式。在古代，從事科學(xué)研究的人都不是專業(yè)工作者，他們都是在從事其他工作的業(yè)余時(shí)間里憑著個(gè)人興趣，利用日常生活用具對(duì)大自然及其紛繁復(fù)雜的現(xiàn)象進(jìn)行觀察、記錄，并且進(jìn)行分類、總結(jié)，于是出現(xiàn)了經(jīng)驗(yàn)科學(xué)。在近代，科學(xué)工作者在某些有錢人或組織的幫助下，利用比較簡陋的儀器設(shè)備(比如自制的望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡)，對(duì)天文現(xiàn)象、物理現(xiàn)象、化學(xué)現(xiàn)象和生物現(xiàn)象進(jìn)行觀察與實(shí)驗(yàn)，并且利用已有理論對(duì)觀察、實(shí)驗(yàn)中所得現(xiàn)象進(jìn)行歸納、推理和提煉，形成相關(guān)的理論?，F(xiàn)代科學(xué)變成了國家行為，國家對(duì)科學(xué)活動(dòng)進(jìn)行大規(guī)模的投資，組織專業(yè)團(tuán)隊(duì)實(shí)行攻關(guān)協(xié)作，并利用大量的儀器設(shè)備和處理工具對(duì)結(jié)果進(jìn)行處理以獲得科研成果，這就是所謂的大科學(xué)時(shí)代或者說大規(guī)模生產(chǎn)模式。

　　美國計(jì)算機(jī)專家、圖靈獎(jiǎng)得主吉姆·格雷(Jim Gray)在2007年1月11日的一次學(xué)術(shù)會(huì)議上發(fā)表了《e-Science：科學(xué)方法的一次革命》的學(xué)術(shù)演講，明確提出了科學(xué)分期和分類的新方法。[5]他按照時(shí)間和研究工具兩個(gè)維度將歷史上的科學(xué)劃分為經(jīng)驗(yàn)科學(xué)、理論科學(xué)、計(jì)算科學(xué)和數(shù)據(jù)密集型科學(xué)等四大類型，并對(duì)這四大科學(xué)類型的內(nèi)涵與特點(diǎn)進(jìn)行了初步的論述。雖然他本人在演講之后不幸失蹤于大海之中，但他的獨(dú)特觀點(diǎn)卻引起了國際學(xué)術(shù)界的巨大反響，沒有因?yàn)槿说氖й櫠鴰碛^點(diǎn)的消失。[6]格雷把上述四種類型的科學(xué)稱為四種科研范式。所謂科研范式，就是科學(xué)知識(shí)的生產(chǎn)方式，或科學(xué)發(fā)現(xiàn)的模式。

　　格雷所說的第一種科研范式叫經(jīng)驗(yàn)范式，有人也把它翻譯為實(shí)驗(yàn)范式。這兩種稱呼具有類似的地方，但經(jīng)驗(yàn)的范圍更廣，包括人類早期尚未進(jìn)行受控實(shí)驗(yàn)階段所進(jìn)行的體驗(yàn)、觀察階段。從時(shí)間維度來說，經(jīng)驗(yàn)范式應(yīng)該包括人類最早期對(duì)自然現(xiàn)象的生活體驗(yàn)和初步觀察階段，也包括人類后來制造了儀器設(shè)備進(jìn)行受控實(shí)驗(yàn)階段。人類在其早期就對(duì)紛繁復(fù)雜的自然奧秘發(fā)生各種各樣的好奇，并用肉眼或日常生活設(shè)備對(duì)自然現(xiàn)象進(jìn)行觀察和記錄，對(duì)觀察結(jié)果進(jìn)行初步整理，發(fā)現(xiàn)了大自然的部分規(guī)律。在這個(gè)階段里，業(yè)余科學(xué)家們的工作主要是觀察和記錄，而且很少使用數(shù)據(jù)來對(duì)物理量進(jìn)行精細(xì)刻畫。文藝復(fù)興之后，科學(xué)家隊(duì)伍開始了半職業(yè)化，開始制作一些專門的儀器設(shè)備，并且將研究對(duì)象與自然隔離開來進(jìn)行比較理想化的控制性實(shí)驗(yàn)，這就是所謂的受控實(shí)驗(yàn)。通過專門儀器和研究對(duì)象的孤立、靜止等理想化工作，研究者可以獲取比較理想的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的歸納、提煉，能夠發(fā)現(xiàn)自然界的一些基本規(guī)律。這個(gè)階段的最大特點(diǎn)是人類開始對(duì)所觀察、實(shí)驗(yàn)的對(duì)象進(jìn)行了數(shù)據(jù)化的記錄和描述，不過依靠人工設(shè)計(jì)的有限實(shí)驗(yàn)，人們所能取得的數(shù)據(jù)也是極為有限的。

　　格雷所說的第二種科研范式是理論范式。歐洲近代哲學(xué)從古希臘的側(cè)重本體論走向了重點(diǎn)探討認(rèn)識(shí)論，實(shí)現(xiàn)了哲學(xué)研究重點(diǎn)的認(rèn)識(shí)論轉(zhuǎn)向。近代西方哲學(xué)的認(rèn)識(shí)論主要有兩條認(rèn)識(shí)路線，一條叫經(jīng)驗(yàn)論，一條叫唯理論。經(jīng)驗(yàn)論是上述第一種科研范式的哲學(xué)基礎(chǔ)，認(rèn)為一切科學(xué)認(rèn)識(shí)都建基于人類經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，不管這個(gè)經(jīng)驗(yàn)是來自現(xiàn)象觀察還是受控實(shí)驗(yàn)。唯理論則是這第二種科研范式的哲學(xué)基礎(chǔ)。西方科學(xué)與哲學(xué)中，這兩種傳統(tǒng)都早已存在。就唯理論傳統(tǒng)來說，古希臘的自然哲學(xué)家們就一直在探討世界的本原問題，后來一直追究到抽象的存在。而人文哲學(xué)家們(例如柏拉圖)，也將世界追究到現(xiàn)象背后的所謂理念世界。唯理論的代表人物笛卡爾、斯賓諾莎、萊布尼茲都試圖將這個(gè)科學(xué)的大廈建筑在可靠的理論基石上。例如笛卡爾通過“我思”來推演出世界的存在，萊布尼茲則試圖用0和1推演出整個(gè)世界。如果說經(jīng)驗(yàn)范式為近現(xiàn)代科學(xué)打下來堅(jiān)實(shí)的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)基礎(chǔ)的話，那么理論范式則為近現(xiàn)代科學(xué)確立了邏輯推理的基礎(chǔ)。理論范式偏重于理論概括和邏輯推演，重視科學(xué)假說、演繹和理論的檢驗(yàn)。