科学实验，是指根据一定目的，运用一定的仪器、设备等物质手段，在人工控制的条件下，观察、研究自然现象及其规律性的社会实践形式。是获取经验事实和检验科学假说、理论真理性的重要途径。它不仅包括仪器、设备、实验的物质对象，还包括背景知识、理论假设、数据分析、科学解释，以及实验者之间的协商、交流和资金的获取等相关社会因素。其性质不只是物质性的，还是文化性的和社会性的。在实验活动中，隔离、介入、追迹、仪器操作，对象形态改造，实验条件控制以及资源利用等，都表明实验者是自然和社会的参与者。科学实验的范围和深度，随着科学技术的发展和社会的进步而不断扩大和深化。
基本信息
科学实验是观察的一种形式。由于科学实验在经验自然科学研究中具有特殊重要的地位，因此，需要对科学实验单独加以论述。
当人们不满足在自然条件下去观察对象，要求对被研究对象进行积极的干预时，这就导致科学实验的产生。
在古代社会，科学实验就已在人们探索自然界奥秘的过程中逐步酝酿产生。但是那时的实验还只是以原始朴素形式出现，它还没有成为一种独立的社会实践活动形式。严格意义上的科学实验是从近代开始的。实验方法的运用成为近代自然科学的主要特点。这种情况之所以在近代出现，根本原因在于工业生产在这时得到了长足的发展。恩格斯说：“从十字军远征以来，工业有了巨大的发展，并产生了很多力学上的（纺织、钟表制造、磨坊）、化学上的（染色、冶金、酿酒）、以及物理学上的（眼镜）新事实，这些事实不但提供了大量可供观察的材料，而且自身也提供了和已往完全不同的实验手段，并使新的工具的制造成为可能。可以说，真正有系统的实验科学，这时候才第一次成为可能。”（《马克思恩格斯选集》 第3 卷人民出版社1972年版，第523-524页）
从近代到现代，科学实验经历了很大发展，科学实验的社会性也逐步提高。到了1940年代以后，科学实验的规模愈来愈大。科学实验再也不是科学家个人的事业，而成为整个社会事业的一个有机部分。
科学实验和科学观察一样，也是搜集科学事实、获得感性材料的基本方法，同时也是检验科学假说，形成科学理论的实践基础，二者互相联系、互为补充。但实验是在变革自然中认识自然，因而有着独特的认识功能。原因是科学实验中多种仪器的使用，使获得的感性材料更丰富、更精确 ，且能排除次要因素的干扰，更快揭示出研究对象的本质。
主要步骤
科学的方法应该包括六个重要步骤：
观察
观察即对事实和事件的详细记录。
定义
对问题进行定义是有确切程序可操作的。
假设
提出假设是对一种事物或一种关系的暂时性解释。
检验
收集证据和检验假设，一方面要能提供假设所需的客观条件，一方面要找到方法来测量相关参数。
发表
发表研究结果：科学信息必须公开透明，真正的科学关注的是解决问题。
建构
即建构理论。孤立的问题无法建立理论，科学的理论是可以被证伪的。
科学实验之所以受到人们的重视，之所以能比自然观察优越，这是和科学实验本身的特点密切相关的。
纯化条件
科学实验具有纯化观察对象的条件的作用。
自然界的对象和现象是处在错综复杂的普遍联系中的，其内部又包含着各种各样的因素。因此，任何一个具体的对象，都是多祥性的统一。这种情况带来了认识上的困难，因为对象的某些特性或者是被掩盖了起来，或者受到其他因素的干扰，以致对象的某些特性，或者是人们不容易认识清楚，或者是通常情况下根本就不能察觉到。而在科学实验中，人们则可以利用各种实验手段，对研究对象进行各种的人工变革和控制，使其摆脱各种偶然因素的干扰，这样被研究对象的特性就能以纯粹的本来面目而暴露出来。人们就能获得被研究对象在自然状态下难以被观察到的特性。
例如，肉汤腐败这个常见的现象究竟是什么原因引起的？巴斯德认为煮沸的肉汤后来又变质，这是由于空气中的微生物进入肉汤造成的结果。但是，在自然的条件下，肉汤总要接触空气，而空气中又必然会有无数尘埃，尘埃上则携着微生物。所以在自然条件下，要使空气中的微生物不进入肉汤里是不可能的。于是，巴斯德就求助于实验的纯化作用。他设计了一种曲颈瓶，把肉汤注入瓶内并加热杀菌。由于瓶子是曲颈的，它使外界空气中的尘埃很不容易进入瓶内。结果肉汤并不腐败。这就是通过一定的实验手段，排除了空气中的微生物对肉汤的作用，观察到了肉汤在比较纯粹的状态下是不会腐败的。
强化条件
科学实验具有强化观察对象的条件的作用。
在科学实验中，人们可以利用各种实验手段，创造出在地球表面的自然状态下无法出现的或几乎无法出现的特殊条件，如超高温、超高压、超低温、超真空等等。在这种强化了的特殊条件下，人们遇到了许多前所未知的在自然状态中不不能或不易遇到的新现象，使人们发现了许多具有重大意义的新事实。
例如，人们能通过一定实验手段，造成接近绝对零度的超低温，从而使我们能把几乎所有的气体液化。在这种超低温下，人们也能发现某些材料具有特殊优良的导电性能，即具有无电阻、抗磁等超导态特性。
可重复性
科学实验具有可重复的性质。
在自然条件下发生的现象，往往是一去不复返的，因此无法对其反复地观察。在科学实验中，人们可以通过一定实验手段使被观察对象重复出现，这样，既有利于人们长期进行观察研究，又有利于人们进行反复比较观察，对以往的实验结果加以核对。
例如，英国化学家普利斯特列在1774 年用聚光镜加热汞的氧化物而分解出一种气体，它比空气的助燃性要强好多倍。普利斯特列把这种气体称之为失燃气体。当普利斯特列把这个消息告诉法国科学家拉瓦锡后，拉瓦锡马上动手重复了这个实验，使他终于发现加热氧化汞而分解出来的能助燃的气体不是别的而是氧气。
正是由于科学实验具有这些特点，因此科学实验越来越广泛地被应用，并且在现代科学中占有越来越重要的地位。在现代科学中，人们需要解决的研究课题日益复杂，日益多样，使得科学实验的形式也不断丰富和多样。
无论何种类型的科学实验，它们都是由三个部分构成的。
实验者
这是组织、设计和进行科学实验的人。实验目的的确定，实验方案的设计、实验步骤的制定、实验过程的操作、实验结果的处理解释等，没有一个环节可以脱离实验者。实验者是实验活动的主体。实验者从事科学实验是为了取得对自然界特定对象的认识。没有实验者这个认识主体，科学实验就不会发生。不过在此需要指出的是，不能把实验者理解为孤立的个人。在任何情况下。实验者都不是作为孤立的个人在活动，而是作为社会的人在活动。实验者继承着前辈们所已经建树起来的积极成果，也借鉴着同时代的成功经验与失败教训，同时还依赖着人们之间进行的各方面的协作劳动。因此，实验者所取得的任何一点有益成果，都将融汇到社会精神财富的总体中去。这样说，并不是要否认实验者个人的创造能力，而是说这种创造能力只有不脱离社会这个基础时才能得到发挥。
实验对象
这是实验者所要认识的对象。实验对象可以是自然界的物体及其现象，例如太阳光，也可以是人们生产出来的物体及其现象，例如机床、布匹。但是，不管何种种实验对象，它既是实验者进行变革和控制的对象，又是实验者的认识对象。因此，从认识论上看。实验对象是处于认识客体的地位。
实验手段
实验手段是由实验的仪器、工具、设备等客观物质条件组成，实验仪器是其中的主要成分。
实验手段的作用主要表现在两个方面：
一方面是实验者通过实验手段把自己变革和控制实验对象的意图传递给实验对象，使实验者的意图得到物化。
另一方面，实验手段又显示实验对象的特性，而把实验对象在经受变革与控制后呈现的状态传递给实验者，使实验者能够获得关于实验对象的有关认识。
所以，实验手段是实验者和实验对象之间的中介环节。没有适当的实验手段，实验对象的某些特性就不能暴露出来，人们就不能获得对这些特性的认识。
在这个意义上，实验手段的状况，决定着科学实验所能达到的认识水平。实验手段的每一步改进，都意味着人们对实验对象的可观察量的增加，意味着科学实验水平的提高。从科学史上可以看出，新的实验手段的采用，往往会带来科学理论上的重大突破和发展。因此，有意识地改进实验手段是一项具有战略意义的措施。但是，一个时代的实验手段又是那个时代生产力水平的具体表现，为当时的生产力发展状况所制约。因此，实验手段的改进，新实验手段的装备，只有伴随着整个社会生产力水平的提高才能实现。
模型实验产生以后，人们用模型来代替原型进行实验。那么模型在科学实验的结构中是属于哪一部分?在科学实验中，模型具有双重的性质。就模型是实验者运用实验手段而对之进行实际的变革和控制的对象来说，模型是实验对象。实验者是对模型进行各种实验，从而取得关于模型的各种认识。但就模型只是原型的替代物，实验者的真正目的是要获取关于原型的认识这一点来说，实验的真正认识对象是原型，而模型则不过仍然是实验者所运用的实验手段。这是一种扩展了的手段。也许正是由于模型的这种双重性质，使它在科学实验中占有特殊重要的地位。
