任何一項生產活動都需要勞動者、勞動工具和勞動對象，而所謂的生產方式其實就是這三種要素的結合模式，結合模式的不同就帶來生產效率以及生產產品的不同，因此我們可以根據這三個生產要素來對科學發現或科學知識生產活動進行歷史分期和類型劃分。根據這三個生產要素，古代科學的生產方式是業余生產模式，近代科學是小作坊模式，而現代科學是大規模生產模式。在古代，從事科學研究的人都不是專業工作者，他們都是在從事其他工作的業余時間里憑著個人興趣，利用日常生活用具對大自然及其紛繁復雜的現象進行觀察、記錄，并且進行分類、總結，于是出現了經驗科學。在近代，科學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備(比如自制的望遠鏡、顯微鏡)，對天文現象、物理現象、化學現象和生物現象進行觀察與實驗，并且利用已有理論對觀察、實驗中所得現象進行歸納、推理和提煉，形成相關的理論?，F代科學變成了國家行為，國家對科學活動進行大規模的投資，組織專業團隊實行攻關協作，并利用大量的儀器設備和處理工具對結果進行處理以獲得科研成果，這就是所謂的大科學時代或者說大規模生產模式。

　　美國計算機專家、圖靈獎得主吉姆·格雷(Jim Gray)在2007年1月11日的一次學術會議上發表了《e-Science：科學方法的一次革命》的學術演講，明確提出了科學分期和分類的新方法。[5]他按照時間和研究工具兩個維度將歷史上的科學劃分為經驗科學、理論科學、計算科學和數據密集型科學等四大類型，并對這四大科學類型的內涵與特點進行了初步的論述。雖然他本人在演講之后不幸失蹤于大海之中，但他的獨特觀點卻引起了國際學術界的巨大反響，沒有因為人的失蹤而帶來觀點的消失。[6]格雷把上述四種類型的科學稱為四種科研范式。所謂科研范式，就是科學知識的生產方式，或科學發現的模式。

　　格雷所說的第一種科研范式叫經驗范式，有人也把它翻譯為實驗范式。這兩種稱呼具有類似的地方，但經驗的范圍更廣，包括人類早期尚未進行受控實驗階段所進行的體驗、觀察階段。從時間維度來說，經驗范式應該包括人類最早期對自然現象的生活體驗和初步觀察階段，也包括人類后來制造了儀器設備進行受控實驗階段。人類在其早期就對紛繁復雜的自然奧秘發生各種各樣的好奇，并用肉眼或日常生活設備對自然現象進行觀察和記錄，對觀察結果進行初步整理，發現了大自然的部分規律。在這個階段里，業余科學家們的工作主要是觀察和記錄，而且很少使用數據來對物理量進行精細刻畫。文藝復興之后，科學家隊伍開始了半職業化，開始制作一些專門的儀器設備，并且將研究對象與自然隔離開來進行比較理想化的控制性實驗，這就是所謂的受控實驗。通過專門儀器和研究對象的孤立、靜止等理想化工作，研究者可以獲取比較理想的實驗數據，通過對實驗數據的歸納、提煉，能夠發現自然界的一些基本規律。這個階段的最大特點是人類開始對所觀察、實驗的對象進行了數據化的記錄和描述，不過依靠人工設計的有限實驗，人們所能取得的數據也是極為有限的。

　　格雷所說的第二種科研范式是理論范式。歐洲近代哲學從古希臘的側重本體論走向了重點探討認識論，實現了哲學研究重點的認識論轉向。近代西方哲學的認識論主要有兩條認識路線，一條叫經驗論，一條叫唯理論。經驗論是上述第一種科研范式的哲學基礎，認為一切科學認識都建基于人類經驗的基礎上，不管這個經驗是來自現象觀察還是受控實驗。唯理論則是這第二種科研范式的哲學基礎。西方科學與哲學中，這兩種傳統都早已存在。就唯理論傳統來說，古希臘的自然哲學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。而人文哲學家們(例如柏拉圖)，也將世界追究到現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科學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推演出整個世界。如果說經驗范式為近現代科學打下來堅實的經驗事實基礎的話，那么理論范式則為近現代科學確立了邏輯推理的基礎。理論范式偏重于理論概括和邏輯推演，重視科學假說、演繹和理論的檢驗。