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　　从性质上看，材料科学与工程学科的方法论可分为理论方法与实验方法。

　　理论方法是基于材料最基本的结构单元，通过建立数理模型，并从中计算出结构单元的结构常数、材料性质及材料性能的变化规律，以达到材料设计和对材料性能进行预测的目的。随着计算机技术的飞速发展，计算机模拟作为辅助工具极大地促进了理论方法的发展。

　　实验方法是根据一定的模型（多数情况下是已有的模型），对材料的结构、性质及运动规律进行预判，通过实验手段进行实际测定，并通过测定的数据肯定或否定模型的适用性。目前，实验方法仍是材料科学与工程学科的主要研究方法。

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　　此外，一些经典的方法论也被逐步引入材料科学与工程学科的研究领域，例如系统论、控制论与信息论。

　　系统论方法是用系统论的观点来认识和处理问题的方法。对材料进行研究时，必须将整个材料体系视作一个完整的系统，孤立地考虑某一层次的结构、某一层次的运动将无法得到材料体系整体的运动规律。

　　由于材料体系的复杂性和多层次性，往往不能明确地了解体系的精确结构，无法从原子/分子的层次对运动规律进行描述。在这种情况下，通常借助以下两种控制论方法进行研究：

　　（1）唯象模拟（或模型）方法。针对宏观现象建立模型，通过动态模型，研究系统的行为（规律、特性），进行分析与综合，得到体系的运动规律性。

　　（2）黑箱方法。即把系统当作一个“黑箱”，通过对“黑箱”的输入-输出关系的研究，导出系统的运动规律，描述为系统的动力学模型。

　　材料科学与工程学科中的信息论方法体现为用各种现代化分析表征手段对材料的信息进行获取、传递、处理及利用，使用信息分析法和信息模拟法，配合其他方法得出具有普遍指导意义的系统规律。

　　材料科学与工程学科中的方法论是广谱的、综合性的。本学科中的方法论与其他学科有相通之处，但其研究的目标是独特的，即追求材料的高性能化，并达到材料应用所需的综合性能，正是这一点构成了本学科方法论的独特之处。