天道者，天之主宰所以立乎形气之先者也；观者，推测而精察之，则天之体可明矣。天行天道之转运，所以鼓励万物者也；执者，操持而卷舒之，则之用可握矣。?
徐大椿这段释文道出了道教重视运用观察方法探求天地自然机理的科学思想。天道乃自然之道，不以人的意志为转移，具有自身发展的客观规律。但人在天道面前并非无所作为，人可以发挥自身的主观能动性，通过观测而精察之，从而明了天地运行、阴阳变化之机。这一过程《天机经》命之为“观变察机”；?并进而在观察认识自然的基础上，学会掌握、驾驭自然的本领，达到“盗取天地万物之机”为我所用之目的。
关于观察方法在修道炼养中的意义，后世诠释《阴符经》的道书中有许多阐述。例如，认为“天道不观则不见人道，不察则不知。”?“使人观天地阴阳之道，执天五炁而行，则兴废可知，生死可察。”?《天机经》云：“是故圣人将欲施为，必先观天道之盈虚，后执而行之，举事应机则无遗策。”?又云：“是以圣人观其机而应之，度其时而用也。”?这种认为不观不察则不知天道、观其机而应之的思想极为深刻，反映了道教重视观察的科学思想。正是在这一科学思想指导下，道门中人运用观察方法“观变察机”，孜孜不倦地探索自然奥秘，取得了许多令人瞩目的成就。北魏北齐间的隐道张子信天文观测的三大发现就是一个明证。关于张子信里贯，《北齐书》卷四九《方伎传》称：“张子信，河内人也，性清净，颇涉天文学，少以医术知名，恒隐于白鹿山……后魏以太中大夫征之，听其时还山不常在邺”。?张子信的天文观测成就，《隋书》卷二○《天文志》有详细记载，云：
至后魏末，清河张子信学艺博通，万精历数。因避葛荥乱隐于海岛中，积三十许年，专以浑仪测候日月五星差变之数，以算步之。始悟日月交道，有表里迟速；五星见状，有感召向背。言日行在春分后则迟，秋分后则速。合朔月在日道里则日食；若在日道外，虽交不亏。月望值交则亏，不问表里；又月行遇木、火、土、金四星，向之则速，背之则迟。五星行四方列宿，各有所好恶，所居遇其好者，则留多行迟，见早。遇其恶者，则留少行速，见迟。与常数并差，少者差至五度，多者差至三十许度。其辰星之行，见状尤异。晨应见在雨水后立夏前夕，应见在处暑后霜降前……?
通过这一记述，我们可以得知张子信已通过自己细致的观测和测算，发现了太阳视运动不均匀性、五星运动不均匀性和食差这三大天文现象，这三大天文现象的发现在天文学上的意义十分重大，它导致了我国古代历法的突破性发展。
自隋代刘焯《皇极历》开始，历代历法制定都有赖于张子信的这三大发现。正如清人阮元在《畴人传》中所评述的那样：“后之术家皆本其说以立法，推天步道由是渐密”。?
道门中人观察天地自然万物的范围很广，上至星象气候，下至山川河流，从复杂的生命现象到简单的物态变化，无所不包。成书于北周时期的《无上秘要》，是现存最早的道教类书。其卷三“日品、月品、星品”，卷四“三界品、九地品、灵山品、林树品、山洞品、洞天品、神水品”，卷七十八“地仙药品、天仙药品、太清药品、太极药品、上清药品、玉清药品”各卷中，收集了为数甚多的天文、地理、医药、矿物、植被方面的观察材料。道门运用观察方法研究自然现象，获取了丰富的自然知识。例如，葛洪通过对自然界“雉之为蜃，雀之为蛤，壤虫假翼，川蛙翻飞，水蠇为蛉，荇苓为蛆，田鼠为如鴽，腐草为萤”?之类现象的观察，已萌发了物种变异的思想。葛洪在《抱朴子内篇》一书中还批判了那种“不信骡及駏驉，是驴马所生。云物各自有种”?的物种不变论。葛洪也精于天文地理的观察，着有《浑天论》、《幙阜山记》、《潮说》等天文地理方面的著作。另据《晋书·天文志》记载，葛洪尝据浑天以驳王充盖天说?。可见葛洪是精通天文知识的。故阮元将葛洪作为天文历算家列入《畴人传》卷六中。
