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共分為上編談德識才學、下編實踐——理論——實踐共兩編，主要內容包括：不是「神」燈——德識才學的實踐性；賈誼、天王星、開普勒及其他——談德識才學兼備等。引證古今中外大量的科學人物及事例，論說德識才學對科學發現的重要性，並從實踐、理論角度，講述觀察、想象、假設、分析、演繹、推理、歸納、實驗等各種科學方法。
上編 談德識才學
一不是「神」燈——德識才學的實踐性
二賈誼、天王星、開普勒及其他——談德識才學兼備
三歐勒和公共浴池——根扎在哪里？
四大葫蘆和一百匹馬——向勞動人民學習
五騾駒與鹽鹼地——群策群力，大搞科研
六《本草綱目》的寫作——搜羅百氏，訪采四方
七工夫在詩外——從陸游的經驗談起
八冷對千夫意如何展翅高飛壯志多——熱愛人民，熱愛真理
九真理的海洋——談勤奮
十原因的原因——一談識：世界觀的作用
十一倚天萬里須長劍——二談識：科學研究中的革命
十二疾病是怎麼回事？——三談識：主題及基本觀點
十三天狼伴星——一談才：實驗與思維
十四心有靈犀一點通——二談才：洞察力等
十五挑燈閑看牡丹亭——三談才：善於猜想
十六康有為與梁啟超——四談才：方法的選擇
十七林黛玉的學習方法——一談學：從精於一開始
十八一個公式——二談學：精讀與博覽
十九蓬生麻中不扶而直——三談學：靈活運用
二十涓涓不息將成江河——四談學：資料積累
二十一劍躍西風意不平——五談學：推陳出新
二十二錢塘江潮與伍子胥——六談學：關於學術批判
二十三斗酒縱觀廿一史——讀點科學史
二十四彗星的故事——簡談我國古代的發現、發明
二十五萬有引力的發現——長江后浪超前浪
下編 實踐——理論——實踐
一從普朗克談起——科學發現的一般方法和逐步逼近
二大自然的無窮性——認識為什麼是逐步逼近的
三趙縣石橋等等——科研開始於觀察
四此曲何必天上有——巧妙的實驗設計
五原始地球的閃電——各種各樣的實驗
六奇妙的「2」與「3」——談儀器、操作與資料整理
七走到了真理的面前，卻錯過了它——談對實驗結果的理解
八恆星自行、地磁異常及生物電等等——再談正確的理解
九思接千載視通萬里——談想象
十對稱、類比、聯想、移植與計算等——談分析方法
十一針刺麻醉的啟示——談概念
十二「我用不着那個假設」——各種各樣的假設
十三元素周期律的發現——假設的檢驗
十四海王星的發現——談演繹法
十五物體下落、素數與哥德巴赫問題——再談演繹法
十六「在一切天才身上，重要的是
十七電纜、青年與老年人的創造——定性與定量
十八華山游記與鐳的發現——堅持、再堅持
十九胸中靈氣欲成雲——智力的超限
二十苯與金聖嘆的觀點——談啟發與靈感
二十一征服騾馬絕症及其他——循序漸進與出奇制勝
二十二能創造比人更聰明的機器嗎？——一邏輯思維與科學幻想
二十三放射性、青霉素及其他——談偶然發現
二十四香榧增產記——對歸納法的兩點新的認識
二十五朝霞國里萬舸爭流——沒有結束的結束語
附編
一評文論史便神飛——學理者如是說
二讀書面面觀——讀書的樂趣
三名人成才的啟示——漫話治學之道
四名人成功的啟示——學業、就業、創業與立業
后記
