西學在明清之際得到認同，固然首先在於它在“技”這一層麵展示了其實用的價值，從而適應了當時的曆史需要，但“技”本身的意義並不僅僅限於外在的“用”。當徐光啟等思想家由西學之“用”進而反思其更內在的規定時，他們的目光便開始從具體的科學知識轉向獲得和達到這些知識的方法。
徐光啟在主持修曆的過程中，對“義理”與“法數”作了區分：
理不明不能立法，義不辨不能著數。明理辨義，推究頗難；法立數著，遵循甚易。即所為明理辨義者，在今日則能者從之，在他日則傳之其人。[7]
這裏所謂義和理，既是指天文、數學等知識領域的原理，又涉及一般的方法論原則；與之相對的法與數，則主要和具體的推算程序、範式等相聯係。前者（思維方法意義上的義理）常常被比作金針，在徐光啟看來，重要的便是使人從思維方法的層麵把握西學的內核：“昔人雲：‘鴛鴦繡出從君看，不把金針度與人’，吾輩言幾何之學，政與此異。因反其語曰：‘金針度去從君用，未把鴛鴦繡於人’。”[8]在這裏，思維方法已被視為西學之中更為根本的方麵。
從思維方法切入西學，首先表現為對數學的注重。明清之際的學者從不同的側麵考察了數學的作用，其中，徐光啟在《刻同文算指序》中的論述頗具代表性：“算術者，工人之斧斤尋尺，曆律兩家、旁及萬事者，其所造宮室器用也，此事不能了徹，諸事未可易論。”[9]在此，數學已被視為一切製作的基礎。要求從數量關係上規定事物，並以此入手變革對象，無疑表現了某種科學的自覺。
以數製器，涉及的還是數學的外在規範功能。就方法論而言，數學的作用更內在地體現於明理過程。李之藻指出：
數於藝猶土於五行，無處不寓。耳目所接，已然之跡，非數莫紀；聞見所不及，六合而外，千萬世而前而後，必然之驗，非數莫推。[10]
直接經驗的成果（耳目所接）唯有數學的方法才能概括整理，廣而言之，直接經驗之外的必然之理，也隻有運用數學的方法才能推知。值得注意的是，李之藻在此將數學方法與“必然之驗”聯係起來，亦即肯定了數學推論不同於或然性的經驗歸納。通過數學推論而把握必然之理的過程，常常又被稱之為“緣數尋理”[11]。王錫闡曾對此作了更為具體的發揮：“必以數推之，數非理也，而因理生數，即因數可以悟理。”[12]這種因數以明理的觀念，在明清之際一代學人中具有相當的普遍性。
從科學的發展看，近代科學在方法論上的特點，在於將實驗手段與數量關係的把握及數學推導融合為一體。經典物理學的奠基者牛頓在17世紀時，已自覺地注意到了這一點，認為近代科學研究的特點在於“舍棄其實體形狀和隱蔽性質而力圖以數學定律說明自然現象”[13]。明清之際的思想家所理解的數學方法與近代科學通過數學推導以建立數學模型等方法當然並不完全相同，但因數以明理的要求，在思維趨向上確實已帶有某種近代的色彩，這種趨向，亦從一個側麵體現了西學對當時思想界的影響。
西學的如上影響，從當時學人對西方數學思想與著作的翻譯介紹中，便不難看出。明清之際，出現了一係列重要的數學譯著，如《幾何原本》《同文算指》《測量法義》《測量異同》《勾股義》等，而其中最為重要的當然是《幾何原本》。該書原係歐幾裏德所著，是古希臘數學的一部總結性著作。但在中世紀，這部著作在歐洲並沒有得到流傳，其影響更多地存在於阿拉伯世界。直到12世紀，它才被歐洲人重新發現，並開始被翻譯、介紹到歐洲。16世紀，利瑪竇來華傳教，也帶來了《幾何原本》。當時歐洲已出現了《幾何原本》的很多注釋本，利瑪竇所帶的，便是他的老師、德國數學家克拉維斯（C.Clavius）的拉丁文注釋本。徐光啟在得知此書及其價值後，便與利瑪竇合作，於萬曆三十四年（1606年）翻譯了該書的前六卷。從曆史起源看，幾何學是因測量大地及推算天體運行規律的需要而產生的，古希臘時代，它已初步形成了一個邏輯演繹的係統，在這一體係中，由經驗歸納而獲得的一般定律，成為演繹的前提，而證明則表現為一係列的推理過程。歐幾裏德則進而將幾何推理的邏輯規則，概括為公理化的結構，這樣，從主要的思維傾向看，《幾何原本》展示的是一種演繹的係統。
當然，作為演繹係統，《幾何原本》的形式邏輯思想主要體現於數學的推導過程之中。相對於此，《名理探》則更直接地表現為一種形式邏輯的體係。該書是當時歐洲大學的邏輯學教科書，其內容主要是介紹古希臘亞裏士多德的邏輯學。明末天啟六年（1626年），李之藻與傳教士傅汎際合作，將此書譯出，而其刻印，則在崇禎四年（1631年）。關於該書的內容，李天經在《名理探·序》中，曾作了概要地介紹：
其為學也，分三大論以準於明悟之用。蓋明悟之用凡三：一直，二斷，三推。《名理探》第一端論所以輔明悟於直用也；第二端論所以輔明悟於斷用也；第三端論所以輔明悟於推用也。三論明而名理出。
這裏的“直”略近於中國傳統名學所謂指物之“指”，相當於邏輯學中的概念，“斷”即判斷，“推”則指推理；《名理探》所討論的，主要便是概念、判斷、推理等邏輯學的基本問題。就推理而言，《名理探》兼及遠近二界：“設明辨之規，是近向界；循已設之規，而推演諸論，是遠向界。”前者是從個別到一般的歸納推論，後者則是從一般到個別的演繹推論。總之，從概念到推理，《名理探》對經典邏輯的各個方麵均作了係統的論述。
《幾何原本》與《名理探》可以看作是明清之際引入與介紹西方邏輯與方法論的代表性著作。盡管《幾何原本》成書於公元前3世紀，《名理探》的邏輯體係亦早在亞裏士多德的時代已形成，但二者的內容已分別涉及近代公理化方法的基本原則及近代科學研究中邏輯思維的主要方麵，因此在方法論上，同樣包含近代的向度。從這一意義上看，對《幾何原本》及《名理探》等著作的譯介，同時也意味著從思維方式上引入近代西學。事實上，明清之際的思想家對數學與邏輯方法的注重，也並不限於製器等具體的需要，在更深的層麵上，他們的著眼之點更在於思維方式上的轉換。
在談到幾何學與致知的關係時，徐光啟明確肯定：“幾何之學，深有益於致知。”[14]這種“益”，首先便體現於思維方法的訓練之上。在同一文章中，徐光啟對此作了具體的論述：
下學工夫，有理有事。此書（《幾何原本》——引者）為益，能令學理者祛其浮氣，練其精心；學事者資其定法，發其巧思，故舉世無一人不當學。[15]
浮氣往往與無根據的推斷、倉促的結論等相聯係，精心則以思維的嚴密性為其特征。所謂“祛其浮心、練其精心”，也就是通過幾何的學習，克服粗疏、虛浮的推論方式，提高思維的嚴密性。思維的這種訓練不僅關聯著知（明理）的過程，而且亦製約著行（處事）的過程；換言之，理性的知與實際的行，都離不開嚴密的思維方法。
幾何學在提高思維嚴密性上的作用，與幾何學本身的特點有著內在的聯係。利瑪竇曾從思維方法的角度對幾何學的演繹過程作了闡釋：“題論之首先標界說，次設公論，題論所據；次乃具題，題有本解，有作法，有推論，先之所征，必後之所恃。……卷與卷、題與題相結倚，一先不可後，一後不可先，累累交承，至終不絕也。初言實理，至易至明，漸次積累，終競乃發奧微之義。若暫觀後來一二題旨，即其所言，人所難測，亦所難信。及以前題為據，層層印證，重重開發，則義如列眉。”[16]在推論過程中，首先要對概念作出明確的定義，以不證自明（至易至明）的命題作為大前提（公論），然後引入論題作為小前提，由此推出結論。這種結論本身又可以成為新的前提，繼續推理；推演的程序，展開為一個前後相承、層層相推的過程，而在這種前後相連的推論中，又存在著必然的邏輯關係（一先不可後，一後不可先）。正是幾何學內含的這種嚴格的邏輯性，決定了它能夠有效地引導人們趨向思維的嚴密化，所謂“能通幾何之學，縝密甚矣”[17]亦主要就此而言。
與《幾何原本》一樣，《名理探》的內在價值，也往往首先從思維方式的角度得到闡發。李天經在《名理探·序》中，通過中西思維方法的比較，論述了《名理探》一書的方法論意義：
世乃侈譚虛無，詫為神奇，是致知不必格物，而法象都捐，識解盡掃，希頓悟為宗旨，而流於荒唐幽謬，其去真實之大道，不亦遠乎？西儒傅先生既詮《寰有》，複衍《名理探》十餘卷，大抵欲人明此真實之理，而於明悟為用，推論為梯，讀之其旨似奧，而味之其理皆真，誠為格物窮理之大原本哉。[18]
這裏的侈談虛無，主要是傳統哲學中佛道及心學末流所表現出來的某種思維偏向，它的特點在於空疏不實，論而無據，其內容無法確證；與此相聯係的頓悟，則是非理性的神秘直覺，這種直覺既遠離對象世界，又缺乏邏輯的論證，其結論不免流於主觀獨斷。相對於此，《名理探》所展開的形式邏輯體係，則注重嚴密的推論，一切新的結論，都建立在層層的推論基礎之上。明清之際的學者對邏輯的推論相當重視，認為“明真實之理”，“其道舍推論無由矣”，而推論又必須合乎邏輯：“研理者，非設法推之論之，能不為謬誤所覆乎。推論之法，名理探是也。”[19]此所謂名理探，即Logic（邏輯）的意譯。就方法論而言，推論與獨斷似乎構成了對立的兩個方麵：非理性的頓悟、空疏的形上之論，往往並不以邏輯的論證為其前提，因而難以避免獨斷的性質。
從中國傳統思想的發展看，相對而言，由於形式邏輯長期未受到充分的重視，推論在思維過程中的意義，亦未能得到適當的定位。以哲學思想的建構而言，中國曆史上那些有創見的思想家固然也提出了獨特的宗旨，並將其展開於各個方麵，從而形成了實質的體係，但他們往往並不十分注意概念、命題之間嚴密的推論關係；換言之，中國哲學家比較注重實質的體係，而對形式的體係則相對忽視，這使其某些論點常常很難與獨斷的結論區分開來。明清之際的思想家將推論提到重要地位，對達到實質的體係與形式的體係的統一，並進而克服獨斷論，無疑具有不可忽視的意義。
概念的歧義與語言的模糊往往相互聯係。明清之際，隨著西學的東漸，西方在語言形式上的特點，也開始受到注意。西方語言的特點之一在於音與義的聯係，一音常常對應於一字，一字又有相對確定的含義。中國古代的語言往往多通借，其結果往往一音多字，一字多義。針對這種現象，明清之際的哲學家方以智指出：“字之紛也，即緣通與借耳，若事屬一字，字各一義，如遠西因事乃合音，因音而成字，不重不共，不尤愈乎？”[20]這裏重要的並不是引入西方語言係統的主張（這種主張的合理性本身是一個可以討論的問題），它的值得注意之點在於提出了語言確定性的要求，所謂事屬一字，字各一義，便是強調語言的內涵要有確定性。語言的確定性是思維嚴密性的邏輯前提之一，明清之際的思想家從語言的層麵提出確定性的要求，由邏輯規則的規定而兼及語言形式的限定，無疑使思維嚴密性問題的探討更為深入了。
除了以邏輯推論等來擔保思維的嚴密性、避免獨斷等趨向之外，實測和實證是科學方法的另一個重要方麵。當明清之際的學人從方法論的角度進一步考察西學時，實測和實證便成為他們的又一關注之點。在比較中西天文學時，淩廷堪指出：“西人言天者皆得諸實測，猶之漢儒注經必本諸目驗，若棄實測而舉陳言以駁之，則去向壁虛造者幾希，何以關其口乎？”[21]此所謂“陳言”，主要是指缺乏實證的傳統之論；以實測否定陳言，表現了嚴於實證的要求。就天文曆法而言，實測即在於用客觀的天象驗證推算的結果：“驗於天而法猶未善、數猶未真、理猶未闡者，吾見之矣；無驗於天而謂法之已善、數之已真、理之已闡者，吾未見也。”[22]邏輯推論與事實驗證的並重，構成了明清之際思想家的重要特點。
從方法論上看，突出實測、實證，同時包含著拒斥超驗思辨的要求。王夫之曾批評宋明一些理學家對五行的附會推繹：“先儒言《洪範》五行之序”，“尚測度之言耳”[23]。這裏所說的測度之言，略同於玄學的思辨。在王夫之看來，對理的探求，應當建立在質測的基礎之上：“蓋格物者，即物以窮理，惟質測為得之。”[24]類似的看法亦見於明清之際其他一些思想家，如方以智即批評理學家“竟掃質測而冒舉通幾”[25]。質測即指向經驗對象的實證性研究，通幾則是形而上之學。按王夫之、方以智等思想家之見，形而上的哲學沉思，不能脫離經驗領域的實證性研究，窮理、通幾與質測的統一，強調的便是這一點。這種立場，顯然內含著以實證原則克服思辨哲學的趨向。一般而言，在傳統哲學中，思維的非嚴密性、獨斷性等，往往與思辨性相互關聯，正如數學、邏輯推論的關注意味著對確定性、嚴密性的追求一樣，實證原則的肯定，表現了超越思辨性的要求，二者從不同方麵展示了西方科學方法引發下的視域轉換。