1. Pengertian SainsIlmu pengetahuan alam atau sains (science) diambil dari kata latin Scientia yang arti harfiahnya adalah pengetahuan, tetapi kemudian berkembang menjadi khusus Ilmu Pengetahuan Alam atau Sains. Sund dan Trowbribge merumuskan bahwa Sains merupakan kumpulan pengetahuan dan proses.

H.W. Powler mendefinisikan pengertian tentang ilmu pengetahuan alam adalah sebagai Systematic and formulated knowledge dealing with material phenomena and based mainly on observation and induction. Artinya adalah, Ilmu yang sistematis dan dirumuskan, yang berhubungan dengan gejala-gejala kebendaan dan didasarkan terutama atas pengamatan induksi.

Robert B Sund mendefinisikan IPA sebagai pengetahuan yang sistematis atau tersusun secara teratur berlaku umum dan berupa kumpulan data hasil observasi dan eksperimen.

Sedangkan Kuslan Stone menyebutkan bahwa Sains adalah kumpulan pengetahuan dan cara-cara untuk mendapatkan dan mempergunakan pengetahuan itu. Sains merupakan produk dan proses yang tidak dapat dipisahkan. "Real Science is both product and process, inseparably Joint".Sains sebagai proses merupakan langkah-langkah yang ditempuh para ilmuwan untuk melakukan penyelidikan dalam rangka mencari penjelasan tentang gejala-gejala alam. Langkah tersebut adalah merumuskan masalah, merumuskan hipotesis, merancang eksperimen, mengumpulkan data, menganalisis dan akhirnya menyimpulkan. Dari sini tampak bahwa karakteristik yang mendasar dari Sains ialah kuantifikasi artinya gejala alam dapat berbentuk kuantitas.

Ilmu pengetahuan alam atau sains adalah ilmu yang mempelajari tentang sebab akibat peristiwa-peristiwa yang terjadi di alam. IPA dapat juga didefinisikan sebagai kumpulan pengetahuan yang sistematik dari gejala-gejala alam. Unsur utama yang terdapat dalam IPA yaitu sikap manusia, proses, dan produk yang satu sama lain tidak dapat dipisahkan. Rasa ingin tahu pada masalah yang terjadi di alam merupakan sikap manusia; manusia kemudian mencoba memecahkan masalah yang dihadapinya, pada tahapan digunakan proses atau metode dengan cara menyusun hipotesis, melakukan kegiatan untuk membuktikan kebenaran hipotesisnya, dan mengevaluasi apa yang telah dilakukannya. Hasil atau produk dari kegiatan yang telah dilakukannya tersebut berupa fakta-fakta, prinsip-prinsip, atau teori-teori.Berdasarkan uraian di atas maka tinjauan kita terhadap IPA pada hakekatnya dapat dilihat dari tiga segi, yaitu :

a. Sains Sebagai Proses Pengertian IPA sebagai proses maksudnya adalah bagaimana cara mendapatkan ilmu pengetahuan tersebut. Pengertian mendapatkan pengetahuan untuk siswa dapat berupa konsep-konsep yang sedang dipelajarinya. Penekanan dari hakekat IPA sebagai proses adalah pada bagaimana seorang siswa menemukan sendiri apa yang sedang dipelajarinya. Yang dimaksud dengan menemukan sendiri disini bukan berarti konsep yang sedang dipelajarinya adalah murni hasil pemikiran siswa tersebut. Dalam hal ini, siswa masih tetap mempelajari konsep-konsep yang sudah ditemukan oleh para ahli IPA, tetapi yang menjadi titik berat adalah bagaimana urutan-urutan atau tahapan-tahap yang dilakukan siswa pada saat mempelajari konsep tersebut. Jika siswa dalam memahami suatu konsep sesuai dengan urutan atau langkah yang seharusnya, maka berarti siswa tersebut telah memahami hakekat IPA sebagai proses. Sebagai contoh akan dijelaskan bagaimana seorang siswa memahami konduktor dan isolator. Siwa tidak menghafal definisi konduktor dan isolator tetapi siswa mengerti apa yang dimaksud dengan konduktor dan isolator setelah siswa tersebut melakukan kegiatan dengan menggunakan baterai, kabel, bola lampu, dan benda-benda yang akan diselidikinya. Mula-mula siswa mencoba membuat rangkaian dengan menggunakan apa yang sudah disiapkannya, kemudian mereka mencoba mengganti hubungan kabel dengan benda-benda yang sedang diselidikinya satu-persatu. Setelah semua benda diselidiki, ternyata ada dua kelompok benda yang sifatnya berbeda yaitu kelompok pertama terdiri atas kayu, karet, kaca, dan kertas tidak dapat menyalakan bola lampu; sedangkan kelompok kedua terdiri atas besi, aluminium, tembaga, dan seng dapat menyalakan lampu.

Selanjutnya diharapkan siswa dapat menggeneralisasikan sendiri benda-benda lainnya yang tidak dapat menghantarkan arus listrik dan benda-benda lainnya yang dapat menghantarkan arus listrik. Dari kegiatan yang dilakukannya tersebut, siswa dapat mengelompokan sendiri benda yang termasuk isolator dan benda yang termasuk konduktor. Kegiatan seperti itu mencerminkan hakekat IPA sebagai proses; karena siswa pada saat mempelajari konsep isolator dan konduktor siswa dapat menemukan sendiri apa yang sedang dipelajarinya.

b. Sains Sebagai ProdukPengertian IPA sebagai produk maksudnya adalah lebih menekankan pada memahami apa yang sudah dihasilkan oleh IPA itu sendiri misalnya, prinsip-pinsip, hukum-hukum, dan rumus-rumus. Usaha pemahaman siswa terhadap prinsip-prinsip, hukum-hukum, dan penggunaan rumus-rumus yang berlaku dalam IPA menunjukkan hakekat IPA sebagai produk. Pemahaman yang dilakukan siswa terhadap prinsip-prinsip, hukum-hukum, dan rumus-rumus tidak memerlukan urutan atau tahapan tertentu. Siwa cukup memahami isi kandungan dari prinsip atau hukum yang sedang dipelajarinya itu; atau bagaimana caranya menggunakan rumus untuk memecahkan soal yang sedang dibahasnya.Jika siswa hanya mempelajari prinsip-prinsip, hukum-hukum, rumus-rumus dengan cara seperti itu, berarti siswa hanya mempelajari apa yang sudah dihasilkan (produk) oleh para ahli tanpa memikirkan/mengetahui bagaimana caranya prinsip-prinsip, hukum-hukum, rumus-rumus itu ditemukan. Kegiatan yang dilakukan siswa seperti itu berarti telah mengganggap IPA hanya sebagai produk saja.

c. Sains Sebagai Sikap/Nilai Sains diyakini dapat melatih atau menanamkan sikap dan nilai positif dalam diri siswa. Jujur, dapat bekerja sama, teliti, tekun, hati-hati, toleran, skeptis, merupakan sikap dan nilai yang dapat terbentuk melalui pembelajaran sains. Pembelajaran sains yang dapat terlaksana dengan baik, akan dapat membentuk sikap dan nilai positif dalam diri siswa sebagai bekal yang diperlukannya dalam mengatasi permasalahan yang dihadapinya dalam kehidupan. Tentunya hal tersebut dapat tercapai jika pembelajaran sains dipandang sebagai proses tidak hanya sekedar mempelajari produknya saja. Sains sebagai proses merupakan langkah-langkah yang ditempuh para ilmuwan untuk melakukan penyelidikan dalam rangka mencari penjelasan tentang gejala-gejala alam. Langkah tersebut adalah merumuskan masalah, merumuskan hipotesis, merancang eksperimen, mengumpulkan data, menganalisis dan akhimya menyimpulkan. Dari sini tampak bahwa karakteristik yang mendasar dari Sains ialah kuantifikasi artinya gejala alam dapat berbentuk kuantitas.

B. Kedudukan ilmu pengetahuan alam (IPA)Ilmu berkembang dengan pesat, yang pada dasarnya ilmu berkembang dari dua cabang utama yaitu filsafat alam yang kemudian menjadi rumpun ilmu-ilmu alam (the natural sciences) dan filsafat moral yang kemudian berkembang ke dalam ilmu-ilmu sosial (the social sciences). Ilmu-ilmu alam dibagi menjadi dua kelompok yaitu ilmu alam (the physical sciences) dan ilmu hayat (the biological sciences). Ilmu alam ialah ilmu yang mempelajari zat yang membentuk alam semesta sedangkan ilmu hayat mempelajari makhluk hidup di dalamnya. Ilmu alam kemudian bercabang lagi menjadi fisika (mempelajari massa dan energi), kimia (mempelajari substansi zat), astronomi (mempelajari benda-benda langit dan ilmu bumi (the earth sciences) yang mempelajari bumi kita.