Sains berasal dari bahasa latin scientia yang berarti pengetahuan.Namun pernyataan ini terlalu luas dalam penggunaannya sehari-hari. Dalam arti sempit sains adalah disiplin ilmu yang terdiri dari physical sciences (ilmu fisik) dan life sciences (ilmu biologi). Termasuk physical sciences adalah ilmu-ilmu astronomi, kimia, geologi, mineralogi, meteorology, dan fisika, sedangkan life science meliputi biologi (anatomi, fisiologi, zoology, sitologi, embriologi, mikrobiologi).
Istilah sains secara khusus sebagai Ilmu Pengetahuan Alam sangat beragam. Conant mendefinisikan sains sebagai suatu deretan konsep serta skema konseptual yang berhubungan satu sama lain, dan tumbuh sebagai hasil eksperimentasi dan observasi,serta berguna untuk diamati dan dieksperimentasikan lebih lanjut. Carin & Sund (1989) mendefinisikan sains adalah suatu sistem untuk memahami alam semesta melalui observasi dan eksperimen yang terkontrol. Trowbridge & Byebee (1986: 38) mendefinisikan sains sebagai berikut: "
Science is a body of knowledge, formed by a process of continuous inquiry, and encompassing the people who are enganged in the scientific enterprice".Berdasarkan pada definisi tersebut, karakteristik sains yang khas adalah sains ditempuh melalui berbagai proses penyelidikan secara berkelanjutan, yang berkontribusi dengan berbagai cara untuk membentuk sistem yang unik. Berdasarkan pada definisi tersebut, karakteristik sains yang khas adalah sains ditempuh melalui berbagai proses penyelidikan secara berkelanjutan, yang berkontribusi dengan berbagai cara untuk membentuk sistem yang unik.
Nash dalam bukunya The Nature of Science menyatakan bahwa "Science is a way of looking at the world". Sains dipandang sebagai suatu cara atau metode untuk dapat mengamati sesuatu, dalam hal ini adalah dunia. Selanjutnya Nash mengemukakan bahwa cara memandang sains terhadap sesuatu itu berbeda dengan cara memandang biasa atau cara memandang filosof misalnya. Cara memandang sains bersifat analisis, melihat sesuatu secara lengkap dan cermat serta dihubungkan antara satu fenomena dengan fenomena yang lain sehingga secara keseluruhannya membentuk suatu perspektif yang baru tentang objek yang diamati. Lebih lanjut ia menandaskan bahwa "the whole science is nothing more than a refinement of everyday thinking". Kalimat tersebut maksudnya adalah metode berpikir atau pola pikir sains tidak sama dengan pola pikir sehari-hari, di mana berpikirnya harus menjalani"refinement" sehingga cermat dan lengkap. J.D.Bernal menyarankan untuk memahami sains haruslah melalui pemahaman dari berbagai segi atau aspek dari sains seutuhnya (tidak hanya dari satu aspek saja). Ia menonjolkan adanya 5 aspek yaitu:
1. Sains sebagai institusi
Institusi di sini artinya adalah suatu lembaga imaginer, kelembagaan dari bidang profesi tertentu. Misalnya orang bertanya "anda bekerja di mana?", maka orang yang ditanya itu menjawab "di bidang sains". Bidang sains memang baru muncul abad ke 20 dan diakui eksistensinya karena kenyataannya telah ada beribu manusia menggantungkan hidupnya pada bidang ini. Sains memiliki ciri khusus; kalau bidang lain (kedokteran, hokum, dan sebagainya) berhadapan langsung dengan masyarakat, tetapi bidang sains cenderung memisahkan diri dari masyarakat umum. Ilmuwan bekerja di laboratorium dengan alat-alat yang asing bagi masyarakat, membuat hitung-hitungan yang hanya bisa dimengerti mereka, seolah-olah mereka memiliki bahasa khusus yang hanya dimengerti oleh rekan-rekan seprofesinya. Karena ciri khusus itulah maka orang cepat mengetahui bahwa itu sains, tetapi jika ditanya apa itu sains maka sebagaian besar tidak mengetahui karena memang tidak mengerti apa yang dilakukan oleh para ilmuwan. Maka jawabnya adalah "sains itu ya apa yang dikerjakan oleh ilmuwan" atau "science is what scientist do" sebagaimana dikemukakan Bernal.
2. Sains sebagai metode
Hal ini berkebaikan dengan sains sebagai institusi yang merupakan sesuatu yang nyata dan dapat dilihat hubungannya dengan masyarakat. Sains sebagai suatu metode adalah suatu hal yang abstrak, yang merupakan konsepsi. Konsepsi metode sains itu sendiri tidaklah tetap karena pegertiannya berkembang sesuai dengan perkembangan sejarah. Jadi metode sains merupakan suatu proses yang terus berubah. Metode sains terdiri dari sejumlah kegiatan, baik mental maupun manual, termasuk di dalamnya adalah observasi, eksperimentasi, klasifikasi, pengukuran, dan sebagainya. Metode sains juga melibatkan teori-teori hipotesis serta hukum-hukum.
3. Sains sebagai kumpulan pengetahuan
Sains dapat dipandang sebagai suatu body of knowledge yang terus tumbuh, tidak statis. Kumpulan pengetahuan sains tidak sama seperti agama ataupun kesenian. Agama berkenaan dengan pelestarian suatu kebenaran yang bersifat mutlak, sedangkan seni bersifat individual. Perbedaan dengan sains adalah kebenaran sains tidak bersifat mutlak karena kebenaran sains diperiksa oleh orang lain atau diulang observasinya, dan jumlahnya pun selalu berkembang. Sains sebagai kumpulan pengetahuan mengacu pada kumpulan berbagai konsep sains yang sangat luas. Sains dipertimbangkan sebagai akumulasi berbagai pengetahuan yang telah ditemukan sejak zaman dahulu sampai penemuan pengetahuan yang baru.pengetahuan tersebut berupa fakta, konsep, teori, dan generalisasi yang menjelaskan tentang alam.
4. Sains sebagai faktor pengembang produksi
Dari kacamata manusia sekarang perkembangan teknologi dimasa lalu sangat lambat. Dalam dua abad setelah revolusi industri, terjadi perubahan pada kehidupan manusia yang jauh lebih besar dan berdampak luas dari pada peradaban manusia sebelumnya. Derap perubahan yang cepat itu disebabkan oleh kemajuan umat manusia yang dicerminkan oleh kemajuan teknologi yang makin bersandar pada sains. Kemajuan dalam penguasaan sains meningkatkan kemajuan teknologi. Sebaliknya taraf penguasaan teknologi yang maju akan meningkatkan penguasaan sains lebih lanjut. Sains dan teknologi saling membutuhkan karena sains tanpa teknologi bagaikan pohon tak berbuah, sedang teknologi tanpa sains bagaikan pohon tak berakar (science without technology has no fruit, technology without science has no root) (Zen, 1981: 10). Dewasa ini kedua kata itu sudah diucapkan dalam "satu-nafas", yaitu Iptek atau science and technology.
5.Sains sebagai salah satu faktor yang mempengaruhi kepercayaan dan sikap.
Ada dua pilar yang menopang sains yaitu observasi dan konseptualisasi. Sains berhubungan dengan fakta dan bukan dengan pertimbangan nilai-nilai. Value judgements tidak terletak dalam wewenang sains. Sifat dari sains adalah bebas nilai, obyektif, dan netral. Lain halnya dengan teknologi, sekalipun pada dasarnya netral, dalam situasi tertentu dapat tidak netral lagi karena mengandung potensi merusak dan potensi kekuasaan. Hal ini sangat wajar karena teknologi paling banyak diterapkan pada sistem produksi yang dipengaruhi oleh sistem ekonomi, politik, dan sosial-budaya. Di sinilah pentingnya penerapan nilai-nilai moral pada sains dan teknologi, yang merupakan wewenang dari teologi, filsafat, dan agama. Hubungan antara sains dan teknologi dengan agama ialah bahwa sains dan teknologi membutuhkan moral-guidence (bimbingan moral). Science without religion is blind, and religion without science is lame (Zen, 1981: 11). Penciptaan sistem-sistem melalui upaya-upaya teknologis dapat menghasilkan sistem-sistem yang memperbaiki tata kehidupan masyarakat, tetapi dapat pula menciptakan sistem-sistem yang justru mengganggu bahkan menghancurkan tata-kehidupan (Sasmojo, 1985: III-3). Penyelesaian suatu persoalan dengan teknologi akan selalu membawa bibit persoalan baru. Persoalan baru tersebut pada suatu waktu pasti akan menjadi persoalan utama yang membutuhkan sutu penyelesaian pula. Penyelesaian tersebut biasanya dilakukan dengan teknologi yang setingkat lebih tinggi. Fenomena dialektika perkembangan teknologi tersebut akan berulang lagi, demikian seterusnya. Oleh sebab itu sains sangat penting untuk diterapkan.
Sains tidak hanya merupakan kumpulan pengetahuan saja. Cain & Evans (Nuryani Y. Rustaman, dkk. 2003: 88) menyatakan sains mengandung empat hal, yaitu: konten atau produk, proses atau metode, sikap dan teknologi. Jika sains mengandung empat hal tersebut, maka  ketika belajar sains pun siswa perlu mengalami keempat hal tersebut. Dalam pembelajaran sains, siswa tidak hanya belajar produk saja, tetapi juga harus belajar aspek proses, sikap, dan teknologi agar siswa dapat benar-benar memahami sains secara utuh. Sejalan dengan pemikiran tersebut, pembelajaran sains merupakan sesuatu yang harus dilakukan oleh siswa bukan sesuatu yang dilakukan pada siswa sebagaimana yang dikemukakan National Science Educational Standart(1996: 20) bahwa "Learning science is an active process. Learning science is something student to do, not something that is done to them". Dengan demikian, dalam pembelajaran sains siswa dituntut untuk belajar aktif yang terimplikasikan dalam kegiatan secara fisik ataupun mental, tidak hanya mencakup aktivitas hands-on tetapi juga minds-on.
Penemuan dan pembaruan (invention and innovation) menyebabkan berkembangnya peradaban manusia. Kemajuan teknologi telah meningkatkan manusia ke taraf peradaban yang lebih tinggi. Selanjutnya peradaban yang lebih tinggi mendorong ditemukannya teknologi yang lebih canggih. Bangsa yang maju teknologinya dan kuat basis sainsnya mempunyai potensi berkembang dengan percepatan pembangunan yang lebih tinggi dibandingkan yang masih tertinggal. Hal ini dapat dilihat dari gejala makin jauhnya negara-negara maju meninggalkan negara-negara berkembang. Sekarang ini peradaban modern sudah diidentikan dengan peradaban Barat. Ilmu pengetahuan dan teknologi modern berasal dari Barat. Peradaban industrial dan informasi (industrial and information civilization) sekarang ini adalah peradaban Barat. Negara-negara Asia yang baru maju, bisa maju karena belajar serta mengadopsi sains dan teknologi yang bersumber dari Barat.Salah satu faktor penyebab perubahan sistem dalam masyarakat adalah dari institusi yang amat penting dan besar pengaruhnya yaitu negara atau kekuasaan politik. Institusi politik ini adalah juga wujud kebudayaan yang pada gilirannya sangat mempengaruhi wujud dan perkembangannya. Contohnya adalah kemunduran Cina yang berbarengan dengan tampilnya dinasti Ming yang bersifat sangat represif dan inward looking. Penyebab lain yang bersifat menghambat penyaluran bakat dan energi ke arah yang kreatif adalah sifat ketertutupan masyarakat serta pertentangan yang menyebabkan perpecahan. Yang amat berpengaruh dalam pada perkembangan peradaban Barat adalah berkembangnya kreativitas dan inovasi melalui perkembangan demokrasi. Perkembangan sains dan teknologi yang pesat di dunia Barat berjalan bersamaan dengan perkembangan demokrasinya. Negara yang akhirnya menjadi paling kuat ekonomi dan teknologinya yaitu amerika Serikat, dilahirkan di atas landasan demokrasi. Dari pengalaman sejarah ilmu pengetahuan dan teknologi bangsa-bangsa di dunia dapat dilihat betapa eratnya kaitan antara demokrasi, kreativitas, dan kemajuan ekonomi (Kartasasmita, 1996: 268-273).
Dana riset di Indonesia ternyata cukup besar. Tahun depan dana riset yang bersumber dari APBN mencapai Rp 23 triliun. dana riset tersebut mampu membiayai 15 ribu proyek penelitian, Persoalannya adalah dana tersebut tersebar di banyak kementerian dan lembaga pemerintah nonkementerian (LPNK). Saat ini ada sembilan fokus riset pemerintah antara lain di bidang energi, pangan, kesehatan, dan transportasi publik, salah satu penopang kegiatan riset adalah perguruan tinggi,perguruan tinggi negeri maupun swasta dan juga kebijakan politik yang baik untuk mendorong berkembangnya IPTEK di NKRI, sehingga dapat meningkatkan daya saing bangsa. Inovasi yang terus-menerus sangat dibutuhkan sehingga NKRI dapat dikenal baik nasional maupun internasional, termasuk peningkatan Hak Paten baik nasional dan internasional,titik akhir menjadikan bangsa Indonesia,bangsa yang besar,negara maju dan sejahtera di masa mendatang. Jika tidak didukung oleh kebijakan politik, dana riset, sumber daya alam dan sumber daya manusia akan menjadi sia-sia. Oleh sebab itu, sebuah harapan ditujukan pada legislatif untuk agar dapat mendukung perkembangan IPTEKS di Indonesia sehingga menjadi tuan rumah di negara sendiri maupun macan di luar NKRI.
