자연과학은 일반적으로 자연현상을 연구대상으로 하는 학문의 총칭으로 인간의 자연 관련을 포함한, 유기적, 무기적 자연에 관한 과학들 전체를 말하며(한국철학사상연구회, 1997: 1103), 인간이 주체가 되어 자연의 여러 현상을 경험함으로써 자연의 규칙성을 체계화시킨 보편적 법칙과 조직된 지식의 체계를 의미한다(이영업, 2001: 17). 또한 자연과학은 과거의 자연현상이 재현가능하다는 특성에 따라 실험이 가능하고, 정밀한 수리적 방법으로 현상들 사이에 함수관계를 확정할 수 있는 등 방법 면에서 특징이 있다(두산동아백과, 2001:1201).
넓은 의미에서 과학은 철학까지 포함하여 인간의 사고행위를 학문적으로 체계화시킨 것이라고까지 할 수 있으나, 좁은 의미에서의 과학은 경험과학 내지는 자연과학을 말하며 자연계의 끊임없이 변화하고 있는 제반 자연현상을 연구대상으로 하여 관찰하고, 경험적 사실을 기준으로 거기에서 발생하는 보편적인 규칙성을 찾아내어 그들 사이에 존재하는 관계를 몰가치적ㆍ논리적ㆍ조직적ㆍ체계적인 이론으로 확립하여, 이를 기초로 새로운 사실을 예측하고 확인하는 경험과학을 자연과학이라고 한다. 자연과학은 과학적인 사고방식 즉, 과학적 지식을 획득하고 활용하는 것으로부터 시작된다고 할 수 있으며 이러한 과학적 지식은 논리적ㆍ합리적ㆍ체계적ㆍ통일적ㆍ개괄적ㆍ방법적ㆍ객관적이어야 하며, 과학적인 이론으로 확립되기 위해서는 이론을 구성하는 정리 사이에 논리적 연관성을 가진 체계이어야 하며, 확인할 수 있고 논증될 수 있어야 한다(이영업, 2001: 17).
자연과학의 고유한 분야로는 크게 물리학·화학·생물학·천문학·지학이 있다.
그 중 지학은 지질학·지구물리학·지구화학·지리학 등으로 다시 분류된다. 이들 분과를 정리하기 위해 콩트 이래 독립과 의존, 단순과 복잡 사이의 관계로 배열하려는 제창도 있었지만, 자연현상의 일반적 원리를 다루는 분과와 개체들을 대상으로 하는 분과가 있는가 하면, 두 요소와 혼합된 분과도 있어서, 분과 간의 직선적인 배열은 사실상 곤란하다. 이들 큰 분과는 다시 세분되거나 크고 작은 분과들의 배합으로 이루어지는 것도 있다. 이때 한쪽 분과가 동시에 다른 분과의 연구대상의 분석수단으로써의 방법을 뜻하는 수도 있다. 새로운 분과는 때로는 기존 분과의 경계영역에서 생긴다. 물리화학이라든지 생물물리학이 그 두드러진 예이다. 최근에는 연구대상에 따른 분류보다는 연구 방법 또는 방법론의 차이에 따라 그 과학을 특징짓고 있다는 생각이 지배적이다.
연구에는 실험설비가 필요한 까닭에 그 연구는 대부분 대학이나 연구소에서 이루어지며, 또 종합적인 협력연구가 필요하게 되어 기술까지 포함시켜서 중요한 연구과제는 거대과학으로 바뀌고 있다.
이상과 같은 자연과학에 대한 정의를 정리해 볼 때 이 연구에서의 자연과학은 자연을 대상화하고 자연에 대하여 관찰과 실험을 가하며, 그 성과를 언표의 형식에 따라 객관적으로 표현하는 학문으로 정리할 수 있다(장상호, 1997: 519).
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