Sains dapat didefinisikan secara berbeda oleh setiap orang. Martin, dkk (2005: 10), mendefinisikan sains sebagai “organized body of knowledge” yang diperoleh melalui metode ilmiah yaitu (1) mengidentifikasi masalah; (2) menguji data; (3) mengajukan hipotesis; (4) melakukan eksperimen; dan (5) membuat kesimpulan. Menurut pendapat ini sains merupakan kumpulan pengetahuan yang ditata secara rapi yang berawal dari ditemukannya permasalahan dan kemudian berusaha untuk memecahkan masalah tersebut dengan mengumpulkan informasi-informasi yang berkaitan.
Menurut Hungerford & Trudi (1990: 13-14), sains adalah (1) informasi yang diperoleh melalui metode empiris; (2) informasi yang diperoleh melalui penyelidikan yang telah ditata secara logis dan sistematis; dan (3) suatu kombinasi proses berpikir kritis yang menghasilkan informasi yang dapat dipercaya dan valid. Menurut pandangan di atas, sains mengandung dua elemen utama, yaitu sains sebagai proses dan sains sebagai produk. Sains sebagai proses merupakan rangkaian kegiatan ilmiah atau hasil-hasil observasi terhadap fenomena alam untuk menghasilkan pengetahuan ilmiah yang lazim disebut produk sains. Sains sebagai produk meliputi fakta, konsep, prinsip, generalisasi, teori, hukum-hukum, dan model.
Menurut Trowbridge dan Bybee (2000: 80), sains merupakan representasi dari suatu hubungan dinamis yang mencakup lima faktor utama, yaitu: scientific knowledge, scientific methods, societal issues, personal needs, and career awareness”. Menurut pandangan ini, pengertian sains lebih luas dibandingkan dengan yang dikemukakan Hungerford dan Trudi. Trowbridge dan Bybee memandang sains tidak hanya sekedar proses dan metode serta body of scientific knowledge dan penggunaan metode ilmiah semata-mata, tetapi juga menganggap bahwa sains mengandung nilai-nilai. Sains adalah sekumpulan nilai dan prinsip yang dapat menjadi petunjuk bagi sesorang untuk bersikap dan bertingkah laku di dalam masyarakat.
Menurut Collette & Chiappetta (1993: 30), sains sebagai “a way of thinking, a way of investigation, and a body of knowledge”. Pandangan ini memberikan gambaran yang jelas tentang definisi sains yaitu aktivitas mental seseorang yang dapat dicirikan melalui pikiran yang dihasilkan oleh orang tersebut. Aktivitas mental tersebut meliputi cara berpikir, cara menginvestigasi, dan pandangan terhadap sains sebagai kumpulan pengetahuan.
Carin dan Sund (1980: 2) mendefinisikan sains sebagai berikut:
“.....science is a human activity that has evolved as an intellectual tool to facilitate describing and ordering the environment. Once one concepts the idea that science does not exist in any other realm but the mind. ....”
Menurut Carin dan Sund, sains adalah aktivitas manusia yang melibatkan kemampuan intelektualnya untuk menggambarkan keteraturan lingkungan alam. Sains memiliki tiga elemen utama yaitu sikap, proses atau metode, dan produk. Sains merupakan aktivitas seseorang yang dapat dicirikan melalui cara berpikir yang terjadi pada diri orang tersebut. Kerja mental dari diri ilmuwan menggambarkan keingintahuan seseorang dan keinginan untuk memahami gejala alam. Ilmuwan-ilmuwan memiliki sikap, keyakinan, dan nilai-nilai yang mendorong mereka untuk menjawab pertanyaan dan memecahkan persoalan-persoalan. Sains sebagai suatu cara berpikir merupakan aktivitas mental seseorang yang dapat ditunjukkan dalam bentuk keyakinan, keingin tahuan, imajinasi, penalaran, dan pengujian diri.
Sains sebagai suatu cara menginvestigasi mengilustrasikan banyak pendekatan dalam mengonstruksi pengetahuan. Sains sebagai suatu cara menginvestigasi merupakan keterampilan proses yang dimiliki seseorang dalam memahami objek atau alam semesta. Proses investigasi merupakan proses mental dalam diri seseorang yang mencakup kegiatan mengamati, mengklasifikasi, menggunakan hubungan, menggunakan angka, mengukur, menginferensi, memprediksi, mendefinisikan secara operasional, merumuskan model, mengontrol variabel, menginterpretasi data, mengajukan hipotesis, dan melakukan eksperimen.
Kumpulan pengetahuan hasil dari disiplin ilmu menggambarkan hasil kreatif dari penemuan manusia. Kumpulan pengetahuan tersebut dapat diorganisasikan dalam bidang fisika, biologi, kimia, astronomi, dan lain-lain. Bentuk atau model isi sains dapat berupa fakta-fakta, konsep-konsep, prinsip dan hukum, teori-teori, dan model-model.
Dari beberapa pendapat di atas dapat disimpulkan bahwa sains merupakan aktivitas mental dan fisik manusia melalui proses investigasi yang sistematis dalam memperoleh informasi-informasi yang dapat menggambarkan keteraturan alam semesta. Hasil investigasi yang sistematis tersebut diperoleh pengetahuan berupa fakta-fakta, konsep-konsep, prinsip-prinsip, hukum, dan model.
