Luonnontieteiden kolme tasoa

Luonnontiete on sateenvarjo, jota käytetään kuvaamaan useita tieteen osa-alueita, mukaan lukien kaikki, jotka koskevat ainetta, energiaa ja miten ne reagoivat ja muuttuvat keskenään. Yliopistoissa eri puolilla Yhdysvaltoja luonnontieteiden osastot on usein rakennettu poikkitieteelliseen muotoon, joka perustuu lukuisiin tieteen ja joskus jopa matematiikan aloihin. Luonnontieteet voidaan kuitenkin yleensä jakaa kolmeen pääluokkaan: biologia, kemia ja fysiikka. Jokainen näistä on itsenäinen tieteenala, mutta kummassakin on myös useita suuralueita.

Biologia keskittyy elämään kaikissa muodoissaan - ihmisiin, eläimiin, kasveihin ja muihin organismeihin. Biologia voidaan myös jakaa erillisiin kiinnostuksen kohteisiin, kuten molekyyli- ja solubiologia, ihmisen biologia, ekologia ja evoluutiobiologia, kehitysbiologia, mikrobiologia ja immunologia. Nämä suuralueet tarjoavat kapeamman lähestymistavan opiskelijoille keskittyä taitoihinsa ja opintoihinsa, vaikka useimmilla korkeakouluilla on ydinvaatimus, joka tarvitaan kaikkien biologian pääaineiden suorittamiseen. Tämä ydin sisältää biologian kursseja sekä kemian ja fysiikan luokkia tiedeohjelman täydentämiseksi.

Kemia on toinen merkittävä alue luonnontieteissä, ja biologian tavoin on muutama merkittävä alaluokka. Orgaaninen, analyyttinen ja fysikaalinen kemia ovat kolme näistä alueista. Perustutkintovaatimusten lisäksi kemian pääaineet upotetaan luokkiin, kuten kvantitatiivinen kemia, epäorgaaninen kemia, solubiokemia ja instrumentaalianalyysi, joka käsittelee kemian teoriaa ja käyttöä välineet. Kemian tutkimuksen tärkeimpiä oppimistuloksia ovat ongelmien ratkaiseminen ja selittäminen, laboratoriotaitojen osoittaminen, tulosten esittäminen ja kemiallisten teorioiden ja käytäntöjen ymmärtäminen.

Fysiikka koskee luonnon lakeja ja erityyppisten aineiden ominaisuuksia. Tämä luonnontieteiden alue kattaa laajan valikoiman osa-alueita, mukaan lukien elektroniikka, optiikka ja aallot, magnetismi, termodynamiikka ja kvanttifysiikka. Fysiikan ohjelman opiskelijat tutkivat näitä kaikkia ja osallistuvat myös tutkimusprojekteihin saadakseen käytännön kokemusta tieteenalasta. Fysiikka hyödyntää myös voimakkaasti matematiikkaa, ja laskennalla on erityisen suuri rooli.

Biotieteen, kemian ja fysiikan lisäksi luonnontieteisiin kuuluu myös biokemian, tietojenkäsittelytieteen, geologian, matematiikan ja psykologian opintoalueita. Näitä osa-alueita edustaa usein korkeakouluissa, joissa on luonnontieteellinen osasto, koska niihin sisältyy myös aineen, energian ja muiden luonnonmaailman elementtien tutkiminen. Osana kollektiivista ryhmää nämä tieteenalat ovat usein päällekkäisiä, ja opiskelijat vetävät opintojaan useilta alueilta. Esimerkiksi biokemian opiskelijat joutuvat ottamaan useita matematiikkatunteja, ja psykologian opiskelijat suorittavat usein kursseja biologian osa-alueilla, kuten anatomiassa ja fysiologiassa.