สามระดับของวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ

วิทยาศาสตร์ธรรมชาติเป็นศัพท์เฉพาะที่ใช้อธิบายพื้นที่ย่อยหลายๆ ด้านในวิทยาศาสตร์ รวมถึงประเด็นที่เกี่ยวข้อง พลังงาน และวิธีที่สิ่งเหล่านี้ตอบสนองและเปลี่ยนแปลงซึ่งกันและกัน ในวิทยาลัยต่างๆ ทั่วสหรัฐอเมริกา แผนกวิทยาศาสตร์ธรรมชาติมักมีโครงสร้างในรูปแบบสหวิทยาการ โดยดึงมาจากสาขาวิทยาศาสตร์มากมาย และบางครั้งก็เป็นคณิตศาสตร์ด้วย อย่างไรก็ตาม โดยทั่วไปแล้ว วิทยาศาสตร์ธรรมชาติสามารถแบ่งออกเป็นสามประเภทหลัก: ชีววิทยา เคมี และฟิสิกส์ สิ่งเหล่านี้แต่ละข้อเป็นวินัยในการศึกษาในสิทธิของตนเอง แต่ก็มีหลายส่วนย่อยภายในแต่ละส่วน

ชีววิทยามุ่งเน้นไปที่ชีวิตในทุกรูปแบบ ไม่ว่าจะเป็นมนุษย์ สัตว์ พืช และสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ชีววิทยายังสามารถแบ่งออกเป็นส่วนๆ ที่น่าสนใจ เช่น ชีววิทยาระดับโมเลกุลและเซลล์ ชีววิทยามนุษย์ นิเวศวิทยาและชีววิทยาวิวัฒนาการ ชีววิทยาพัฒนาการ จุลชีววิทยา และภูมิคุ้มกันวิทยา พื้นที่ย่อยเหล่านี้ให้แนวทางที่แคบกว่าสำหรับนักเรียนในการมุ่งเน้นทักษะและการศึกษา แม้ว่าวิทยาลัยส่วนใหญ่จะมีข้อกำหนดหลักที่จำเป็นสำหรับวิชาเอกชีววิทยาทั้งหมดให้สำเร็จ แกนกลางนี้จะรวมถึงหลักสูตรชีววิทยาตลอดจนชั้นเรียนเคมีและฟิสิกส์เพื่อจบหลักสูตรวิทยาศาสตร์

เคมีเป็นอีกสาขาวิชาหนึ่งที่สำคัญในวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ และเช่นเดียวกับชีววิทยา มีหมวดหมู่ย่อยที่น่าสังเกตอยู่สองสามหมวด เคมีอินทรีย์ วิเคราะห์ และฟิสิกส์เป็นสามส่วนนี้ นอกเหนือจากข้อกำหนดระดับแกนกลางแล้ว วิชาเอกเคมีจะรวมอยู่ในชั้นเรียน เช่น เคมีเชิงปริมาณ เคมีอนินทรีย์ ชีวเคมีระดับเซลล์ และการวิเคราะห์ด้วยเครื่องมือ ซึ่งเกี่ยวข้องกับทฤษฎีและการใช้สารเคมี เครื่องมือ ผลการเรียนรู้ที่สำคัญในการศึกษาวิชาเคมี ได้แก่ การแก้ปัญหาและการอธิบายปัญหา การแสดงทักษะในห้องปฏิบัติการ การนำเสนอผลงาน และการทำความเข้าใจทฤษฎีและการปฏิบัติทางเคมี

ฟิสิกส์เกี่ยวข้องกับกฎธรรมชาติและคุณสมบัติของสสารประเภทต่างๆ วิทยาศาสตร์ธรรมชาติในสาขานี้ครอบคลุมหัวข้อย่อยที่หลากหลาย รวมถึงอิเล็กทรอนิกส์ ทัศนศาสตร์และคลื่น สนามแม่เหล็ก อุณหพลศาสตร์ และฟิสิกส์ควอนตัม นักศึกษาในโครงการฟิสิกส์จะสำรวจสิ่งเหล่านี้ทั้งหมด และจะเข้าร่วมในโครงการวิจัยเพื่อรับประสบการณ์ตรงในสาขานี้ ฟิสิกส์ใช้วิชาคณิตศาสตร์เป็นหลัก และแคลคูลัสมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่ง

นอกจากชีววิทยา เคมี และฟิสิกส์แล้ว วิทยาศาสตร์ธรรมชาติยังรวมถึงสาขาวิชาชีวเคมี วิทยาการคอมพิวเตอร์ ธรณีวิทยา คณิตศาสตร์ และจิตวิทยาด้วย สาขาย่อยเหล่านี้มักแสดงที่วิทยาลัยที่มีแผนกวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ เนื่องจากสาขาย่อยเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการศึกษาเรื่อง พลังงาน และองค์ประกอบอื่นๆ ของโลกธรรมชาติด้วย ในฐานะที่เป็นส่วนหนึ่งของกลุ่มส่วนรวม สาขาวิชาเหล่านี้มักจะทับซ้อนกัน โดยที่นักเรียนดึงมาจากหลายพื้นที่เพื่อจบหลักสูตรการศึกษาของตน ตัวอย่างเช่น นักศึกษาชีวเคมีจะพบว่าตนเองกำลังเรียนวิชาคณิตศาสตร์หลายวิชา และนักศึกษาจิตวิทยามักจะเรียนหลักสูตรในสาขาย่อยทางชีววิทยา เช่น กายวิภาคศาสตร์และสรีรวิทยา