วิทยาศาสตร์เชิงแนวคิดคือความเข้าใจในแนวคิดพื้นฐานที่รองรับความคิดทางวิทยาศาสตร์ ความคิดเหล่านี้สร้างขึ้นจากการวิจัยและการศึกษาทางวิทยาศาสตร์ขั้นสูงเพื่อให้มีความคิดเชิงนามธรรมและซับซ้อนมากขึ้น นักการศึกษาที่เกี่ยวข้องกับความรู้ทางวิทยาศาสตร์มักให้ความสำคัญกับวิทยาศาสตร์แนวความคิดเพื่อจัดหาเครื่องมือที่นักเรียนสามารถใช้ได้ตลอดชีวิตแม้ว่าพวกเขาจะไม่ได้ประกอบอาชีพในสาขาวิทยาศาสตร์ก็ตาม สาขานี้ยังเป็นหัวข้อที่น่าสนใจสำหรับนักปรัชญานักประวัติศาสตร์และคนอื่น ๆ ที่สนใจธรรมชาติของความคิดและการสอบถามทางวิทยาศาสตร์
ในทางตรงกันข้ามวิทยาศาสตร์ขั้นตอนจะแนะนำให้ผู้คนรู้จักวิธีการและการทดลองที่เฉพาะเจาะจง นักเรียนจำเป็นต้องเข้าใจแนวคิดเพื่อนำไปใช้กับขั้นตอนและไม่ได้รับประโยชน์จากการวิจัยและการทดลองหากพวกเขาไม่เข้าใจความคิดพื้นฐาน ตัวอย่างเช่นครูอาจต้องการให้นักเรียนทดลองปลูกต้นไม้ในสภาพต่าง ๆ ซึ่งเป็นกิจกรรมขั้นตอน ก่อนอื่นนักเรียนต้องเข้าใจพื้นฐานของชีววิทยาพืชและหัวข้อต่าง ๆ เช่นการสังเคราะห์ด้วยแสงวิทยาศาสตร์แนวคิดที่อธิบายว่าทำไมการทดลองจึงต้องดำเนินการ
ผู้สอนสามารถแนะนำนักเรียนเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์เชิงแนวคิดตั้งแต่อายุยังน้อย ครูอาจสาธิตว่าสิ่งต่าง ๆ รอบห้องเรียนและพื้นที่ใกล้เคียงมีรากฐานทางวิทยาศาสตร์และสามารถให้ข้อมูลที่กระตุ้นให้นักเรียนแสวงหาความรู้เพิ่มเติม ยกตัวอย่างเช่นหัวข้อสภาพอากาศสามารถพูดคุยในบริบททางวิทยาศาสตร์เพื่อสอนนักเรียนเกี่ยวกับอุตุนิยมวิทยาและนักวิทยาศาสตร์การวิจัยเชิงปฏิบัติเพื่อคาดการณ์และสำรวจสภาพอากาศ ความรู้นี้สามารถขยายได้ในขณะที่นักเรียนสำรวจวิชาเคมีฟิสิกส์และหัวข้อขั้นสูงเพิ่มเติม
แนวคิดการทำความเข้าใจเป็นส่วนสำคัญของการเรียนรู้ในมนุษยศาสตร์เช่นเดียวกับวิทยาศาสตร์ นักเรียนที่มีพื้นฐานด้านวิทยาศาสตร์เชิงแนวคิดอย่างละเอียดสามารถเรียนรู้ที่จะนำแนวคิดไปใช้กับหัวข้อใหม่ที่น่าสนใจและอาจจะสามารถคิดเชิงทฤษฎีและนามธรรมได้มากขึ้น สิ่งนี้อาจเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการคิดเชิงสร้างสรรค์ในสภาพแวดล้อมห้องเรียนซึ่งนักเรียนจะต้องสามารถรวบรวมกลุ่มความรู้เพื่อก้าวสู่ความสำเร็จในการศึกษาวิทยาศาสตร์ การเน้นวิทยาศาสตร์แนวความคิดเป็นเครื่องมือสำหรับการทำสิ่งนี้
วิทยาลัยและมหาวิทยาลัยบางแห่งมีแผนกวิทยาศาสตร์เชิงแนวคิดที่สำรวจต้นกำเนิดของความคิดทางวิทยาศาสตร์และปรัชญาที่อยู่เบื้องหลังแนวทางประวัติศาสตร์และวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ โปรแกรมเหล่านี้ดูแนวคิดพื้นฐานที่อยู่เบื้องหลังการวิจัยทางวิทยาศาสตร์และค้นหาวิธีการใหม่ ๆ ในการขยายพวกเขา การทำความเข้าใจปรัชญาวิทยาศาสตร์สามารถช่วยให้นักวิจัยเข้าใจการวิจัยทิศทางที่อาจเกิดขึ้นในอนาคต นอกจากนี้ยังอาจเป็นสิ่งสำคัญสำหรับคณะกรรมการจริยธรรมและการทบทวนย้อนหลังของการวิจัยและทัศนคติทางวิทยาศาสตร์เพื่อทำความเข้าใจว่าผู้คนคิดอย่างไรเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์และทำไมพวกเขาถึงเข้าใจโลกในแบบที่พวกเขาทำ
