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Ciencias naturales, ciencias de la naturaleza, ciencias físico-naturales o ciencias experimentales son aquellas ciencias que tienen por objeto el estudio de la naturaleza siguiendo la modalidad del método científico conocida como método experimental. Estudian los aspectos físicos, y no los aspectos humanos del mundo. Así, como grupo, las ciencias naturales se distinguen de las ciencias sociales o ciencias humanas (cuya identificación o diferenciación de las humanidades y artes y de otro tipo de saberes es un problema epistemológico diferente). Las ciencias naturales, por su parte, se apoyan en el razonamiento lógico y el aparato metodológico de las ciencias formales, especialmente de las matemáticas, cuya relación con la realidad de la naturaleza es menos directa (o incluso inexistente).

A diferencia de las ciencias aplicadas, las ciencias naturales son parte de la ciencia básica, pero tienen en ellas sus desarrollos prácticos, e interactúan con ellas y con el sistema productivo en los sistemas denominados de investigación y desarrollo o investigación, desarrollo e innovación (I+D e I+D+I).

No deben confundirse con el concepto más restringido de ciencias de la tierra o geociencia.

l estudio de las ciencias naturales prepara a los estudiantes para resolver inquietudes relacionadas con los procesos físicos, químicos, biológicos y ambientales constitutivos de las formas de vida de las que hacemos parte, y se sirve del método científico, en pro de la transformación creativa y sostenible de su calidad de vida.

Los estudiantes de ciencias naturales aprenden un lenguaje descriptivo y analítico que les posibilita incorporar y comprender conocimientos adquiridos en el estudio de la naturaleza, a lo largo de la historia de la humanidad, para maravillarse con su complejidad y belleza profunda y asumir una posición crítica y comprometida frente a la problemática ambiental. Un lenguaje que a la vez motiva su curiosidad, desarrolla su agudeza perceptiva y promueve sus competencias prácticas, comunicativas, analíticas, argumentativas y valorativas.

Al realizar proyectos de investigación, el maestro de ciencias anima a los estudiantes a observar atenta y minuciosamente la realidad, los motiva a hacerse preguntas y a formular hipótesis a partir de su experiencia previa o inmediata; los lleva a realizar experimentos y pone a prueba conceptos, métodos y herramientas heredados de la historia del conocimiento científico (antes historia natural); los enseña a comprobar aciertos y a identificar errores; a socializar hallazgos y a demostrar resultados.

El placer estético que suscitan las obras de arte, así como la creación artística, dan lugar a un proceso de aprendizaje creativo y comprensivo de las ciencias naturales y del medio ambiente, en el que los estudiantes se involucran afectivamente, agudizan su sensibilidad y se sienten motivados a profundizar en la naturaleza representada en las obras; se motivan a soñar, indagar y a intuir posibilidades, a ir "dentro de lo que ven". Aprenden a ser y a hacer en un contexto cultural particular.