Penyelidikan ilmiah IPA melibatkan sejumlah proses yang harus dikuasai yaitu sebagai berikut.
1. Unsur Metode Ilmiah
Unsur metode ilmiah adalah pengulangan empat langkah berikut.
- Karakterisasi (pengamatan dan pengukuran).
- Hipotesis (penjelasan teoretis yang merupakan dugaan atas hasil pengamatan dan pengukuran).
- Prediksi (dedugasi logis dari hipotesis).
- Ekspresimen (pengujian atas semua hal di atas).
2. Karakteristik Metode Ilmiah
Beberapa karakteristik metode ilmiah sebagai berikut.
- Bersifat kritis, analistis, artinya metode menunjukkan adanya proses yang tepat untuk mengidenfikasi masalah dan menentukan metode untuk pemecahan masalah.
- Bersifat logis, artinya dapat memberikan argumentasi ilmiah. Kesimpulan yang dibuat secara rasional berdasarkan bukti-bukti yang tersedia.
- Bersifat objektif, artinya dapat dicontoh oleh ilmuan lain dalam studi yang sama dengan kondisi yang sama pula.
- Bersifat konseptual, artinya proses penelitian dijalankan dengan pengembangan konsep dan teori agar hasilnya dapat dipertanggungjawabkan.
- Bersifat empiris, artinya metode yang dipakai didasarkan pada fakta di lapangan.
3. Langkah-Langkah Metode Ilmiah
Langkah-Langkah metode ilmiah dimulai dari menyusun rumusan masalah, menyusun kerangka teori, merumuskan teori, melakukan eksperimen, mengolah dan menganalisis data, menarik kesimpulan, dan mempublikasikan hasil.
4. Menyusun Rumusan Masalah
Hal-hal yang harus diperhatikan sebagai berikut.
- Masalah menyatakan adanya keterikatan antara beberapa variabel atau lebih.
- Masalah tersebut merupakan masalah yang dapat diuji dan dapat dipecahkan.
- Masalah disusun dalam bentuk pertanyaan yang singkat, padat, dan jelas.
5. Menyusun Kerangka Teori
Mengumpulkan keterangan-keterangan dan informasi, baik secara teori maupun data-data fakta di lapangan. Dari keterangan dan informasi tersebut diperoleh penjelasan sementara terhadap permasalahan yang terjadi.
6. Penarikan Hipotesis
Hipotesis merupakan dugaan atau jawaban sementara terhadap suatu permasalahan. Penyusunan hipotesis dapat berdasarkan hasil penelitian sebelumnya yang pernah dilakukan oleh orang lain. Dalam penelitian, setiap orang berhak menyusun hipotesis.
7. Pengujian Hipotesis
Pengujian hipotesis dilakukan dengan cara menganalisis data. Data dapat diperoleh dengan berbagai cara, salah satunya melalui percobaan atau eksperimen. Percobaan yang dilakukan akan menghasilkan data berupa angka untuk memudahkan dalam penarikan kesimpulan.
Pengujian hipotesis juga berarti mengumpulkan bukti-bukti yang relevan dengan hipotesis yang diajukan untuk memperlihatkan apakah terdapat bukti-bukti yang mendukung hipotesis.
8. Mengomuikasikan
Hasil penelitian harus dapat dikomunikasikan, baik secara lisan maupun tulisan. Secara tertulis, dapat berupa laporan penelitian atau publikasi melalui majalah, koran, atau jurnal. Adapun secara lisan, dapat dilakukan melalui presentasi dalam pertemuan ilmiah atau lomba KIR (Karya Ilmiah Remaja).
Mengomunikasikan hasil penelitian bertujuan agar hasil penelitian tersebut dapat dimanfaatkan oleh orang lain. Hasil penelitian yang sudah diperoleh dapat diketahui oleh pihak lain dengan cara dipublikasikan. Publikasi hasil penelitian biasanya dibuat dalam bentuk laporan ilmiah yang disusun secara sistematis. Pada umumnya, sistematika laporan ilmiah sebagai berikut.
9. Membuat Inferensi
Inferensi merupakan kesimpulan sementara yang dibuat berdasarkan data atau keterangan yang diamati. Kesimpulan digunakan untuk menemukan pola-pola atau hubungan-hubungan antar aspek yang diamati dan membuat prediksi.
Kemampuan penyelidikan ilmiah IPA merupakan keterampilan sepanjang hayat dapat digunakan dalam mempelajari berbagai macam ilmu, termasuk dalam kehidupan sehari-hari.
Adapun kegunaan belajar IPA dalam kehidupan sehari-hari, antara lain memahami berbagai hal di lingkungan sekitar, berpikir logis dan sistematis, meningkatkan kualitas hidup, dan menyelesaikan masalah.
Objek yang dipelajari dalam IPA meliputi seluruh benda di alam dengan segala interaksinya untuk dipelajari pola-pola keteraturannya.