Η εννοιολογική επιστήμη είναι η κατανόηση των βασικών ιδεών που αποτελούν τη βάση της επιστημονικής σκέψης. Αυτές οι ιδέες βασίζονται σε πιο προηγμένη επιστημονική έρευνα και εκπαίδευση για να περιλαμβάνουν όλο και πιο αφηρημένη και σύνθετη σκέψη. Οι εκπαιδευτικοί που ασχολούνται με τον επιστημονικό αλφαβητισμό συχνά δίνουν έμφαση στην εννοιολογική επιστήμη για να παρέχουν στους μαθητές εργαλεία που μπορούν να χρησιμοποιούν σε όλη τους τη ζωή, ακόμα κι αν δεν ακολουθούν σταδιοδρομία στις επιστήμες. Αυτό το πεδίο είναι επίσης ένα θέμα ενδιαφέροντος για φιλοσόφους, ιστορικούς και άλλους που ενδιαφέρονται για τη φύση της επιστημονικής σκέψης και έρευνας.
Η διαδικαστική επιστήμη, αντίθετα, εισάγει τους ανθρώπους σε συγκεκριμένες μεθόδους και πειράματα. Οι μαθητές πρέπει να κατανοήσουν τις έννοιες για να τις εφαρμόσουν σε διαδικασίες και να μην επωφεληθούν από την έρευνα και τα πειράματα εάν δεν κατανοούν τις υποκείμενες ιδέες. Για παράδειγμα, ένας δάσκαλος μπορεί να θέλει οι μαθητές να πειραματιστούν με την καλλιέργεια φυτών σε διαφορετικές συνθήκες, μια διαδικαστική δραστηριότητα. Πρώτον, οι μαθητές πρέπει να κατανοήσουν τα βασικά της φυτικής βιολογίας και θέματα όπως η φωτοσύνθεση, η εννοιολογική επιστήμη που εξηγεί γιατί θα πραγματοποιηθεί το πείραμα.
Οι εκπαιδευτές μπορούν να μυήσουν τους μαθητές στην εννοιολογική επιστήμη από πολύ μικρή ηλικία. Οι δάσκαλοι μπορεί να αποδείξουν ότι πολλά πράγματα γύρω από την τάξη και τη γειτονιά έχουν τις ρίζες τους στην επιστήμη και μπορούν να παρέχουν πληροφορίες που ενθαρρύνουν τους μαθητές να αναζητήσουν περισσότερη γνώση. Θέματα όπως ο καιρός, για παράδειγμα, μπορούν να συζητηθούν σε ένα επιστημονικό πλαίσιο για να διδάξουν τους μαθητές σχετικά με τη μετεωρολογία και τη διαδικαστική έρευνα που εκτελούν οι επιστήμονες για να προβλέψουν και να εξερευνήσουν τις καιρικές συνθήκες. Αυτή η γνώση μπορεί να επεκταθεί καθώς οι μαθητές εξερευνούν τη χημεία, τη φυσική και πιο προχωρημένα θέματα.
Η κατανόηση των εννοιών είναι βασικό μέρος της μάθησης στις ανθρωπιστικές επιστήμες καθώς και στις επιστήμες. Οι μαθητές με πλήρη βάση στην εννοιολογική επιστήμη μπορούν να μάθουν να εφαρμόζουν έννοιες σε νέα θέματα ενδιαφέροντος και μπορεί να είναι σε θέση να σκέφτονται πιο θεωρητικά και αφηρημένα. Αυτό μπορεί να είναι κρίσιμο για την καινοτόμο σκέψη σε περιβάλλοντα στην τάξη, όπου οι μαθητές πρέπει να είναι σε θέση να συγκεντρώνουν δομικά στοιχεία γνώσης για να προχωρήσουν με επιτυχία στην εκπαίδευση των Φυσικών Επιστημών. Η έμφαση στην εννοιολογική επιστήμη παρέχει εργαλεία για να γίνει αυτό.
Ορισμένα κολέγια και πανεπιστήμια διαθέτουν τμήματα εννοιολογικής επιστήμης που διερευνούν τις απαρχές της επιστημονικής σκέψης και τη φιλοσοφία πίσω από τις ιστορικές και σύγχρονες προσεγγίσεις της επιστήμης. Αυτά τα προγράμματα εξετάζουν τις βασικές ιδέες πίσω από την επιστημονική έρευνα και εξερευνούν νέους τρόπους για να επεκταθούν σε αυτές. Η κατανόηση της επιστημονικής φιλοσοφίας μπορεί να βοηθήσει τους ερευνητές να κατανοήσουν την κατεύθυνση που μπορεί να πάρει η έρευνα στο μέλλον. Μπορεί επίσης να είναι σημαντικό για τις επιτροπές δεοντολογίας και τις αναδρομικές αναθεωρήσεις της έρευνας και των επιστημονικών στάσεων, να κατανοήσουν πώς σκέφτονταν οι άνθρωποι για την επιστήμη και γιατί κατανοούσαν τον κόσμο με τον τρόπο που το έκαναν.