一、綜述：理科（science departments）是指形式科學與自然科學的統稱。理科學科主要有：數學、邏輯學、信息學、計算機科學、系統科學、物理學、化學、生物學、地球科學、天文學。理科的誕生與發展是人類智慧發展的結果，標志著人類真正懂得了思考自然，因此理科的發展也是人類科學與自然思維發展的關鍵。

二人、分類

1、數學（mathematics，簡稱math）是研究數量、結構、變化以及空間模型等概念的一門學科。透過抽象化和邏輯推理的使用，由計數、計算、量度和對物體形狀及運動的觀察中產生。數學家們拓展這些概念，為了公式化新的猜想以及從合適選定的公理及定義中建立起嚴謹推導出的真理。

數學是人類對事物的抽象結構與模式進行嚴格描述的一種通用手段，所有的數學對象本質上都是人為定義的。從這個意義上，數學屬于形式科學 ，而不是自然科學。

2、物理學（physics）是研究自然界的物質結構、相互作用和運動規律的自然科學。是一門以觀察、實驗為基礎的自然科學。它的成果對于人類科學認識自然、破除迷信等都有積極意義。物理學的一個永恒主題是尋找各種序（orders）、對稱性（symmetry）和對稱破缺（symmetry-breaking）、守恒律（conservation laws）或不變性（invariance）。

實際的物理現象和物理規律一般都是十分復雜的，涉及到許多因素。舍棄次要因素，抓住主要因素，從而突出客觀事物的本質特征，這就叫構建物理模型。物理學的精髓是為研究對象建立物理模型，通過數學工具研究模型，再對研究對象做出解釋和預測。

物理模型（示意圖）、物理公式（數學符號）、物理定律（文字敘述）、物理圖像（兩個物理量之間的函數圖像）、物理解釋（物理意義）構成了物理知識的基本表現形式，它們都是物理語言的重要組成部分。

3、化學（chemistry）是從原子、分子尺度研究物質的組成、結構、性質，以及變化規律的自然科學。

不同于研究尺度更小的粒子物理學與核物理學，化學研究的元素、化學鍵、分子、離子（團）的物理、化學性質，是與人類生存的宏觀世界中物質和材料最為息息相關的微觀自然規律。宇宙是由物質組成的，作為溝通微觀與宏觀物質世界的重要橋梁，化學是人類用以認識和改造物質世界的主要方法和手段之一。

化學是一門歷史悠久而又富有活力的學科，它的成就是社會文明的重要標志。

4、生物學（biology）是自然科學的一個門類，是研究生物的結構、功能、發生和發展的規律，以及生物與周圍環境的關系等的科學。生物學源自博物學，經歷了實驗生物學、分子生物學而進入了系統生物學時期。

高中生物的主要分支包括：生物化學、分子生物學、細胞生物學、遺傳學、胚胎學、神經生物學、免疫學、形態學、生態學、現代生物技術等。

5、地球科學（Earth science/geoscience），亦稱地學，是指一切研究地球的科學，是行星科學的專門分支。它是研究地球表層各圈層相互作用關系，及其空間差異與變化過程的學科體系，主要包括地理學、地質學、 地球物理學、地球化學、大氣科學、海洋學。

注意：地理學分自然地理學和人文地理學，自然地理學是理科，人文地理學是文科。

6、天文學（astronomy）是一門研究天體和現象的自然科學。感興趣的物體包括行星、衛星、恒星、星云、星系和彗星。天文學是對地球大氣層以外宇宙中一切事物的研究。這包括我們可以用肉眼看到的物體。天文學是最古老的科學之一。

早期文明的天文學家對夜空進行了有條不紊的觀測，并且發現了更早時期的天文文物。天文學有兩種類型：觀測天文學和理論天文學。觀測天文學側重于獲取和分析數據，主要使用物理學的基本原理，而理論天文學則面向開發計算機或分析模型來描述天文物體和現象。

這門學科是關于起源于地球大氣層之外的天體和現象的科學。它涉及天體的演化、物理、化學、氣象和運動，以及宇宙的形成和發展。

天文學包括對恒星、行星、彗星的檢查、研究和建模。天文學家使用的大部分信息都是通過遠程觀測收集的，盡管已經進行了一些天體現象的實驗室復制（例如星際介質的分子化學）。

天體特征和現象研究的起源可以追溯到古代，而這一領域的科學方法論開始于 17 世紀中葉。一個關鍵因素是伽利略引入了望遠鏡以更詳細地檢查夜空。

天文學的數學處理始于牛頓對天體力學和萬有引力定律的發展，盡管它是由開普勒等天文學家的早期工作引發的。到 19 世紀，隨著光譜儀和攝影等儀器的引入，以及大大改進的望遠鏡和專業天文臺的建立，天文學已經發展成為正式的科學。