*הגדרה זו מתבססת על תוצרי היוזמה המשותפת לחיזוק החינוך המדעי ("5 פי 2") וכן על עבודתה של המועצה הלאומית למחקר בארה"ב (2012) בנושא "פיתוח ידע בר-העברה ומיומנויות המאה ה-21", מדרג המצוינות במבחני פיז"ה של ה-OECD, תכניות הלימודים בישראל במתמטיקה, פיזיקה וכימיה, וניתוח תכניות לימודים במספר מדינות בעולם.
בונים בהדרגה בסיס ידע רחב ועמוק המאפשר להם להמשיג, להכליל לשלוף וליישם בהתבסס על מחקר שביצעו ומודלים שעיצבו למצבים מורכבים. הם רואים את היבטיה השונים של בעיה, יודעים לנסח ולהסביר במדויק את מעשיהם ומחשבותיהם, ועושים בכך שימוש כדי להסביר תופעות, לפתור בעיות וליצור ידע חדש.
מפתחים חשיבה לוגית, מרחבית ואלגוריתמית וכן חשיבה יצירתית וביקורתית. הם מסוגלים לתכנן ולהסביר מערך ניסוי, תוך שהם מבצעים קישורים מורכבים בין תחומים, יחסים, מקורות מידע וייצוגים שונים. הם מתרגמים ביניהם בגמישות, בוחרים, משווים ומעריכים אסטרטגיות לפתרון בעיות ומסיקים מסקנות ברמת הפשטה גבוהה.
נהנים מאתגר ומפתרון בעיות, נוטלים אחריות עצמית ללמידה, נכונים להתמיד, להשקיע ולתרגל ולעמוד בקשיים ובמצבי לחץ, תוך הפגנת עקביות, נחישות וסבלנות. הם לומדים מטעויות, משתוקקים להתמודד עם מצבים מורכבים, פתוחים ובלתי מוכרים, והם נעזרים לשם כך בתושייה, ביצירתיות וביכולת גבוהה של תקשורת בין אישית ושיתוף פעולה.
מציבים לעצמם יעדים שאפתניים וחותרים לאמת, לפתרון, להצלחה ולפריצות דרך, תוך שהם מפנימים את מגבלות המדע ועיקרון הספק. הם מפגינים יושרה, אתיקה והגינות, וכן סובלנות ופתיחות לדעות מגוונות ולטעויות של עצמם ושל אחרים. הם מודעים לאחריות המוסרית הנובעת משימוש בידע מדעי ונוקטים מעשה לשיפור החברה בה הם חיים.
