Theo tác giả Nguyễn Thanh Nga, Phùng Việt Hải, Nguyễn Quang Linh và Hoàng Phước Muội quy trình thiết kế chủ đề dạy học STEM có năm bước như sơ đồ:
Vấn đề thực tiễn: tình huống có vấn đề xảy ra trong cuộc sống hoặc ứng dụng thực tế, đòi hỏi học sinh phải vận dụng kiến thức, kỹ thuật để giải quyết vấn đề.
Ý tưởng chủ đề STEM: bài toán hình thành có tính kỹ thuật nhằm giải quyết vấn đề thực tiễn mà học sinh gặp phải.
Vấn đề thực tế Ý tưởng chủ đề STEM Xác định kiến thức STEM cần giải quyết Xác định mục tiêu chủ đề STEM Xây dựng bộ câu hỏi định hướng chủ đề STEM
Xác định kiến thức STEM cần giải quyết: các kiến thức trong chủ đề có liên quan đến Vật lí, Hoá học, Sinh học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán học,…
Xác định mục tiêu chủ đề STEM: các kiến thức, kỹ năng, thái độ học sinh sẽ đạt được sau khi thực hiện chủ đề.
Xây dựng bộ câu hỏi đinh hướng chủ đề STEM: là các câu hỏi đặt ra cho học sinh nhằm gợi ý để học giúp học sinh đề xuất các giải pháp, nhiệm vụ nhằm đạt được mục tiêu của chủ đề. Bộ câu hỏi này rất cần thiết đối với chủ đề STEM phát triển năng lực sáng tạo, trong thời gian ngắn thì giáo viên cần định hướng thường xuyên cho học sinh qua câu hỏi định hướng hoạt động học tập.
Theo tác giả Nguyễn Văn Biên, Tưởng Duy Hải, et al (2019), quy trình xây dựng chủ đề STEM được thực hiện theo 7 bước:
Bước 1: Lựa chọn chủ đề
Giáo viên lựa chọn các chủ đề dựa trên các kiến thức của khung chương trình, các vấn đề có tính phổ biến, gần gũi, gắn liền với đời sống.
Bước 2: Xác định các vấn đề (câu hỏi) cần giải quyết trong chủ đề
Bước định hướng nội dung của chủ đề. Các vấn đề là những câu hỏi mà thông qua qua trình tìm tòi, học tập học sinh có thể trả lời được.
Bước 3: Xác định các kiến thức cần thiết để giải quyết các vấn đề
Dựa trên các ý tưởng, vấn đề cần giải quyết, ta xác định các kiến thức của một môn hay nhiều môn có liên quan đưa vào trong chủ đề.
Bước 4: Xây dựng mục tiêu dạy học của chủ đề
Mục tiêu của chủ đề giáo dục STEM được thể hiện thành các năng lực của học sinh và cụ thể hoá thành các mục tiêu về kiến thức, kỹ năng và mục tiêu vận dụng kiến thức kỹ năng trong chủ để STEM.
Bước 5: Xây dựng nội dung các hoạt động dạy học của chủ đề
Thể hiện dự kiến việc tổ chức dạy học chủ đề, chủ đề gồm có những hoạt động nào, ứng với mỗi hoạt động cần xác định các công việc như: xác định mục tiêu; xây dựng phiếu học tập, tài liệu tham khảo; chuẩn bị phương tiện, thiết bị dạy học; dự kiến nguồn nhân, vật lực để tổ chức, lập kế hoạch tổ chức, dự kiến thời gian cho mỗi hoạt động.
Bước 6: Lập kế hoạch dạy học chủ đề
Xây dựng giáo án, hoạt động của giáo viên và học sinh, thời gian, nội dung và mục tiêu của từng học động.
Bước 7: Tổ chức dạy học và đánh giá chủ đề
Việc tổ chức đánh giá chủ đề STEM được thực hiện tuỳ thuộc vào điều kiện trang thiết bị, cơ sở vật chất, trình độ của học sinh và thời gian cho phép.