STEM có 4 khía cạnh: Khoa học (Sience), Công nghệ (Technology), Kỹ thuật (Engineering) và Toán học (Math) là hình thức chủ yếu của việc học tập của tất cả học sinh, đặc biệt là khoa học và toán học. Chúng được định nghĩa là:
- Khoa học (Sience): hệ thống kiến thức về bản chất và quy luật của vật chất và vũ trụ, dựa trên quan sát, thử nghiệm và đo lường, và xây dựng quy luật để mô tả những sự kiện này theo thuật ngữ chung (Khoa học, 2012).
- Công nghệ (Technology): những kiến thức liên quan đến việc tạo ra và sử dụng phương tiện kỹ thuật, mối quan hệ của chúng với cuộc sống, xã hội và môi trường, dựa trên các chủ đề như nghệ thuật công nghiệp, kỹ thuật, khoa học ứng dụng và khoa học thuần túy (Công nghệ, 2012).
- Kỹ thuật (Engineering): cho phép ứng dụng thực tế của kiến thức khoa học thuần túy như vật lí hay hóa học trong xây dựng động cơ, cầu, tòa nhà, tàu và nhà máy hóa chất (Kỹ thuật, 2012).
- Toán học (Math): các ngành khoa học liên quan bao gồm đại số, hình học và tính toán, liên quan đến nghiên cứu về số lượng, hình dạng, không gian và tương quan bằng cách sử dụng hệ thống ký hiệu chuyên ngành (Toán học, 2012).
Thuật ngữ STEM được hiểu theo nhiều ngữ cảnh khác nhau, phổ biến nhất là ngữ cảnh giáo dục và ngữ cảnh nghề nghiệp.
- Đối với ngữ cảnh nghề nghiệp, STEM được hiểu là nghề nghiệp thuộc các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học.
- Đối với ngữ cảnh giáo dục, STEM là nền giáo dục nhấn mạnh đến việc dạy học tích hợp các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học nhằm phát triển năng lực cho học sinh.
Theo chiến lược trường giáo dục STEM quốc gia (National STEM school education strategy 2016 – 2026) “Giáo dục STEM là thuật ngữ dùng để chỉ chung cho việc giảng dạy các môn khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học và cũng là cách tiếp cận liên môn nhằm làm tăng sự hứng thú của học sinh trong các lĩnh vực liên quan đến STEM, phát triển kỹ năng phân tích và giải quyết vấn đề của học sinh. STEM nằm trong số kiến thức nền tảng và việc dạy STEM là một phần rất quan trọng của một chương trình học cân bằng”.
Giáo dục STEM là một chương trình giảng dạy dựa trên ý tưởng trang bị cho người học những kiến thức, kĩ năng liên quan đến Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học theo cách tiếp cận liên môn, không tách riêng rẽ các kỹ năng thành những môn học riêng biệt, mà kết hợp chúng thành một mô hình học tập gắn kết dựa trên các ứng dụng thực tế. Toán học và khoa học là hai lĩnh vực rất phổ biến trong giáo dục, công nghệ và kỹ thuật là hai lĩnh vực góp phần gắn kết các kiến thức khoa học và toán học để giải quyết các vấn đề thực tế.
Giáo dục STEM nhằm phát triển cho học sinh các kỹ năng đáp ứng cho việc làm và sự phát triển trong thế giới công nghệ hiện đại. Các kỹ năng này được hiểu là sự tích hợp, lồng ghép từ bốn nhóm kỹ năng: kỹ năng khoa học, kỹ năng công nghệ, kỹ năng kỹ thuật và kỹ năng toán học.
- Kỹ năng khoa học là khả năng liên kết các khái niệm, nguyên lý, định luật và các cơ sở lý thuyết của giáo dục khoa học để thực hành và sử dụng kiến thức để giải quyết các vấn đề trong thực tế.
- Kỹ năng công nghệ là khả năng sử dụng, quản lý, hiểu biết, và truy cập được công nghệ.
- Kỹ năng kỹ thuật là khả năng giải quyết vấn đề thực tiễn diễn ra trong cuộc sống bằng cách thiết kế các đối tượng, hệ thống và xây dựng các quy trình sản xuất để tạo ra đối tượng.
- Kỹ năng toán học là khả năng nhìn nhận và nắm bắt được vai trò của toán học trong mọi khía cạnh tồn tại trên thế giới.
Có nhiều loại hình giáo dục STEM khác nhau được phân loại theo mục tiêu, nội dung, phương pháp, địa điểm hay phân theo phương tiện:
- Phân loại theo mục tiêu: STEM phát triển năng lực, STEM hướng nghiệp, STEM phát triển tư duy kỹ thuật.
- Phân loại theo nội dung: STEM khuyết, STEM đầy đủ.
- Phân loại theo phương pháp dạy học: Tự chế tạo sản phẩm đơn giản, thực hành STEM, dự án STEM, các gameshow STEM.
- Phân loại theo địa điểm: STEM trong lớp học, câu lạc bộ STEM, trung tâm STEM, trải nghiệm thực tế STEM.
- Phân loại theo phương tiện: STEM tái chế, STEM robotic, STEM trong phòng thí nghiệm (Nguyễn Văn Biên, Tưởng Duy Hải, et al, 2019).