(Nguồn: Nguyễn Thế Hưng (2017), Dạy học Sinh học tiếp cận phát triển năng lực)
Ví dụ, khi phân tích về cấu trúc năng lực giải quyết vấn đề trong thực tiễn, có thể xác định các hợp phần là: (i) Tìm hiểu vấn đề, (ii) Đề xuất giải pháp và thực hiện, (iii) Đánh giá và điều chỉnh. Hợp phần “Tìm hiểu vấn đề” lại bao gồm các thành tố là: (i) Khám phá và hiểu vấn đề trong thực tiễn, (ii) Trình bày và phát biểu vấn đề dưới dạng bài tốn khoa học có thể giải quyết được. Thành tố “Khám phá và hiểu vấn đề trong thực tiễn” gồm 3 chỉ số hành vi: (i) Nhận dạng tình huống, (ii) Phát biểu vấn đề, (iii) Xác định, giải thích thơng tin về tình huống… Tiếp tục phân tích như vậy, ta sẽ xác định được chi tiết các mức độ cần đạt của từng nhóm năng lực.
Chương trình học phổ thơng hiện nay đang hướng đến phát triển cho học sinh hệ thống năng lực chung (năng lực giao tiếp và hợp tác, năng lực giải quyết vấn đề, năng lực tực học…) và một số năng lực chuyện biệt với từng bộ mơn. Ví dụ với bộ môn Sinh học là năng lực nhận thức tri thức về Sinh học, năng lực nghiên cứu, năng
lực thực địa và năng lực thực hiện trong phịng thí nghiệm [15]. Đặc biệt, trong chương trình giáo dục mới, mơn Sinh học thuộc hệ thống mơn KHTN góp phần hình thành, phát triển phẩm chất, năng lực HS thông qua nội dung giáo dục với cốt lõi là những kiến thức cơ bản, thiết thực, thể hiện tính hiện đại, cập nhật; chú trọng thực hành, vận dụng kiến thức để giải quyết vấn đề trong học tập, đời sống; tạo cơ sở cho việc học tập suốt đời; tạo thuận lợi cho việc chuyển đổi giữa các giai đoạn trong giáo dục [2].
Dạy học tích hợp STEM thường gắn với các nhiệm vụ thực tiễn, do đó cần địi hỏi sử dụng kiến thức, kĩ năng, phương pháp một cách linh hoạt và tổng hợp. Cũng bởi xuất phát từ thực tiễn nên các tình huống gần gũi và hấp dẫn với người học địi hỏi người học có nhu cầu giải quyết bằng cách đặt vấn đề, trình bày vấn đề, đề xuất, thực hiện giải pháp và đưa ra kết luận [14]. Do vậy, mơ hình giáo dục STEM cịn được coi là mơ hình giáo dục đào tạo kĩ năng thế kỉ XXI [26] đáp ứng nhu cầu phát triển năng lực toàn diện cho người học.
* Giáo dục STEM giúp trang bị kiến thức STEM để chuẩn bị cho nhu cầu nhân lực STEM
Một số thống kê cho thấy, nhóm cơng việc có mức lương cao nhất hiện nay đều thuộc lĩnh vực STEM [25]. Ví dụ, Mỹ được coi là cái nơi của giáo dục tích hợp STEM. Giáo dục tích hợp STEM đã trở thành chủ đề quan trọng trong các cuộc thảo luận và các sự kiện ở nước Mĩ trong những năm gần đây do nhu cầu các công việc liên quan đến STEM ngày càng tăng cao.
Hiện nay, các tổ chức cũng đã đưa ra những dẫn chứng bằng các con số cụ thể sau khi nghiên cứu để nhấn mạnh sự cần thiết của các nghề nghiệp liên quan đến STEM. Ví dụ, tốc độ tăng trưởng của các nghề về STEM từ năm 1950 đến năm 2007 đã tăng gấp 4 lần so với tốc độ trung bình các ngành nghề nói chung (số liệu U.S). Vậy vấn đề là có cần dạy học tích hợp STEM cho học sinh khơng hay dạy học cho sinh viên là đủ. Nhiều ý kiến của các nhà phân tích được đưa ra với các thuật ngữ khác nhau nhưng tựa chung lại đa số đều đưa ra quan điểm nên dạy học tích hợp STEM ngay từ các cấp học nhỏ.
Giáo dục – xét cho tới cùng thì nhiệm vụ là cung cấp cho người học những kiến thức, kĩ năng để giải quyết các vấn đề trong thực tiễn cuộc sống. Đại đa số các vấn đề trong cuộc sống không cần tới các kiến thức quá hàn lâm, sâu rộng nhưng cần sự tổng hợp của Khoa học, Cơng nghệ, Kỹ thuật và Tốn học.
Đối với các cấp học nhỏ, việc dạy cho các em tư duy theo STEM là vấn đề quan trọng. Tuy nhiên, thách thức đối với GV là cách thức chuẩn bị hoạt động, đặt câu hỏi, làm thế nào để HS không quá căng thẳng nhưng lại đi đúng trọng tâm vấn đề, làm sao để các em kết nối được tương lai khoa học với thành công nghề nghiệp.
* Giáo dục STEM góp phần thiết lập mối quan hệ đa chiều giữa kiến thức, kĩ năng và phương pháp học tập các môn học
Khi học tập đơn môn, các kiến thức, phương pháp của các môn học được lặp lại. Đơi khi xảy ra tình trạng kiến thức rời rạc và có sự lặp lại đơn điệu. Dạy học tích hợp sẽ kết nối các mơn học với nhau trong sự tác động qua lại, gắn bó mật thiết. Tuy nhiên sự tích hợp ở đây là sự thống nhất không phải cộng gộp. Do vậy các kiến thức được tổ chức một cách khá hiệu quả [4].
Mối quan hệ của các mơn học có thể được miêu tả theo sơ đồ sau [23]: