Trong thế kỷ 21, người lao động cần phải đáp ứng các tiêu chí như có kỹ năng giải quyết vấn đề, sáng tạo, đổi mới, phản biện, làm việc nhóm để tồn tại và đóng góp vào sự phát triển của xã hội [176] và Giáo dục (GD) STEM là một trong những giải pháp chuẩn bị để thích ứng với những thách thức của thế kỷ 21 [180]. GD STEM giúp cải thiện khả năng của học sinh (HS) trong việc giải quyết vấn đề, trở thành người đổi mới, độc lập và có thể kết nối những gì đã được học với các hoạt động (HĐ) hàng ngày. GD STEM được triển khai ở nhiều quốc gia để chuẩn bị cho công dân có khả năng đa chiều, đối mặt với cuộc sống hiện đại. GD STEM chuẩn bị cho HS các kỹ năng cá nhân và xã hội để hợp tác với những người khác [176]. Thông qua GD STEM, với nội dung học tập liên quan trực tiếp đến cuộc sống thực, HS không chỉ thu nhận đươc kiến thức mà còn có thể vận dụng linh hoạt các kiến thức có được vào giải quyết những vấn đề trong cuộc sống hàng ngày của mình. Theo ý kiến này, nhiều chuyên gia khẳng định: GD STEM cho phép HS trải nghiệm học tập ứng dụng và thực tế, GD STEM đã tạo nên tiềm năng của HS khi dạy cho HS K-12 các chủ đề (CĐ) STEM, những tiềm năng này có thể khiến HS quan tâm đến các môn học STEM và theo đuổi sự nghiệp STEM ([23], [27], [40]).
Trong triển khai GD STEM, nhiều nghiên cứu khẳng định là giáo viên (GV) có vai trò rất quan trọng trong việc nâng cao năng lực liên quan đến GD STEM của HS ([31], [33], [27]). Tuy nhiên, các nghiên cứu cũng cho thấy GV đang gặp nhiều trở ngại trong việc triển khai GD STEM ([34], [27]). Những trở ngại đã được chỉ ra như: GV thiếu kiến thức về nội dung STEM, khó thay đổi về phương pháp dạy học (PPDH) ([61], [32], [155]); mặc dù giữ vai trò quan trọng trong việc dạy và học nhưng GV luôn phải đối mặt với thách thức để theo kịp với nền tảng kiến thức đang phát triển nhanh chóng trong GD ([74]); kiến thức nội dung sư phạm, công nghệ và cách tiếp cận học tập dựa trên thiết kế cũng được coi là những thách thức liên tục đối với GV STEM ([55], [51], [65], [34]).
Những khó khăn trên đặt ra yêu cầu thực tiễn là GV phải được thường xuyên bồi dưỡng những kiến thức và phương pháp, cách thức triển khai GD STEM.