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O ensino STEM é uma das novas reformas no ensino das ciências que melhora as competências científicas e cognitivas dos estudantes. A educação STEM é melhor ensinada através de estratégias de aprendizagem baseadas em problemas, uma vez que existem três tipos de aprendizagem que atravessam a ABP: aprendizagem cognitiva, aprendizagem de conteúdos e aprendizagem colaborativa. Estes três tipos de aprendizagem constituem um quadro concetual que orientou este estudo. O principal objetivo deste estudo é avaliar em que medida a utilização da estratégia PBL no ensino STEM melhora o desenvolvimento pelos alunos das competências do século XXI: competências cognitivas, competências de colaboração e conhecimentos de conteúdo? Os participantes no estudo eram dois grupos: 112 professores e 1800 alunos do 11.º ano selecionados em sete escolas dos EAU. Neste estudo, foi utilizado um projeto de método misto com recurso a várias ferramentas. Foi aplicado um questionário aos professores que incluía perguntas abertas e fechadas. Os resultados dos alunos foram medidos qualitativamente, utilizando rubricas, e quantitativamente, recolhendo as classificações dos alunos no módulo de Robótica. Além disso, as percepções dos alunos também foram medidas através de um inquérito com perguntas fechadas.