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L'educazione STEM è una delle nuove riforme dell'educazione scientifica che migliora le competenze scientifiche e cognitive degli studenti. L'istruzione STEM è insegnata al meglio attraverso strategie di apprendimento basate sui problemi, poiché esistono tre tipi di apprendimento che attraversano il PBL: l'apprendimento cognitivo, l'apprendimento dei contenuti e l'apprendimento collaborativo. Questi tre tipi di apprendimento costituiscono il quadro concettuale che ha guidato questo studio. Lo scopo principale di questo studio è misurare in che misura l'utilizzo della strategia PBL nell'istruzione STEM migliora lo sviluppo da parte degli studenti delle competenze del XXI secolo: competenze cognitive, competenze collaborative e conoscenze di contenuto. I partecipanti allo studio comprendevano due gruppi: 112 insegnanti e 1800 studenti dell'undicesimo anno selezionati da sette scuole degli Emirati Arabi Uniti. In questo studio è stato utilizzato un disegno a metodo misto con l'impiego di più strumenti. È stato somministrato un questionario agli insegnanti che comprendeva domande aperte e chiuse. I risultati degli studenti sono stati misurati qualitativamente utilizzando rubriche e quantitativamente raccogliendo i punteggi degli studenti nel modulo di robotica. Inoltre, sono state misurate le percezioni degli studenti utilizzando un sondaggio a domande chiuse.