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L'enseignement STEM est l'une des nouvelles réformes de l'enseignement des sciences qui améliore les compétences scientifiques et cognitives des étudiants. Les stratégies d'apprentissage par problèmes sont le meilleur moyen d'enseigner les STIM, car il existe trois types d'apprentissage qui recoupent l'apprentissage par problèmes : l'apprentissage cognitif, l'apprentissage du contenu et l'apprentissage collaboratif. Ces trois types d'apprentissage constituent le cadre conceptuel qui a guidé cette étude. L'objectif principal de cette étude est de mesurer dans quelle mesure l'utilisation de la stratégie PBL dans l'enseignement des STIM améliore le développement par les étudiants des compétences du 21e siècle : compétences cognitives, compétences collaboratives et connaissances du contenu. Les participants à l'étude comprenaient deux groupes : 112 enseignants et 1800 élèves de onzième année sélectionnés dans sept écoles des Émirats arabes unis. Une méthode mixte a été utilisée dans le cadre de cette étude à l'aide de plusieurs outils. Un questionnaire destiné aux enseignants, comprenant des questions ouvertes et fermées, a été administré. Les résultats des élèves ont été mesurés qualitativement à l'aide de grilles d'évaluation et quantitativement en recueillant les notes obtenues par les élèves dans le module de robotique. En outre, les perceptions des élèves ont également été mesurées à l'aide d'une enquête à questions fermées.