Tư tưởng của dạy học theo định hướng STEM là dựa trên sự tích hợp kiến thức của các lĩnh vực chuyên môn: Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học, cũng như gắn với các tình huống thực tiễn. Do vậy, cơ sở khoa học của dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM là các lý thuyết về dạy học tích hợp, dạy học phát triển năng lực, nội hàm các môn Công nghệ trong chương trình giáo dục phổ thông Việt Nam và lý thuyết về thiết kế kĩ thuật.