Türkiye Yüzyılı Maarif Modeli’nde öğrencilerin bütüncül gelişimini destekleyecek şekilde disiplinler arası  ilişkilere; yaşantı temelli,  bağlam temelli ve sorgulamaya dayalı bir öğrenmeyi destekleyecek öğretim yöntemlerine yer verilir. STEM eğitiminde de aynı şekilde fen, teknoloji, mühendislik, sanat ve matematik disiplinleri arası, sorgulamaya, araştırmaya ve buluş yapmaya dayalı bir yaklaşım uygulanmaktadır.

Türkiye Yüzyılı Maarif Modeli’nde öğretim programları yapısal olarak bilgi, beceri, eğilimler ve değerler arasında kurulan anlamlı ağlara dayanmakta ve bu yönüyle dinamik bir öğretme-öğrenme sürecine işaret etmektedir. Program, anlamlı ve kalıcı öğrenmeyi sağlamak amacıyla öğrenme sürecine yönelik bazı temel ilkeler doğrultusunda hareket eder. Öğrenme sürecinin temel ilkeleri şunlardır:

• Öğrencinin aktif katılımını sağlayacak öğrenci merkezli etkinlikler temel alınır.
• Farklı öğrenci ihtiyaçlarını karşılayabilecek esnek ve zenginleştirilmiş öğrenme yaşantılarına dayanır.
• Derin öğrenmeyi sağlamak amacıyla anlamlı öğrenme bağlamları içinde gerçekleşir.
• Öğrencilerin bilgi ve becerilerini yapılandırması için araştırma ve sorgulamayı merkeze alır.
• Bilgi, beceri, eğilim ve değerleri birlikte kullanarak bütüncül gelişime odaklanır.

Türkiye Yüzyılı Maarif Modeli’nde temel alınan yaklaşımlar;

• Yaşantı temelli öğrenme
• Proje temelli öğrenme
• Bağlam temelli öğrenme
• Sorgulamaya dayalı öğrenme
• İş birlikli öğrenme

STEM eğitimi de yukarı yer alan öğrenme yaklaşımlarına destek olan 21 YY becerilerini (iş birliği, iletişim, eleştirel düşünme, yaratıcı düşünme) uygulayan bir yaklaşımdır.

Öğretme-öğrenme uygulamaları, programın temel öğrenme yaklaşımları ile uyumlu şekilde, öğrenci merkezli bir anlayış çerçevesinde yapılandırılmaktadır. Öğrenciler; farklı ön bilgi ve deneyimlere sahip, farklı biçim ve hızlarda öğrenen, öğrenme sürecinin aktif ve yansıtıcı katılımcıları olarak görülür. Öğretmenler ise öğrencilere rehberlik ederek bilgi, beceri, eğilim ve değerlerin kazandırılmasında öğrenme sürecini öğrenci merkezli bir biçimde tasarlayan tasarım uzmanları olarak görülür. Öğrenme; olumlu bir sınıf iklimi içinde, anlamlı bağlamlar ve çok yönlü etkileşimleri içeren bir ortamda gerçekleşir. Öğretme-öğrenme uygulamalarında öğrencilerin aktif katılımını sağlayacak; onları sorgulamaya, derin ve anlamlı öğrenmeye yönlendirecek etkinlikler ile bilgi ve becerilerin birlikte kullanılması esas alınır. 

STEM eğitimi sürecinde öğrenciler gerçek dünya problemini çözmek için projeler oluşturur. Bu öğrenme sürecinde araştırır, çözüm için birden fazla fikir üretir, prototip oluşturur, test eder, değerlendirir ve amaçlarına ulaşana kadar tekrar tasarlar ve yeniden değerlendirir. STEM öğrenci merkezli bir öğrenme yaklaşımıdır, grup çalışmalarını teşvik eder.

Türkiye Yüzyılı Maarif Modeli öğretim programlarında öğrenmeleri iyileştirmek için sürekli, geliştirici (biçimlendirici) ölçme ve değerlendirme kullanılmış; öğretim tasarım ve uygulamasında birinci önceliğin öğrenme sürecinde derinleşme olmasının teşvik edildiği bir anlayış benimsenmiştir.

STEM eğitiminde öğrenciler iş birliği içerisinde gerçek dünya problemlerini çözmek için proje geliştirirler. Proje geliştirme sürecinde öğrencilerin iş birliği, iletişim, yaratıcı düşünme ve eleştirel düşünme becerilerinin geliştirilmesi amaçlanmaktadır. Bu nedenle STEM eğitiminde de Maarif Model öğretim programlarında olduğu gibi proje süreçleri değerlendirme araçları kullanılmaktadır.