ד”ר אלי אייזנברג חקר את המיומנויות של המאה ה-21 הנדרשות לקידום המצוינות במקצועות ה- STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics). הוא זיהה ואפיין שבע מיומנויות עיקריות כאלה, חלקן כבר מיושמות במערכות החינוך העל-יסודי בעולם:

1. עבודת צוות, שיתוף פעולה ושותפות, תקשורת בין אישית – עבודה קבוצתית יעילה מחייבת יכולות חברתיות לצד יכולות קוגניטיביות כגון ניהול פרויקטים וחלוקה יעילה של משימות.
2. למידה עצמית, למידה לאורך החיים – שילוב בין ידע (רחב וספציפי) והיכולת לחפש ולרכוש תכנים רלוונטיים וליישם אסטרטגיות לימוד חדשות. מיומנות הלמידה העצמית תורמת ליכולת להשלים לבד ידע, בצורה אפקטיבית באופן עצמאי, בעולם שבו הידע מתחדש ומתעדכן תכופות,.
3. פתרון בעיות מורכבות, חשיבה ביקורתית – היכולת להשתמש בכישורים ובאסטרטגיות שמגדילים את ההסתברות לקבלת תוצאה רצויה, באמצעות שימוש בחשיבה שיטתית ומוכוונת מטרה ופתרון בעיות, גיבוש מסקנות וחישוב הסתברויות. מיומנות זו נדרשת במיוחד בסביבה של אי ודאות.
4. יזמות, חדשנות, יצירתיות – יצירתיות היא היכולת לייצר תוצרים שהם גם חדשניים וגם שימושיים. יזמות היא היכולת לזהות הזדמנויות ליצירת ערך באמצעות חדשנות ולפתח מיזמים שיביאו את היצירתיות לידי ביטוי.
5. גמישות מחשבתית ורגשית, כושר הסתגלות מהיר, חוסן נפשי – אי ודאות ושינויים תכופים דורשים יכולת הסתגלות והתאמה למצבים משתנים, ויכולת התמודדות עם דברים חדשים ומאתגרים. חוסן נפשי מתייחס ליכולת להתגבר על מצבים קשים ומאתגרים. מתוך החוסן הנפשי נובעת גם יכולת ההעזה והיכולת להתגבר על כישלונות.
6. מודעות בין תרבותית, כשירות גלובאלית, הכלת השונה – על רקע תהליכי הגלובליזציה ועלייה בשיתופי הפעולה הבין-לאומיים ובחברות בין-לאומיות, נדרשת מודעות והבנה של מגוון הערכים והשונות הגדולה הקיימת בין אנשים מתרבויות שונות. אזרחי העתיד יידרשו לידע נרחב בשפות, ובמיוחד באנגלית, ולכישורי תקשורת גבוהים עם אנשים ממדינות ומתרבויות אחרות.
7. לקיחת אחריות וקבלת החלטות, מודעות אתית ומוסרית – היכולת לזהות באופן עצמאי סוגיות אתיות, מוסריות וחברתיות שונות ובמיוחד כשמדובר בפיתוחים טכנולוגיים כגון יישומים של אינטליגנציה מלאכותית, האינטרנט של הדברים, מדפסות תלת ממד וכדומה.

המסקנות העיקריות המתבקשת לגבי מערכת החינוך המבקשת לקדם את המיומנויות הללו הן:

• יש לצמצם את הנושאים התוכניים של מקצועות ה- STEM בתוכניות הלימודים ולשלב את שבעת המיומנויות הללו בצמידות לנושאי הלימוד הרלבנטיים.
• מומלץ לשים דגש על מקצועות לימוד בין-תחומיים ורב-תחומיים כגון: קיימות, טכנולוגיה וחיים, בריאות וגלובליזציה, המאפשרים שילוב נוח של מיומנויות המקדמות מצוינות STEM בתכנים, בשיטות ההוראה והלמידה, בסביבות ההתנסות, ובדרכי ההערכה המעצבת והמסכמת.
• יש לשלב שיטות הוראה ולמידה חדשניות כגון:
  • שיטת למידה מבוססת פרויקטים בסביבות makers  ובשילוב האקתונים
  • הוראה, אימון וחונכות על-ידי מורים למספר מקצועות ביחד – מורי מתמטיקה ומדעים המתייחסים ליישומים בתחומי החיים והטכנולוגיה, ומורי הטכנולוגיה המתייחסים לעקרונות המדעיים והמתמטיים ביישומים רלבנטיים לעולם התלמידים.