Trong bối cảnh đổi mới căn bản và toàn diện giáo dục phổ thông tại Việt Nam, việc nâng cao năng lực giáo dục STEM cho giáo viên tiểu học đang trở thành một yêu cầu cấp thiết nhằm đáp ứng yêu cầu phát triển năng lực học sinh trong thế kỷ 21. Nghiên cứu này đề xuất một khung năng lực giáo dục STEM dành cho sinh viên ngành Giáo dục Tiểu học theo tiếp cận CDIO nhằm định hướng xây dựng chương trình đào tạo và đánh giá năng lực thực tiễn của giáo viên trong tương lai. Trên cơ sở tổng hợp cơ sở lý luận, phân tích thực trạng và khảo sát ý kiến chuyên gia, nhóm nghiên cứu đã xây dựng khung năng lực gồm 5 nhóm chính: (1) Nhận thức và tư duy STEM; (2) Thiết kế hoạt động giáo dục STEM; (3) Tổ chức triển khai hoạt động giáo dục STEM; (4) Ứng dụng công nghệ - kỹ thuật trong giáo dục STEM; và (5) Đánh giá và cải tiến hoạt động giáo dục STEM. Mỗi nhóm năng lực gồm 2 tiêu chí đánh giá cụ thể, được mô tả theo 4 mức độ phát triển, từ cơ bản đến nâng cao. Kết quả khảo sát cho thấy khung năng lực có mức độ phù hợp và có tính khả thi cao, khẳng định tiềm năng ứng dụng trong đào tạo và đánh giá sinh viên sư phạm tiểu học theo định hướng giáo dục tích hợp và thực tiễn.