Pesquisa mostra que Matemática pode acabar ficando em segundo plano em atividades STEM

Uma atividade que combinou Matemática, Ciências e Tecnologia levou 83 estudantes de quatro turmas do 9º ano do Ensino Fundamental, com idades entre 14 e 15 anos, a investigar de forma experimental os efeitos da aterosclerose e a construir um modelo matemático para representar a redução da quantidade de sangue em uma artéria à medida que aumenta a espessura de uma placa de gordura. 

O estudo, realizado em uma escola do Sul de Portugal e publicado em 2025 na revista Bolema, analisou como os estudantes estabeleceram conexões matemáticas e quais conhecimentos afirmaram ter adquirido. O resultado expôs uma tensão característica da Educação STEM: apesar de os alunos mobilizarem conceitos de volume, geometria, funções e gráficos, a Matemática apareceu, em sua percepção sobre a aprendizagem, atrás dos conhecimentos relacionados à doença. Entre os 83 participantes, apenas três mencionaram explicitamente algum conhecimento matemático quando questionados sobre o que haviam aprendido.

O trabalho tem como uma das autoras Marli Teresinha Quartieri, doutora em Educação pela Universidade do Vale do Rio dos Sinos (Unisinos) e docente da Universidade do Vale do Taquari - Univates, além de Nélia Maria Pontes Amado e Susana Paula Graça Carreira, ambas vinculadas à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade do Algarve, em Portugal. A professora Marli contou com auxílio do CNPq oriundo do projeto de pesquisa aprovado do Edital CNPq nº 26/2021 destinado à Pesquisa Científica, Tecnológica e de Inovação: bolsas no exterior

A questão que orientou o estudo pode ser resumida na própria pergunta que dá título ao artigo: “Onde está o ‘M’ em uma tarefa integrada de STEM?”. A letra M representa a Matemática na sigla STEM, formada por Science, Technology, Engineering and Mathematics (Ciência, Tecnologia, Engenharia e Matemática). A inquietação das pesquisadoras parte de uma constatação presente na literatura, visto que, embora a integração entre diferentes áreas seja considerada capaz de produzir aprendizagens significativas, pesquisas anteriores apontam que o conhecimento matemático pode se tornar pouco visível nesse tipo de atividade.

A pesquisa procurou compreender essa aparente contradição. Se uma tarefa interdisciplinar utiliza conceitos matemáticos para interpretar um fenômeno científico, os estudantes reconhecem a matemática como parte efetiva daquilo que aprenderam? E quais conexões entre conceitos matemáticos e outras áreas conseguem identificar depois da experiência?

Uma experiência sobre aterosclerose

A atividade escolhida pelas pesquisadoras tinha como tema a aterosclerose, conteúdo que já fazia parte do currículo de Ciências Naturais do 9º ano e havia sido estudado anteriormente pelos alunos. O objetivo era utilizar uma simulação para construir um modelo matemático capaz de descrever a redução da quantidade de sangue em uma artéria à medida que aumentava a espessura da placa de gordura. Para isso, os estudantes deveriam relacionar variáveis e chegar a uma representação por meio de uma função quadrática.

A escolha do tema permitiu aproximar um conceito matemático de uma situação concreta relacionada ao funcionamento do organismo humano. Antes da atividade, cada turma havia assistido a um vídeo produzido por um grupo de estudantes sobre a aterosclerose, sob orientação da professora de Ciências Naturais. O material apresentava, entre outros aspectos, sintomas e efeitos da doença. Na aula seguinte, já no contexto da Matemática, o assunto foi retomado por meio da tarefa interdisciplinar.

A experiência foi construída com materiais simples. Cada grupo recebeu um pequeno copo cilíndrico, utilizado como representação de uma artéria; placas de EVA de diferentes tamanhos, representando placas de gordura; água com corante vermelho, representando o sangue; e uma seringa para medir o líquido. Os estudantes também utilizaram notebooks para auxiliar na resolução da tarefa.

A simulação permitiu materializar uma relação que, no organismo, é complexa: quanto maior a espessura da placa de gordura no interior da artéria, menor a quantidade de sangue que pode circular. A partir das medições, os estudantes precisavam organizar dados, observar variações, produzir representações e elaborar um modelo matemático. A função quadrática, que já havia sido apresentada anteriormente aos alunos, constituía uma das ferramentas mais importantes da atividade.

A aula foi organizada em três momentos. Primeiro, houve a apresentação da tarefa, a realização da simulação, a resolução da situação e a elaboração de um relatório. Depois, os grupos foram convidados a identificar as conexões que haviam estabelecido durante o trabalho. Por fim, os estudantes realizaram individualmente uma reflexão sobre a atividade, respondendo a questões relacionadas às ideias matemáticas percebidas, aos conteúdos de outras áreas envolvidas, aos conhecimentos adquiridos e às dificuldades encontradas.

Como a pesquisa analisou as respostas

O estudo adotou uma abordagem qualitativa, cujo propósito era compreender o fenômeno a partir da perspectiva dos participantes. Foram envolvidos 83 alunos, distribuídos em 24 grupos de três ou quatro integrantes. Além da professora titular de Matemática, duas pesquisadoras acompanharam a atividade, entregaram os materiais, observaram a resolução e esclareceram dúvidas. As turmas, segundo o artigo, ainda não haviam tido experiência anterior com atividades envolvendo STEM.

A análise foi realizada pelo método indutivo. Em vez de partir de categorias previamente estabelecidas, as pesquisadoras examinaram as respostas e procuraram identificar padrões, semelhanças e elementos relevantes para responder às questões de pesquisa. As respostas dos instrumentos foram transcritas, organizadas e confrontadas com o referencial teórico utilizado no estudo.

Um dos instrumentos solicitava que os grupos estabelecessem ligações entre 16 elementos relacionados à tarefa. Entre eles estavam conceitos matemáticos, objetos utilizados na simulação e elementos associados ao sistema circulatório e à aterosclerose. O procedimento permitiu observar como os estudantes estabeleciam relações, quais elementos conectavam e como justificavam essas associações.

As pesquisadoras classificaram as relações como intramatemáticas, quando estabelecidas entre diferentes conceitos, representações ou procedimentos da própria Matemática, e extramatemáticas, quando relacionavam conhecimentos matemáticos a outras áreas ou à realidade. Também foram identificadas ligações consideradas sem conexão com a Matemática.

Muitas conexões, mas nem sempre explicitadas

Os dados mostram que os estudantes efetivamente mobilizaram Matemática. Na análise das ligações realizadas pelos grupos, foram identificadas 98 conexões intramatemáticas. Entre os exemplos estão relações entre “Volume” e a fórmula do volume do cilindro; entre “Função” e a tabela de valores; entre “Função quadrática” e a parábola; e entre “Geometria” e o cilindro.

Também foram identificadas 33 conexões extramatemáticas na análise apresentada do artigo. Entre os exemplos estão as relações entre artéria e cilindro, placa de EVA e cilindro e seringa e volume. Outras 74 ligações ocorreram entre elementos não matemáticos, como placa de EVA e placa de gordura ou sistema circulatório e sangue.

O cilindro foi um dos elementos mais conectados pelos estudantes. Ele foi relacionado a dez elementos diferentes, entre eles volume, geometria, variação, fórmula do volume, função quadrática, parábola, placa de EVA, copo, sangue e artéria. Ao todo, recebeu 33 ligações. O volume, por sua vez, teve 34 ligações, sendo 19 delas estabelecidas com a fórmula utilizada para calcular o volume do cilindro. Para as pesquisadoras, esse dado pode indicar que os estudantes conheciam a fórmula e eram capazes de reconhecê-la no contexto da atividade.

A associação entre a placa de EVA e a placa de gordura também foi recorrente. Dezoito grupos relacionaram a parábola à função quadrática, reconhecendo nela a representação gráfica produzida a partir da experiência. Assim, os resultados, segundo as pesquisadoras, mostram que a atividade não eliminou a Matemática em favor das Ciências; pelo contrário, os estudantes utilizaram diversos conhecimentos matemáticos para realizar a tarefa.

O problema apareceu em outro momento: quando precisaram explicar o que haviam aprendido.

A Matemática estava presente, mas os estudantes nem sempre a reconheceram

A diferença entre aquilo que os estudantes fizeram e aquilo que disseram ter aprendido constitui um dos principais achados da pesquisa. Durante a resolução, eles utilizaram volume, geometria, funções, tabelas, gráficos e relações entre variáveis. Entretanto, quando convidados a indicar os conhecimentos adquiridos, a maioria destacou conteúdos ligados à aterosclerose e ao funcionamento do organismo.

Entre os conhecimentos matemáticos reconhecidos pelos estudantes estavam função polinomial de segundo grau, cálculo de volume, equações, geometria e construção de gráficos. Algumas respostas mencionaram, por exemplo, a função de segundo grau observada no gráfico, os volumes e medidas, o volume do copo, a relação entre x e y e os cálculos de volume.

Outros estudantes, entretanto, responderam à pergunta sobre ideias matemáticas mencionando diretamente o fenômeno científico. Afirmações como “quanto mais camadas de gordura, menor volume de sangue” mostram que eles compreenderam a relação investigada, mas não necessariamente a identificaram como conhecimento matemático. Segundo a análise das autoras, os estudantes utilizaram conteúdos já estudados, como volume e área, para resolver um problema relacionado às Ciências, porém não os reconheceram explicitamente como aprendizagens matemáticas.

O dado mais expressivo aparece quando as pesquisadoras perguntaram quais conhecimentos haviam sido adquiridos com a tarefa. Dos 83 estudantes participantes, apenas três apresentaram respostas explicitamente relacionadas à Matemática. Um deles mencionou fazer corretamente um gráfico; outro citou o cálculo de volume; e um terceiro mencionou o cálculo do volume do cilindro. Para a maioria, a aprendizagem estava associada à aterosclerose, às suas causas e consequências e à relação entre gordura acumulada e circulação sanguínea.

A resposta predominante sintetizada pelas pesquisadoras foi: “quanto mais camada de gordura, menor a quantidade de sangue [que circula nas veias]”. O dado não significa que os estudantes não tenham aprendido ou utilizado Matemática. O que ele enfatiza é que os conhecimentos matemáticos ficaram menos explícitos na própria percepção dos estudantes sobre a aprendizagem.

Dificuldade para justificar as relações

Outro resultado apareceu na capacidade de justificar as conexões. Diversas ligações estabelecidas pelos grupos não foram acompanhadas de explicações. Os estudantes afirmaram, em alguns casos, que sabiam qual relação pretendiam estabelecer, mas não conseguiam escrever a ideia.

Para as pesquisadoras, a dificuldade pode indicar que determinadas relações foram estabelecidas de maneira intuitiva, sem que os estudantes conseguissem explicitar o conhecimento subjacente. O problema foi mais evidente nas conexões intramatemáticas. O artigo argumenta que justificar uma conjectura permite ao professor verificar se o estudante efetivamente compreendeu a relação entre ideias matemáticas ou se apenas mobilizou um conhecimento de forma memorística.

As dificuldades identificadas também apareceram nas respostas sobre os obstáculos encontrados durante a tarefa. Embora a maioria dos estudantes tenha afirmado não ter enfrentado problemas significativos, aqueles que relataram dificuldades mencionaram principalmente aspectos matemáticos: interpretar o gráfico, construir gráficos, analisar dados e descobrir como elaborar a fórmula. Um número reduzido de alunos também apresentou dificuldades no início da simulação, no uso do Excel e na elaboração do relatório. Não foram relatados problemas relacionados ao conteúdo de Ciências Naturais utilizado na atividade.

O contraste contribui para a interpretação central do estudo. A Matemática foi necessária para executar a tarefa, mas sua presença não foi igualmente reconhecida pelos estudantes como parte da aprendizagem. Assim, o “M” esteve presente no procedimento, mas permaneceu menos visível na percepção dos participantes.

O desafio para a Educação STEM

A Educação STEM propõe justamente a articulação entre Ciência, Tecnologia, Engenharia e Matemática. A abordagem busca aproximar os conteúdos escolares de situações concretas, favorecendo a integração de diferentes campos do conhecimento. No entanto, o artigo recupera pesquisas que apontam o problema recorrente da integração que pode ocorrer de maneira superficial, sobretudo no que diz respeito à Matemática.

É nesse contexto que os resultados da pesquisa ganham mais aderência. A experiência mostrou que uma tarefa pode mobilizar conceitos matemáticos e gerar conexões entre diferentes campos, mas isso não garante, por si só, que os estudantes reconheçam a Matemática como conhecimento aprendido. As autoras observam que os alunos apresentaram conhecimentos matemáticos durante a atividade, mas, na autoavaliação, deram mais destaque à doença estudada em Ciências Naturais.

A conclusão das pesquisadoras não é abandonar a integração entre áreas, mas aperfeiçoá-la. O professor assume papel central na condução das conexões, ajudando os estudantes não apenas a estabelecer relações, mas também a justificá-las e compreendê-las. O artigo sustenta que as conexões precisam fazer parte da experiência matemática de maneira intencional e continuada.

A pesquisa contou com apoio financeiro do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), por meio do Edital CNPq nº 26/2021, destinado à Pesquisa Científica, Tecnológica e de Inovação: bolsas no exterior. A beneficiária foi a professora Marli Quartieri. 

Referência 

QUARTIERI, Marli Teresinha; AMADO, Nélia Maria Pontes; CARREIRA, Susana Paula Graça. Onde está o “M” em uma tarefa integrada de STEM? Ponto de vista de alunos do Ensino Básico. Bolema: Boletim de Educação Matemática, v. 39, p. e230212, 2025. DOI: https://doi.org/10.1590/1980-4415v39a230212. 

Crédito da imagem da capa desta notícia: Vitaly Gariev (Unsplash)