MATHEMATICS EDUCATION AS A LANGUAGE OF INNOVATION, CREATIVITY, AND DESIGN IN THE STEAM AND ARTIFICIAL INTELLIGENCE CONTEXT: THEORETICAL INTEGRATIONS WITH TPACK-AI AND LEARNING ANALYTICS

Authors

DOI:

https://doi.org/10.37781/vidya.v46i1.5636

Keywords:

Mathematics Education; STEAM; Artificial Intelligence; TPACK-AI; Semiotic Registers

Abstract

This article investigates how to articulate Mathematics Didactics frameworks with contemporary Artificial Intelligence (AI) and TPACK-AI models to support the design of STEAM tasks and guide teacher education - a gap identified in recent literature. Drawing on an integrative narrative review of a theoretical-analytical nature, integrations between Mathematics Education, the STEAM approach, and AI-mediated learning ecosystems are discussed, focusing on AI literacy, creativity, and teacher knowledge frameworks (TPACK-AI, AI-TPACK, Intelligent-TPACK) developed between 2023 and 2025. The analysis combines the Semiotic Registers of Representation (Duval, 2006) and Instrumental Genesis (Rabardel, 1995) frameworks with recent AI literacy proposals and empirical studies on TPACK, self-efficacy, and teachers’ willingness to adopt AI. Six guiding principles for designing STEAM tasks in Mathematics Education are formulated, and implications for initial and continuing teacher education are discussed. It is concluded that the articulation between TPACK-AI, Semiotic Registers, Instrumental Genesis, and AI literacy offers a consistent theoretical framework for guiding task design that positions Mathematics as a language of modelling, analysis, and design in STEAM ecosystems, with further empirical research needed to examine the effects of these proposals on classroom practices and student learning.

Author Biographies

Alexandre Emanuel Batista Trocado, Centro de Investigação e Desenvolvimento em Matemática e Aplicações, Aveiro, Portugal)

Doutorado em Algebra Computacional pelo Consorcio Universidade Aberta e Universidade de Coimbra. É licenciado em Matemática, ramo educacional, e Mestre em Ensino da Matemática pela Faculdade de Ciências da Universidade do Porto. Professor de Matemática no Colégio Camões (Gondomar, Portugal). A investigação que desenvolve age na áreas: topologia de baixas dimensões; utilização de tecnologias, incluindo a Inteligência Artificial, em processos de ensino e aprendizagem da matemática.

 

Celina Aparecida Almeida Pereira Abar, Pontíficia Universidade Católica de São Paulo, São Paulo, Brasil

Doutorado em Lógica Matemática e Mestrado em Matemática pela Pontifícia Universidade Católica de São Paulo. Especialista em Tecnologias Interativas Aplicadas à Educação, em Design Instrucional para Educação On-Line (UFJF) e em Entornos Virtuales de Aprendizaje (OEI). Possui graduação em Licenciatura e Bacharelado em Matemática pela Pontifícia Universidade Católica de São Paulo. Professora titular da Pontifícia Universidade Católica de São Paulo atuando na Graduação e no Programa Pós-Graduação em Educação Matemática da PUC-SP. Os projetos de pesquisas em desenvolvimento abordam tecnologias digitais, realidades virtual e aumentada, ensino híbrido, contexto STEM e STEAM, IA. Disciplinas realizadas no curso de especialização Inteligência Artificial na Educação da Universidade Federal de São Carlos. Coordenadora do Instituto GeoGebra de São Paulo e Editora da respectiva revista.

José Manuel dos Santos dos Santos, Universidade de Coimbra

Doutorado em: Algebra Computacional pelo Consorcio Universidade Aberta e Universidade de Coimbra; em Educação pela Universidade Johannes Kepler de Linz, Austria. Pos graduado em: Supervisão Pedagógica e Formação de Formadores pela Faculdade de Psicologia e Ciências da Educação da Universidade do Porto; Administração Escolar pela Escola Superior de Educação do Instituto Politécnico do Porto. É licenciado em Matemática, ramo educacional, e Mestre em Ensino da Matemática pela Faculdade de Ciências da Universidade do Porto. Professor Auxiliar Convidado do Departamento de Matemática da Universidade de Coimbra, atuando na área da formação inicial de professores. A investigação que desenvolve age na áreas: topologia de baixas dimensões; utilização de tecnologias, incluindo a Inteligência Artificial, em processos de ensino e aprendizagem da matemática e na formação inicial e continua de professores.

Zsolt Lavicza, School of Education, Johannes Kepler University, Linz, Austria

Professor de Educação STEAM e de Métodos de Investigação na Johannes Kepler University Linz (Áustria). Exerce funções de liderança na escola doutoral da universidade, contribuindo para a formação de uma nova geração de investigadores em tecnologias educativas provenientes de diversos contextos internacionais. Com formação inicial em Matemática e Física, realizou a transição de uma carreira em Matemática Aplicada para a área da Educação Matemática, tendo obtido o grau de doutor (PhD) na Universidade do Michigan. Ao longo de mais de uma década na University of Cambridge, participou ativamente no desenvolvimento e na expansão do GeoGebra, uma das plataformas educativas mais utilizadas a nível mundial, com mais de 100 milhões de utilizadores. Atualmente, coordena investigação e projetos internacionais centrados na formação de professores, na integração STEAM e no uso ético e criativo de ferramentas de inteligência artificial em contextos educativos.

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Published

2026-06-03

How to Cite

Trocado, A. E. B., Abar, C. A. A. P., dos Santos, J. M. dos S., & Lavicza, Z. (2026). MATHEMATICS EDUCATION AS A LANGUAGE OF INNOVATION, CREATIVITY, AND DESIGN IN THE STEAM AND ARTIFICIAL INTELLIGENCE CONTEXT: THEORETICAL INTEGRATIONS WITH TPACK-AI AND LEARNING ANALYTICS. VIDYA, 46(1), 165–179. https://doi.org/10.37781/vidya.v46i1.5636

Issue

Vol. 46 No. 1 (2026)

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