O PECIM possui três linhas de pesquisa às quais se vinculam as pesquisas de docentes e discentes, a saber:
Ensino, Aprendizagem e Formação de Professores na Área do Ensino de Ciências e Matemática
Investigação dos fundamentos e do processo de construção dos saberes discentes ou docentes no ensino e na aprendizagem em Ciências e Matemática. Estudo de aspectos relativos às linguagens na formação conceitual e nos discursos de estudantes e professores. Estudo e proposição de estratégias de ensino e aprendizagem em Ciências e Matemática e/ou desenvolvimento de projetos educacionais visando renovar e aprimorar o ensino nessas áreas. Estudo da natureza, do conteúdo e da linguagem de diferentes estratégias e recursos didáticos tais como experimentos, atividades lúdicas, computadores, vídeos, filmes etc. e o papel dos mesmos nos processos de ensino e aprendizagem.
Avaliação de recursos e materiais didáticos e midiáticos existentes no ensino de Ciências e Matemática e/ou proposição de novos recursos e materiais. Estudo das estruturas curriculares e das formas de avaliação, escolar ou sistêmica, no âmbito do ensino de Ciências e Matemática. Estudos voltados para a renovação curricular do ensino formal ou não-formal em Ciências e Matemática. Difusão de conteúdos e conceitos relacionados às Ciências da Natureza e à Matemática englobando suportes materiais, processos e formas de veiculação do conhecimento científico e matemático.
Estudo das práticas pedagógicas dos professores de Ciências e Matemática. Desenvolvimento e avaliação de materiais didáticos elaborados em cooperação com professores, como parte de processos de formação. Estudos sobre cursos de formação inicial ou continuada de professores para o ensino de Ciências e Matemática e suas interrelações com a educação básica. Desenvolvimento e/ou análise de programas de formação continuada de professores que integrem a universidade à escola da educação básica. Estudos sobre as relações de ensino na universidade.
Ciência, Tecnologia, Sociedade e Ambiente
Estudo das relações entre ciência, tecnologia, sociedade e ambiente (CTSA) e suas implicações para o ensino de Ciências e Matemática. Estudos sobre a noção de ambiente em suas diversas dimensões, tais como: físico-química, biológica, geológica, histórica, filosófica, ética, política, econômica, cultural e artística. Estudos sobre significados, concepções ou expectativas que alunos e professores apresentam no contexto das relações CTSA.
Educação Ambiental e suas relações com o ensino na área de Ciências e Matemática. Aspectos da divulgação e popularização dos conhecimentos científicos, tecnológicos e matemáticos, tanto na educação escolar formal quanto na educação não formal. Aspectos curriculares, do ensino e da aprendizagem em Ciências e Matemática na perspectiva CTSA.
História, Filosofia e Linguagem na Construção do Conhecimento em Ciências da Natureza e Matemática e no seu ensino
Estudo das relações entre os fundamentos filosóficos, epistemológicos, sociológicos e históricos da ciência e o ensino de Ciências e Matemática. Estudo das condições de produção e utilização do conhecimento na área das Ciências da Natureza e da Matemática. Contribuições da História das Ciências e da Matemática para a compreensão das relações entre saberes científicos e escolares e compreensão da constituição histórico-cultural das Ciências e da Matemática. Estudos sobre a inserção de conteúdos de História e Filosofia da Ciência no ensino de Ciências e Matemática.
Investigação sobre o papel da História da ciência e da Epistemologia na formação de professores e no desenvolvimento de estratégias de ensino e de aprendizagem. Produção e/ou avaliação de textos didáticos com abordagem histórica e filosófica. Estudos da História do ensino na área de Ciências e Matemática. Estudos compreendendo os papeis das diferentes manifestações de linguagens na construção das Ciências da Natureza e Matemática e no seu ensino.