Neste texto apresentamos um recorte inicial de uma pesquisa de mestrado em educação em ciências e matemática, que tem como principal objetivo problematizar as alternativas de valorização do potencial dos alunos com Altas Habilidades/Superdotação – AH/SD e Talento Lógico-Matemático do Instituto Federal do Espírito Santo – campus Vitória. Para tanto, buscamos uma aproximação com o Núcleo de Atendimento às Pessoas com Necessidades Específicas - NAPNE, com a intenção de buscar alternativas de encaminhamento pedagógico que possam contribuir com o desenvolvimento do potencial talentoso dos alunos com indicativos de AH/SD e Talento Lógico-Matemático. Além disso, se faz necessário o aprofundamento de estudos relacionados a construção de aprendizagem sob a ótica histórico-cultural, tendo como referencial teórico Vygotsky (1994), pois entendemos as AH/SD como condições construídas pela interação de fatores biológicos e experiências mediadas com o ambiente. As discussões pertinentes, a sua caracterização e identificação foram subsidiadas principalmente por Guenther (2012). Ao tratar dos sujeitos envolvidos na pesquisa, os alunos do primeiro ano do ensino médio do IFES, ressaltamos que serão identificados por meio de autoavaliação, além de questionários respondidos pelos professores e próprios colegas, método subsidiado por Renzulli (2004). A pesquisa será conduzida sob a abordagem da pesquisa-ação, sob a ótica de Barbier (2007) tendo a observação atuante como proposta e justificativa da escolha deste tipo de pesquisa, uma vez que pretendemos promover mudanças intencionais em nosso cenário de investigação. Destacamos a utilização de entrevistas e do diário de bordo como técnicas de produção de dados. Sendo assim, esta pesquisa se propõe a buscar alternativas de encaminhamento pedagógico que possam contribuir com o desenvolvimento do potencial talentoso dos alunos com indicativos de AH/SD e Talento Lógico-Matemático, propondo como produto educativo a elaboração de um Kit Pedagógico voltado para o trabalho com esses alunos em sala de aula. Para tanto, trazemos uma breve revisão de literatura apontando a escassez de trabalhos que investiguem o ensino e aprendizagem de matemática de alunos com AH/SD e Talento Lógico-Matemático no ensino médio. Para a realização da pesquisa, o caminho metodológico percorrido levará em conta a natureza de suas características. Há de se considerar que esta perspectiva investigativa pretende não só descrever e interpretar a realidade, mas também, propor possíveis mudanças, a partir das informações que emergirem durante o estudo.