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O presente artigo tem como propósito discutir sobre a formação de professores de matemática, destacando a necessidade da indissociabilidade entre o ensino, a pesquisa e a extensão dentro das instituições de formação. Trata-se de uma pesquisa em andamento, de cunho teórico bibliográfico, de constante reformulação advindas das necessidades obtidas pelas práticas de integração entre estes três domínios no curso de Licenciatura em Matemática do Instituto Federal do Rio Grande do Sul - Campus Canoas. Os resultados encontrados sugerem que o ensino de matemática nas instituições de formação de professores deve prever situações de prática de ensino em todas as disciplinas do curso. Além disso, outras situações de prática devem ser propostas a partir de projetos de extensão que integrem a comunidade acadêmica à comunidade a qual está inserida, sendo estas práticas baseadas em perspectivas teóricas discutidas em espaços de pesquisa sobre a matemática, seu ensino e sua aprendizagem. Conclui-se que, embora estes aspectos tenham sido bastante discutidos em termos teóricos, pouco se sabe sobre o seu funcionamento prático e integrado, necessitando um conhecimento de outras áreas por parte do professor formador. Essa experiência exige novas práticas formativas, possibilitando uma formação contextualizada, resinificando o papel do professor de matemática que produz e torna acessível os saberes e práticas construídos na sua formação e que devem ser ampliados pelas suas práticas.