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O presente trabalho expõe uma experiência com alunos do Terceiro Ano do Terceiro Ciclo de uma Escola Municipal de Porto Alegre/RS, sob a ótica da Educação Estatística e utilização de Modelagem Matemática, inspirados nos princípios da Educação Crítica. Como norteadores da reflexão, apresenta-se a discussão sobre os conceitos de Cenários para Investigação, que concebe a definição adotada de Modelagem Matemática, além das discussões acerca da Educação Crítica e seu impacto na Educação Matemática. Nesta experiência, os alunos foram convidados a realizar uma atividade de modelagem matemática, por meio da qual buscou-se desenvolver suas competências estatísticas. Construiu-se o projeto de pesquisa "Identidade de Gênero e Orientação Sexual", com envolvimento dos alunos enquanto sujeitos geradores de conhecimento e do professor enquanto mediador e facilitador. Os conceitos estatísticos explorados foram população, amostra, classificação de variáveis, planejamento de uma pesquisa, coleta de dados, organização e apresentação de dados. Para a análise dos resultados foram utilizados o relatório solicitado da atividade, os materiais adicionais produzidos, assim como a gravação das discussões realizadas por eles na etapa de organização dos dados. Apesar das limitações de tempo impostas à execução do projeto, foi possível se perceber o desenvolvimento da literacia estatística, assim como a reflexão necessária pelo tema abordado, conforme os preceitos da abordagem sócio-crítica de Modelagem Matemática.