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1 DIDÁTICA DA ÁLGEBRA 1 Sumário NOSSA HISTÓRIA .......................................................................................... 2 A HISTÓRIA DA ÁLGEBRA. ........................................................................... 3 Álgebra elementar e abstrata 5 A álgebra na antiguidade ................................................................................. 5 Quais conteúdos questionar, quais saberes construírem .............................. 10 1. Estimule as noções de divisão................................................................... 26 2. Trabalhe com o material dourado .............................................................. 27 3. Nunca diga que matemática é um bicho de 7 cabeças ............................. 28 BIBLIOGRAFIA .............................................................................................. 30 Educação Matemática - Uma (Nova) Introdução, Silvia Dias Alcântara Machado, O Ensino de Matemática Hoje, Patricia Sadovsky, 112 págs., Ed. Ática, Documento Actualización Curricular para 7º Grado, da Secretaria de Educação. ... 30 2 NOSSA HISTÓRIA A nossa história inicia com a realização do sonho de um grupo de empresários, em atender à crescente demanda de alunos para cursos de Graduação e Pós-Graduação. Com isso foi criado a nossa instituição, como entidade oferecendo serviços educacionais em nível superior. A instituição tem por objetivo formar diplomados nas diferentes áreas de conhecimento, aptos para a inserção em setores profissionais e para a participação no desenvolvimento da sociedade brasileira, e colaborar na sua formação contínua. Além de promover a divulgação de conhecimentos culturais, científicos e técnicos que constituem patrimônio da humanidade e comunicar o saber através do ensino, de publicação ou outras normas de comunicação. A nossa missão é oferecer qualidade em conhecimento e cultura de forma confiável e eficiente para que o aluno tenha oportunidade de construir uma base profissional e ética. Dessa forma, conquistando o espaço de uma das instituições modelo no país na oferta de cursos, primando sempre pela inovação tecnológica, excelência no atendimento e valor do serviço oferecido. 3 A HISTÓRIA DA ÁLGEBRA. INTRODUÇÃO Vamos estudar nessa unidade a função da álgebra e qual a sua importância no processo de ensino aprendizagem. O objetivo geral da disciplina é promover entre os professores em formação uma melhor compreensão sobre as questões referentes ao ensino e à aprendizagem da álgebra e das funções na escola básica brasileira. Mais especificamente, pretende-se: 1) aprofundar o conhecimento que o futuro professor já tem de suas vivências anteriores sobre álgebra e funções, visando à preparação para a docência na escola básica; 2) abordar aspectos referentes ao pensamento algébrico e à linguagem algébrica em vínculo com o ensino e a aprendizagem da álgebra na escola básica; 3) focalizar aspectos históricos do desenvolvimento da álgebra e de seu ensino, relacionando-os às questões do ensino e aprendizagem escolares; 4) estudar as dificuldades em relação à aprendizagem da álgebra escolar, com atenção aos principais erros usualmente encontrados entre os alunos de diferentes níveis de ensino. As questões relacionadas ao ensino e à aprendizagem do tema aqui focalizado, extremamente relevante nas propostas curriculares para os ensinos fundamental e médio no Brasil, são, simultaneamente, diversas e complexas. Considerando-se o espaço disponível para contemplá-las no curso, precisamos realizar escolhas que, sabemos, são insuficientes para prover o futuro professor dos conhecimentos que lhe serão necessários no exercício da docência sobre os tópicos algébricos. Procuramos, então, selecionar alguns assuntos cujo estudo possa ser um ponto de partida para futuros aprofundamentos por parte do docente1 . Os assuntos escolhidos para compor o presente texto referem-se a um escopo vasto: tivemos a intenção de contemplar, entre outros, as várias concepções de álgebra e papéis das letras ou “variáveis”; dimensões históricas da álgebra e de seu ensino no Brasil; perspectivas atuais para o trabalho pedagógico com a álgebra na escola básica; pensamento algébrico e linguagem algébrica; erros em álgebra. Organizamos o livro em quatro unidades, sendo cada uma delas composta por um texto e um conjunto de atividades a ele relacionadas. 4 Vamos entender primeiramente o que é álgebra? Trata-se do ramo da Matemática que testa e comprova as operações básicas e as relações entre conjuntos numéricos. Álgebra é o ramo da Matemática que generaliza a aritmética. Isso significa que os conceitos e operações provenientes da aritmética (adição, subtração, multiplicação, divisão E AFINAL, QUAL É A SUA IMPORTÂNCIA? Nesse sentido, um dos ramos da matemática que se pode destacar é a Álgebra que também é de extrema importância para a humanidade, uma vez que esse ramo permite manipular equações que são vistas em muitas aplicações no nosso cotidiano, como: confiabilidade de produtos, crescimento populacional e etc. Diferentemente da aritmética que apenas trabalha com números e suas devidas operações, a álgebra proporciona a possibilidade de trabalhar com símbolos no lugar dos números, além disso, ela apresenta três repercussões muito importantes para o campo da matemática. 5 Em primeiro lugar permite que equações aritméticas simples possam ser generalizadas de forma que possam constituir uma lei. Por outro lado, permite também referenciar números que não se conhecem, mas que podem descobrir-se através de uma formulação e da resolução das equações. E finalmente, a álgebra nos dá à possibilidade de estabelecer relações matemáticas entre quantidades. Álgebra elementar e abstrata A álgebra pode ser dividida em dois ramos bem diferenciados: a elementar e a abstrata. A primeira inclui os conceitos mais básicos da matemática, enquanto que a abstrata estuda as estruturas algébricas. A álgebra na antiguidade Da mesma maneira que acontece com a história da matemática em geral, a origem da álgebra se encontra nas antigas civilizações da Babilônia e do Egito. Estes foram os primeiros lugares que puderam resolver as equações quadráticas e lineares, além das equações indeterminadas por múltiplas incógnitas (no caso dos babilônios). Para muitos estudiosos, o matemático alexandrino Diofante é considerado o pai da álgebra. Ele uniu a tradição egípcia e babilônica ampliando e melhorando-a em seu livro “As Aritméticas”, da qual apresenta muitas soluções para as equações indeterminadas que ainda até hoje são surpreendentes. A partir daí o estudo da álgebra chegou ao mundo islâmico terminando de aprimorar o que chamavam de ciência da redução, impulsionando definitivamente a álgebra como parte essencial dos estudos matemáticos. A constatação definitiva destes avanços se consolidaria a partir do momento que os matemáticos árabes desenvolveram conceitos fundamentais da álgebra moderna como os binômios e os polinômios. Matemática: a definição de álgebra Você sempre ouviu falar de álgebra sem realmente saber o significado desse termo? Estamos aqui para explicar o que este ramo da matemática significa! 6 A álgebra pode ser como chinês para uma pessoa que ainda não a dominou. No entanto, as soluções costumam ser muito mais simples do que imaginamos! Tomando emprestada sua etimologia da língua árabe, a álgebra tem sido usada há séculos pelos maiores pensadores do mundo, como o matemático e astrônomo do século IX Al-Khwarizmi. Desde a antiguidade, e particularmente no Egito e no Oriente Médio, as pessoas começaram a resolver problemas mais ou menos complexos para lidarcom certas situações cotidianas. No entanto, será necessário aguardar o ano 1000 para que o zero faça sua primeira aparição graças aos pesquisadores e matemáticos indianos. Até o século XVII, a álgebra ainda era vista como uma extensão da aritmética e não como uma disciplina com área própria. Mas é realmente durante o século XX que o termo álgebra tomou todo o seu significado. A partir de então, os matemáticos começaram a substituir as figuras usuais por objetos. Foi também durante este período contemporâneo que a álgebra linear se desenvolveu, um ramo matemático interessado em espaços vetoriais e transformações lineares. A álgebra é agora considerada como o ramo matemático da resolução de um problema por meio de símbolos precisos, a fim de generalizar os resultados matemáticos. Então, por que não mergulhar na história da matemática para entender melhor o interesse do cálculo algébrico? 7 As regras básicas da álgebra Não há necessidade de ser um grande matemático como Euclides para compreender as regras básicas da álgebra: estas são facilmente memorizadas com um pouco de prática! O cálculo algébrico difere da aritmética, já que abstrações são usadas aqui, como letras para significar figuras cujo valor é desconhecido. Usar essas letras pode, às vezes, fazer com que o exercício pareça muito mais complicado do que realmente é. Na verdade, a álgebra está lá para facilitar o trabalho de matemáticos de nível iniciante ou avançado. 8 É fundamental que o educando consiga assimilar os conceitos básicos da aritmética e as primeiras regras da álgebra: Analisar objetos simples e objetos complexos, Realizar bem a subtração, Multiplicação, com produtos simples, números complexos, fatoração, A divisão euclidiana, Aprender a reduzir uma expressão, desenvolver uma expressão e fatorar uma expressão, Várias regras, como polinômios e produto. O educador deve orientar o seu aluno que têm conceitos matemáticos que é necessário o processo de memorização, por exemplo, a regra de prioridades, que é essencial para resolver um problema algébrico. Os parênteses sempre têm prioridade sobre todos os outros cálculos; Em seguida vêm as chaves, depois os colchetes, os 9 produtos e os quocientes e, finalmente, as somas e as diferenças. Se o aluno seguir todas essas regras, ele será capaz de superar os problemas mais complexos da matemática, além disso, é necessário ensinar ao aluno a prática de conferência, ensinando sempre a tirar a prova dos caçulos, fazendo a revisão dos mesmos. O ensino da álgebra Para que a introdução à álgebra seja natural, é preciso questionar conhecimentos aritméticos e mostrar como eles são usados nas equações Durante os primeiros anos da Educação Básica, a garotada está acostumada a estudar Matemática com problemas aritméticos que envolvem as quatro operações, trabalhadas numa complexidade crescente de números grandes, frações e racionais. Letras são usadas somente para representar grandezas, como "m" para metro, "g" para grama e "l" para litro. Imagine, então, o susto dos alunos ao chegar ao 6º ou 7º ano e dar de cara com uma questão do tipo 2a + 13 = 33. Não bastasse saber somar, subtrair, dividir e multiplicar, agora eles precisam desvendar o valor das letras. Mas como fazê-lo se a "conta" aparentemente já está resolvida? Afinal, ao contrário do que acontecia até esse momento, tem um número depois do sinal de igual. O estranhamento na cabeça das crianças é natural. "Elas sentem a perda de sentido do que já sabem e julgam as dificuldades operatórias difíceis de serem superadas", diz Ivone Domingues, coordenadora pedagógica da área de Matemática da Escola da Vila, em São Paulo. De fato, a compreensão da álgebra - a parte da disciplina que estuda leis e operações com entidades abstratas, geralmente utilizando letras para 10 representar valores desconhecidos - exige que a turma repense saberes que funcionavam bem com as operações aritméticas. A pesquisadora argentina Patricia Sadovsky defende que seu papel, professor, é fundamental para apresentar a passagem da aritmética à álgebra como continuidade e não como ruptura. De acordo com Patrícia Sadoysky, percebemos a necessidade de se fazer o ensino de matemática de forma mais natural, leve e prazerosa. Infelizmente o que se vê na grande maioria das escolas um fracasso acentuado dos alunos do 6º e 7º anos, principalmente na matemática. As razões para isso acontecer justamente essa ruptura do conhecimento, além de todos os processos biológicos que o adolescente passa nessa fase, ele se depara na escola com uma forma totalmente diferente, abstrata, fria e longe para se aprender a matemática. Outro fato a observar é que a maioria dos educadores, lamentavelmente, dá seqüência no conteúdo normal, sem perceber ou às vezes ignorando se a turma está ou não acompanhando o seu raciocínio, muitas vezes esse educador não tem paciência para esperar o educando ou até mesmo para voltar no conteúdo prévio para que a turma realmente se alinhe pedagogicamente. O mais conflitante, que têm ocorrido, é que a maioria dos adolescentes chega nessa fase sem dominar os conceitos básicos da aritmética, as quatro operações básicas, isso sim, compromete todo o processo de ensino aprendizagem, uma vez, que na maioria desses casos, o aluno vai necessitar não somente de um professor sensível e paciente, mas sim de um apoio pedagógico extra –turno tanto na escola como em casa. Quais conteúdos questionar, quais saberes construírem A chave é mostrar que tudo que se aprendeu nas séries iniciais segue sendo válido. Mas que, quando se trata de resolver equações, alguns procedimentos precisam ser modificados. A sequência de operações é um deles. Durante o trabalho aritmético, as crianças costumam lidar com problemas que pedem resultados com base em dados previamente estabelecidos, que se caracterizam pela importância da obtenção de informações intermediárias. Como o que ocorre em "Tenho 200 bonequinhos e comprei mais 50. Depois, dei 30 para meu amigo. Com quantos fiquei?". O mais usual, em situações como essa, é realizar as operações em sequência (primeiro, somam- se 200 e 50. Depois, subtrai-se 30 desse total). No fim, chega-se ao resultado - quase sempre, um número "de verdade". A álgebra opera por uma lógica diferente. Considere o seguinte exemplo: 11 "Sabendo que o produto de dois números é 5.542, qual será o resultado se somarmos 1 ao primeiro dos números e depois o multiplicarmos pelo segundo?" Perceba que o passo a passo aritmético não funciona nesse caso. Aqui, a tradução para a linguagem matemática tem de envolver, de uma vez só, todas as informações, gerando duas equações: a x b = 5.542 e (a + 1) x b = c, sendo "a" e "b" os dois números multiplicados e "c" o valor pedido no enunciado. Ilustrações: Beto Uechi Outra diferença importante - dessa vez, relacionada a um conceito - diz respeito ao sinal de igual. A turma pode ter se acostumado a entender que o que está do lado esquerdo da igualdade são as parcelas da conta e o que vem do lado direito, logo depois do "=", é o resultado, geralmente expresso por um único número. Equações do tipo 7a + 7 = 4a + 19 questionam essa interpretação (nesse exemplo e nos próximos, consideramos que expressões do tipo "7a" e "4a" e "ab" indicam multiplicações entre o primeiro e o segundo elemento, como 7 x a e 4 x a e a x b). Sua tarefa, aqui, é mostrar que, mais do que um indicar resultado, o sinal de igual serve para mostrar uma equivalência. O paralelo com a aritmética ajuda: indique que 144 + 50 não somente "é igual a" 194 mas também equivale a 194, da mesma maneira como 130 + 64 ou então 200 - 6, entre outras possibilidades. Em seguida, é preciso construir novos conhecimentos. É fundamental explicar o que significam os tais "a", "b" e"c" que aparecem nas operações. Não basta dizer que são "números desconhecidos": dependendo do contexto matemático, as letras podem se comportar como incógnitas (valores fixos) ou variáveis (que podem assumir diversos valores). Uma boa maneira de sublinhar essa diferença é pela comparação de problemas. Suponhamos que um primeiro busque o número de triciclos e bicicletas numa garagem, explicitando que há 100 rodas no total. A resposta, então, é 3t + 2b = 100, com muitos 12 valores possíveis para a quantidade de triciclos ("t") e bicicletas ("b"). Isso ocorre porque faltam elementos que determinem a situação: se tenho oito triciclos, serão necessariamente 38 bicicletas (3 x 8 + 2b = 100; 24 + 2b = 100; 2b = 100 - 24; 2b = 76; b = 38). A segunda proposta tem os mesmos dados e busca encontrar o número de bicicletas. No entanto, revela que há 10 triciclos. Assim, resta somente uma variável (o número de bicicletas), que, por estar envolvida com outros elementos fixos (3 x 10 + 2b = 100), é uma incógnita, um número determinado: se 10 triciclos somam 30 rodas, as 70 restantes são divididas pelas bicicletas, resultando 35. As boas estratégias didáticas incluem etapas de generalização Agora que já sabemos o que fazer, vamos discutir como apresentar esses conteúdos à garotada. Uma coisa é certa: os especialistas não recomendam despejar, logo de cara, um caminhão de algoritmos repleto de letras. "A generalização, algo essencial para o entendimento dos conceitos algébricos, não nasce do acúmulo de evidências pontuais em exemplos", afirma Ivone. Em vez disso, é mais adequado propor atividades em que a própria turma identifique essas regularidades partindo das operações já conhecidas. 13 Uma possibilidade é o seguinte exemplo: "Sabendo que o produto de dois números é 9.876, é possível conhecer o produto do dobro do primeiro pelo triplo do segundo?" Com o apoio da aritmética, é natural que os alunos, primeiro, pensem em diversos valores para alcançar 9.876, algo mencionado no início do enunciado. Eles podem chegar a diferentes pares de números: 9.876 e 1 e 4.938 e 2, por exemplo. Com esses dados, conseguem terminar o problema. Com o primeiro par, temos 9.876 x 2 = 19.752 e 1 x 3 = 3, que multiplicados entre si resultam em 59.256. Com o segundo, 4.938 x 2 = 9.876 e 2 x 3 = 6, que multiplicados resultam, de novo, em 59.256. Com as sucessivas tentativas, a garotada vai concluir que o resultado que buscamos (o produto do dobro do primeiro pelo triplo do segundo) independe dos fatores em questão. Aí, sim, é hora de mostrar que a Matemática possui uma maneira de escrever esse tipo de raciocínio generalizado, simplificando o processo (no exemplo, ab = 9.786 e c = 2a x 3b = 6ab = 6 x 9.786 = 59.256, sendo "c" o número pedido no enunciado). A notação obtida pela aplicação de propriedades multiplicativas (comutativa e associativa, aprendidas no estudo da aritmética) aponta que a resposta esperada (o "c") é seis vezes o resultado inicial, sem que seja necessário descobrir "a" e "b". Desafios com conceitos geométricos também colaboram na construção da generalização. Por exemplo, uma sequência de bolinhas que forme quadrados perfeitos. A primeira sequencia de bolinhas figura tem uma bola: FIGURA 1 A segunda leva duas bolinhas na base e duas na altura, totalizando 4: FIGURA 2 14 A terceira tem três na base e três na altura, somando 9: FIGURA 3 Desafie a classe a descobrir quantas bolinhas terá a figura 5. Observando os quadrados anteriores, alguns alunos vão notar que o total de bolinhas é dado pelo número da figura multiplicado por ele mesmo. Outros argumentarão que o resultado pode ser obtido multiplicando o número de bolinhas da base pelo da altura. Os dois caminhos estão certos. Com base nessas observações, a garotada concluirá que, para a quinta figura, o total é 25. Nesse momento, você pode propor a sistematização matemática da descoberta ao mostrar uma fórmula do tipo t = n X n, sendo "t" o total de bolinhas e "n" o número de bolinhas da base e da altura ou o número da figura. Por meio dessas estratégias, os estudantes compreendem que a elaboração de fórmulas é a forma convencional de generalizar um raciocínio. Aprendendo a montar algoritmos e equações e sabendo o significado das letras que representam incógnitas e variáveis, eles entendem melhor a lógica que estrutura a álgebra e comprovam sua utilidade. Essa forma prática e concreta de aplicar as operações matemáticas é fundamental para que a criança construa os conceitos de forma operatória, ou seja, ela participando do processo, elaborando e reelaborando as hipóteses, através de desafios lançados pelo professor. Com essa base construída o aluno conseguirá compreender e raciocinar de forma lógica, abstrata e conclusiva diante dos problemas ou desafios matemáticos. 15 Álgebra desde cedo Mesmo nas séries iniciais, as crianças já são capazes de resolver problemas algébricos usando tabelas e até equações para organizar seu raciocínio. O ensino tradicional da Matemática prevê que, nos primeiros anos da Educação Básica, o aluno resolva problemas aritméticos com níveis de dificuldade crescente. Depois, quando estiver no 6º e no 7º ano, ele vai ser apresentado ao uso das letras para a resolução de problemas de álgebra. Esse modo de organizar o ensino é bastante praticado e permite bons resultados. Porém a pesquisadora argentina Bárbara Brizuela, radicada há 15 anos nos Estados Unidos e docente da Faculdade de Educação da Universidade de Tufts, em Boston, indica outro caminho possível, tomando como base suas investigações com crianças norte-americanas de 7 a 9 anos. Segundo ela, é possível ensinar álgebra desde cedo e permitir aos pequenos que usem notações - representações por escrito de suas ideias - para ajudar a construir o raciocínio (veja ao longo desta reportagem respostas de alunos para alguns problemas propostos pela pesquisadora para o ensino do uso de tabelas e equações e a análise feita por ela com base nesse material). 16 Pensamento ordenado Ao colocar numa folha o que pensa e como pensa, a criança reflete sobre seu modo de raciocinar e pode alterar sua prática Problema Objetivo: uso de tabelas Dia 1: Três irmãos guardavam em cofres o dinheiro recebido da avó. Um dia, contaram quanto cada um tinha: Jessica tinha 7 dólares, Daniel, 4 dólares, e Leslie, nada. Mostre quanto dinheiro cada um tem. Dia 2: A avó deu a cada criança 2 dólares. Com quanto dinheiro ficou cada um? Dia 3: A avó visitou novamente as crianças e deu 3 dólares para os netos. Mostre em uma tabela com quanto dinheiro ficou cada um, representando as situações do dia 1, 2 e 3. LÓGICA PESSOAL Mesmo tendo visto uma tabela convencional, o aluno optou por não criar uma coluna para cada nome de criança, mas usar as iniciais Ilustração baseada na resposta de Joey (7 anos, aluno de 2º ano) Fotos: Paulo Vitale A partir dessas pesquisas podemos concluir que as crianças muito pequenas são capazes de usar tabelas para resolver problemas, muito interessante não? Cada uma interage ativamente com o objeto de estudo em questão (as tabelas). Existe uma lógica por trás das decisões e das respostas que devemos nos dedicar a compreender. Também é possível observar que as crianças conseguem fazer uma coerência no que inicialmente poderia parecer um erro. Por exemplo, repetir a letra inicial do nome das 17 crianças antes do valor em dinheiro (como no exemplo acima). A maneira de organizar a informação tem um impacto na forma como compreendemos (e eventualmente reorganizamos) um problema. Cada representação ressalta certos aspectos dele enquanto esconde outros. Percebemos que ensinar álgebra nos primeiros anosda escolaridade não é precoce. "As crianças pequenas não sabem falar e, nem por isso, os adultos deixam de conversar com elas. Elas não escrevem e não leem, mas sabe-se que é preciso ler para elas e deixar que tentem escrever." A mesma coisa nos acontece ao aprender uma língua estrangeira: "Não é necessariamente mais fácil aprender inglês ou espanhol quando se tem mais idade". Por isso, suas análises fazem questionamentos sobre por que não se propõem problemas algébricos também para os pequenos e por que se acredita que seja melhor esperar as crianças ficarem mais velhas para, então, apresentar-lhes letras representando números. Outra constatação indica que há alternativas às didáticas habituais. De acordo com o estudo, não é essencial ensinar o uso de tabelas, gráficos e equações com base em referências prontas e acabadas: "O uso da linguagem convencional não importa em um primeiro momento. A aprendizagem algébrica deve ser vista como um processo. Nem automático nem rápido, mas que depende de um trabalho intelectual genuíno das crianças para que se apropriem das representações. Em uma das atividades apresentadas aos alunos, era solicitada a criação de uma tabela. Eles não eram avisados, mas, na última folha do exercício, havia uma tabela pronta. Curiosamente, o único aluno que descobriu a referência, mesmo copiando o que via, produziu uma tabela diferente daquela convencional. As representações em papel são o próprio raciocínio Em estudos realizados sobre a aquisição dos conhecimentos observamos alguns teóricos que se destacam com essa análise, como Barbara. Que o aluno deve é capaz desde pequeno de construir seus conceitos, desde que seja bem monitorado e estimulado pelo educador. Na palestra que fez na Semana da Educação, organizada pela Fundação Victor Civita (FVC) de 14 a 16 de outubro, em São Paulo (leia mais sobre o programa do 18 evento no quadro acima), ela mostrou como suas ideias se baseiam em estudos de uma série de pesquisadores renomados, como Gérard Vergnaud (que diz que as representações simbólicas ajudam os pequenos a resolver problemas), Claude Lévi- Strauss (que as chama de ferramentas amplificadoras e diz que elas permitem o controle de recursos dentro da cultura) e Lev Vygostky (1896-1934), que analisa o impacto do uso das ferramentas para as transformações intelectuais do indivíduo. No Brasil, essa preocupação tem ligação com o que se denomina tratamento da informação. Esse é um dos blocos de conteúdo de Matemática descritos nos Parâmetros Curriculares Nacionais (PCNs) para o Ensino Fundamental. O documento diz que o "trabalho a ser desenvolvido a partir de coleta, organização e descrição de dados possibilita aos alunos compreenderem as funções de tabelas e gráficos, usados para comunicar esses dados: a apresentação global da informação, a leitura rápida e o destaque dos aspectos relevantes". Problema 2 Objetivo: uso de tabelas Raymond tem certa quantidade de dinheiro. Sua avó lhe oferece duas opções. A primeira: duplicar seu dinheiro. A segunda: triplicar seu dinheiro e, em seguida, tirar 7 dólares. Qual a melhor opção para Raymond? Existe alguma opção sempre melhor? Mostre seu trabalho na folha de papel. 19 SIMPLES E DIRETO A aluna não precisou construir uma tabela para resolver o problema. Em vez disso, ela desenhou uma escala de valores para indicar as melhores opções Ilustração baseada na resposta de Jennifer (8 anos, aluna de 3º ano) A partir desse exemplo, observa-se que os sistemas de representação externos (tabelas formuladas de acordo com regras convencionais) podem se tornar objetos de reflexão para os estudantes. É preciso dar importância ao equilíbrio entre apresentar às crianças representações convencional e aceitar as que fazem espontaneamente (como no exemplo acima). Percebeu-se também que a interação entre diferentes sistemas de representação é muito importante para o desenvolvimento do pensamento matemático dos pequenos. 20 Fica evidente que as anotações são instrumentos fundamentais para as crianças aprenderem quaisquer conteúdos. E a importância dessas representações fica bem clara nos resultados do projeto Álgebra desde Cedo (Early Algebra, no original em inglês). No projeto, a aritmética e a álgebra não são estudadas de modo estanque, mas desde as séries iniciais. "Dessa forma, quando as crianças chegam aos 13 ou 14 anos, não estranham que haja incógnitas ou variáveis nos problemas e conseguem resolvê-los com propriedade", explica. E faz um alerta: "A maioria dos alunos tem problemas com Matemática nessa faixa etária. A deficiência não deve ser deles, mas infelizmente pode ser nossa, porque muitas vezes o educador fica procurando quem é o culpado do aluno não conhecer esse ou aquele conhecimento prévio, mas se esquece de assumir o seu próprio papel de professor que intervém e assume o processo de aprendizagem do seu aluno. BOM SABER Problema 3 Objetivo: uso de equações Duas alunas vão à frente da sala e recebem diferentes quantidades de doces. São elas: Briana: 2 tubos, 1 caixa e 7 doces soltos Susan: 1 tubo, 1 caixa e 20 doces soltos Sabe-se que: a) Cada caixa contém a mesma quantidade de doces. Desde 1998, a pesquisadora investiga os efeitos da aprendizagem de álgebra por crianças menores. Bárbara e uma equipe, que inclui a brasileira Ana Lúcia Schliemann, lecionam em uma escola pública norte-americana na periferia da cidade de Boston. O trabalho deles é propor atividades algébricas durante uma hora, uma ou duas vezes por semana. As mesmas turmas são acompanhadas durante três anos, e os avanços, as dúvidas e as mudanças de estratégias são identificadas nas produções e em entrevistas e atividades filmadas. Com esse acompanhamento, é colocado em análise o impacto do contato das crianças com a álgebra ao longo da escolaridade. Ao conversar com os pequenos enquanto eles "escrevem Matemática", como diz Bárbara, ela percebe como estão inventando e examinando símbolos para fazer e compreender a disciplina. 21 b) Cada tubo contém a mesma quantidade de doces. c) Cada aluno tem a mesma quantidade total de doces. MENTE EM AÇÃO Mesmo sem a solicitação de uso de equação, o aluno montou a igualdade, fez rabiscos para simplificar o cálculo e relacionou dados para chegar à solução Ilustração baseada na resposta de Albert (9 anos, aluno de 4º ano) Conclusões sobre a pesquisa: - A maioria das crianças representou o problema com desenhos. Um terço delas incluiu uma equação no trabalho escrito e mais de um terço usou uma letra para representar um ou mais desses valores (como no exemplo acima). - Elas podem tanto usar equações como letras para representar variáveis e incógnitas enquanto resolvem problemas algébricos. Essas notações são intrínsecas à álgebra e, por isso, devem ser levadas em conta ao abordar o ensino e a aprendizagem desse conteúdo. - A possibilidade de usar equações e letras para representar variáveis ou incógnitas pode facilitar a resolução de problemas algébricos. As formas convencionais de representar os problemas algébricos são solicitadas pelos profissionais desde o primeiro dia de aula e as crianças passam a se apropriar dessa linguagem específica. Enquanto algumas preferem desenhar para expressar suas ideias, outras constroem tabelas e gráficos ou, ainda, usam pontos de interrogação ou letras para sinalizar incógnitas e variáveis. Nem todos os tipos de notação colaboram para todos os problemas a resolver. Porém cada representação facilita alguns processos. Aos poucos, 22 os alunos vão aprendendo a elegê-las e usá-las. Nesse processo, é importante que as crianças construam entendimentos e façam interpretações. No livro Desenvolvimento Matemático na Criança: Explorando Notações, o único de Bárbaratraduzido para o português, ela explica que "o fazer e o conceber matemáticos são mediados por sistemas de escrita importantes e, muitas vezes, complicados, de modo que a Matemática também é um tipo particular de discurso escrito". Na obra, ela cita também as experiências de seus vários alunos em sala de aula durante o processo de aprendizagem. Com base na análise dos registros deles, fica claro como é importante considerar as representações de cada um. Elas são mostras valiosas do modo de construção do conhecimento. De acordo com a Teoria do Desenvolvimento de Piaget, os quatro estágios cognitivos do desenvolvimento infantil são: Fase sensório-motora: Nascimento até cerca de 2 anos. ... Fase pré-operacional: De 2 a 7 anos. ... Estágio operacional concreto: 7 a 11 anos. ... Estágio operacional formal: 11 anos ou mais. 23 1ª Feira de matemática – Vale do rio Doce. Estudando cada fase e principalmente o estágio operacional- concreto (7 a11 anos) e o estágio operacional formal, observa-se que no estágio operacional concreto a criança já utiliza a lógica para solucionar problemas, mas só os concretos, como questões matemáticas ou relacionadas a objetos físicos. O abstrato ainda é difícil para eles. Daí entende-se porque a necessidade de se trabalhar concretamente, com situações problemas reais, próximos do cotidiano do aluno, nessa fase a manipulação de objetos e jogos matemáticos é fundamental para o desenvolvimento do raciocínio lógico da criança. Percebe-se que daí surge muitos problemas futuros para o aluno se ele não conseguir sistematizar e concretizar o conhecimento matemático, considerando que esse conhecimento é prévio e básico para que a criança possa se desenvolver nas etapas posteriores da matemática. Pode-se observar que é a faixa etária do 2º ao 5ºano, aproximadamente, fase esta em que os conteúdos são operacionais e podem ser transportados para o aspecto concreto e real da criança. 24 Já na fase do Operacional-formal, a criança já está atravessando para adolescência, e justamente nessa fase, se constrói o pensamento lógico formal, aos alunos, com desenvolvimento dentro do esperado para sua faixa etária, é capaz de abstrair, analisar, elaborar e reelaborar seus pensamentos, por isso é chamado de operacional formal ou operacional abstrato. Baseado nessa teoria do desenvolvimento de Piaget percebe-se que não é coincidência que a álgebra seja trabalhada a partir dos 10 ou 11 anos, especificamente no 6º ano escolar. Porque é a fase que o aluno terá condições e capacidade de maturação biológica, neurológica e psicossocial para assimilar conhecimentos mais abstratos e complexos. Lembrando que, se esse aluno não tiver dominado os conteúdos básicos de aritmética, provavelmente o mesmo terá muita dificuldade para assimilar os conceitos e conteúdos mais complexos como a álgebra. 25 O 6º ano do fundamental marca uma mudança gigantesca no aprendizado de matemática de uma criança de 11-12 anos. Este é o momento em que a tal da Aritmética das continhas de mais e de menos começa a dar lugar à Álgebra. A Álgebra é muito importante por ser a generalização da Aritmética. Tudo o que fazemos com números podemos fazer identicamente com letras. E se podemos, fazemos. A Álgebra também se destaca por ser o pilar de desenvolvimento de raciocínios analíticos mais avançados, que permitem o estabelecimento e avanço de grandes áreas do conhecimento humano, tais como as engenharias, a estatística, a física, a matemática, a economia, dentre outras que dependem do formalismo matemático para sustentar seus resultados. No entanto, é uma pena que a Álgebra das letrinhas x, y, z, w, k, j, i, etc. sejam lembradas com tanto terror pelos estudantes. Se você, mãe ou pai, identifica que seus filhos talvez “não gostem de matemática”, pergunte-se se o problema não é a Álgebra. É comum os alunos terem dificuldades em aprender a Álgebra porque ela é uma área que depende diretamente do bom domínio da Aritmética. Vemos cotidianamente estudantes que não sabem fazer contas de 10 menos 5 sem o auxílio de uma calculadora. Então, se nem essa habilidade ele desenvolveu, não há surpresas quando não conseguir dominar os conceitos da Álgebra. Portanto, os educadores devem se apropriar de metodologias específicas, criativas e concretas para que seu aluno realmente aprenda a aritmética e a álgebra. Estimulá-los a desenvolverem uma noção concreta da matemática e, especialmente, das relações aritméticas: 26 1. Estimule as noções de divisão O educador pode utilizar de vários instrumentos de contagem como palitos de picolés, de varetas, tampinhas, até mesmo os lápis de cores. Os alunos devem experimentar, contar, manusear esses materiais, de preferência se for coloridos, para chamar mais atenção. A partir daí o professor deve elaborar probleminhas e desafios que fará o aluno pensar, raciocinar, podendo manusear os objetos para fazer as divisões. Depois de ele conseguir se apropriar do processo é interessante que se agrupem os alunos de dois ou de quatro, para eles dividirem entre si os objetos, e assim por diante. O aluno vai perceber que algumas divisões serão exatas e outras não. Mas todo esse processo deve ser mediado, monitorado e estimulado pelo educador, no momento certo, o professor deve fazer as intervenções necessárias. 27 2. Trabalhe com o material dourado Já ouviu falar do material dourado? Ele é um instrumento riquíssimo para ensinar aos alunos a diferença das ordens de grandeza entre as unidades, as dezenas, as centenas e o milhar. Com ele você pode realizar operações de adição, subtração, divisão, multiplicação – e até brincar de Lego. Esse é um material que a criança pode conhecer desde a Educação Infantil, com o intuito de brincar e contar. E em qualquer ano escolar ele pode ser muito aproveitado, desde que o educador consiga elaborar as atividades de acordo com o conteúdo e com os seus objetivos. 28 3. Nunca diga que matemática é um bicho de 7 cabeças É uma fala que ouvimos muito, principalmente vindo dos pais. Então é importante conscientizar os pais também, para auxiliarem nas atividades de casa e conscientizarem seus filhos que eles são capazes de aprender a matemática sim. Até mesmo entre nós educadores, é uma frase remota. Se você já tiver dito isso, repense, respire fundo e troque o discurso. O valor depreciativo dado pelos pais e educadores à matemática gera uma percepção depreciativa da matemática pelas próprias crianças. Trabalhando didaticamente essa matemática, podemos perceber que qualquer pessoa é capaz de aprender matemática, esquecer traumas antigos e começar a utilizar a matemática no dia-a-dia sem medo. A única barreira que não conseguimos destravar até hoje foi a da motivação interna. Pessoas que têm uma forte crença de que a “matemática é difícil demais”, ou de que “nunca vou aprender matemática”, geram uma profecia que se auto cumpre. Pessoas 29 que pensam a matemática como um bicho de 7 cabeças impossível de ser encarado criam uma mentalidade fixa e, adivinhem… não avançam na matemática. Portanto, você como educador, pode ajudar a quebrar esse ciclo vicioso. Reforce a importância da matemática, sem desculpas. Diga que a matemática é possível de ser aprendida por qualquer um que abra seu coração para ela (porque ela é possível de ser aprendida, sim!), diga que é uma matéria rica e exuberante e que abre horizontes para quem a domina. Isso ajudará a criar em seus alunos uma mentalidade de crescimento para encarar a matemática com perseverança e esperança. 30 BIBLIOGRAFIA Educação Matemática - Uma (Nova) Introdução, Silvia Dias Alcântara Machado, O Ensino de Matemática Hoje, Patricia Sadovsky, 112 págs., Ed. Ática, Documento Actualización Curricular para7º Grado, da Secretaria de Educação.
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