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Tecnologias no Ensino da Matemática U N O PA R TEC N O LO G IA S N O EN SIN O D A M ATEM ÁTIC A Tecnologias no Ensino da Matemática Keila Tatiana Boni Leandro Meneses da Costa Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) Boni, Keila Tatiana B715t Tecnologias no ensino da matemática / Keila Tatiana Boni, Leandro Meneses da Costa. – Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S. A., 2015. 176 p. ISBN 978-85-8482-102-0 1. Aprendizagem. 2. Didática. 3. Softwares. I. Costa, Leandro Meneses da. II. Título. CDD 371.33 © 2015 por Editora e Distribuidora Educacional S.A Todos os direitos reservados. Nenhuma parte desta publicação poderá ser reproduzida ou transmitida de qualquer modo ou por qualquer outro meio, eletrônico ou mecânico, incluindo fotocópia, gravação ou qualquer outro tipo de sistema de armazenamento e transmissão de informação, sem prévia autorização, por escrito, da Editora e Distribuidora Educacional S.A. Presidente: Rodrigo Galindo Vice-Presidente Acadêmico de Graduação: Rui Fava Diretor de Produção e Disponibilização de Material Didático: Mario Jungbeck Gerente de Produção: Emanuel Santana Gerente de Revisão: Cristiane Lisandra Danna Gerente de Disponibilização: Everson Matias de Morais Editoração e Diagramação: eGTB Editora Sumário Unidade 1 | Novas tecnologias e educação: pressupostos teóricos Seção 1 - O ensino e a aprendizagem de Matemática na era tecnológica 1.1 | A educação matemática contemporânea 1.2 | Consequências do ensino tradicional de matemática 1.3 | A tecnologia como alternativa pedagógica para o ensino de matemática Seção 2 - A informática como processo de ensino e de aprendizagem 2.1 | Contribuições da informática no processo de ensino e aprendizagem de matemática 2.2 | Relações entre a matemática e a informática 2.3 | Os modelos matemáticos Seção 3 - Aprendizagem significativa por meio da utilização de tecnologias 3.1 | Aprendizagem significativa: breve apresentação de conceitos fundamentais 3.2 | Aprendizagem significativa em matemática por meio do uso de tecnologias Seção 4 - Documentos oficiais e as tecnologias 41 | O que dizem os Parâmetros Curriculares Nacionais de matemática a respeito das tecnologias no processo de ensino e aprendizagem 4.2 | O que dizem as Diretrizes Curriculares Nacionais a respeito das tecnologias no processo de ensino e aprendizagem de matemática 4.3 | Outros documentos oficiais que regem a educação matemática Unidade 2 | Estudo de questões didáticas e metodológicas sobre a inserção das TICs no âmbito educacional Seção 1 - O ensinar e o aprender Matemática com tecnologias da informação e comunicação (TICs) 1.1 | As TICs no processo de ensino e aprendizagem e aprendizagem de matemática 1.2 | Contribuições da internet no processo de ensino e aprendizagem de matemática 1.3 | Relação das TICs com algumas tendências pedagógicas para a educação matemática Seção 2 - O ensinar e o aprender Matemática com tecnologias da informação e comunicação (TICs) 2.1 | Reflexões sobre a formação de professores e as TICs 2.2 | O papel do professor frente às novas tecnologias na educação 07 55 11 21 31 43 59 73 11 15 17 21 23 31 34 43 44 45 59 62 66 73 78 25 Seção 3 - O ensinar e o aprender Matemática com tecnologias da informação e comunicação (TICs) 3.1 | O estudante como construtor de sua própria aprendizagem 3.2 | O papel das TICs no processo de construção do conhecimento por parte do aluno Seção 4 - O ensinar e o aprender Matemática com tecnologias da informação e comunicação (TICs) 4.1 | A contextualização de conceitos matemáticos possibilitada pelas TICs 4.2 | As TICs e as diferentes representações de conceitos matemáticos Unidade 3 | Aplicação de ferramentas tecnológicas no Ensino de Matemática Seção 1 - O uso de computadores nas aulas de matemática Seção 2 - O vídeo como recurso didático nas aulas de matemática Seção 3 - Criação de ambientes virtuais de aprendizagem Unidade 4 | Utilização de softwares matemáticos envolvendo situações de ensino e aprendizagem Seção 1 - Geogebra Seção 2 - Um olhar para a geometria, o uso do Geogebra Seção 3 - Winplot Seção 4 - Um olhar para as representações gráficas, uso do Winplot 83 87 103 113 121 143 151 159 163 99 139 83 87 90 85 Apresentação O avanço cada vez mais crescente das novas tecnologias vem implicando mudanças sociais, econômicas, culturais e, inclusive, educacionais. Nessa perspectiva, já não há mais lugar para um ensino de Matemática pautado em apenas definições, regras, manipulações aritméticas e algébricas, enfim, já não há lugar para um ensino de abordagem estritamente tradicional. Assim como a sociedade como um todo vem mudando devido ao progresso tecnológico, os atuais alunos precisam ser formados em consonância com a realidade e as exigências sociais da época. É nesse direcionamento que visamos abordar, neste livro, informações diversas e essenciais a respeito da incorporação de recursos e ferramentas tecnológicos no cenário educacional. Ao apresentarmos teorias e outras abordagens relacionadas à utilização de tecnologias na sala de aula, esperamos que as discussões propostas contribuam para a sua formação, no sentido de que assim você possa refletir sobre possibilidades pedagógicas para iniciar sua futura caminhada na área de Matemática. Para tanto é preciso que você perceba e compreenda que as tecnologias no âmbito educacional matemático podem se constituir como transformadoras: permitem que o aluno construa seu próprio conhecimento a partir das informações que lhe são disponibilizadas por meio de recursos e ferramentas tecnológicas, informações estas que, com a mediação do professor, se tornam conhecimentos; os objetos em estudo podem ser explorados pelo aluno por diferentes perspectivas, representações e contextos, contribuindo para que ocorra a aprendizagem significativa, uma vez que o aluno atribui sentido ao objeto em estudo ao se envolver com ele por meio de processo investigativo, levando-o a formar um pensamento mais crítico e flexível; aproximam pessoas distantes, oportunizando o compartilhamento de informações e conhecimentos; entre muitas outras atribuições que você conhecerá ao adentrar nos estudos que dará início com o presente material. NOVAS TECNOLOGIAS E EDUCAÇÃO: PRESSUPOSTOS TEÓRICOS Nesta seção serão apresentados alguns aspectos que descrevem o cenário atual da Educação Matemática, ou seja, como são realizadas as aulas de Matemática na atualidade. Além disso, serão abordadas quais as consequências de um ensino tradicional, o qual ainda é predominante, bem como serão elencadas as principais alternativas metodológicas para tentar contornar tais consequências, dentre as quais será dada maior ênfase a uma destas alternativas metodológicas: para as Tecnologias. Seção 1 | O ensino e a aprendizagem de Matemática na era tecnológica Objetivos de aprendizagem: Nesta unidade serão abordados assuntos relativos ao cenário atual da Educação Matemática, bem como o papel das tecnologias no processo de ensino e de aprendizagem de Matemática. Além disso, serão destacadas as contribuições da inserção de tecnologias nas aulas de Matemática para que ocorra a Aprendizagem Significativa e, ainda, será apresentado como os documentos oficiais que regem a Educação Matemática consideram a inserção de tecnologias no processo de ensino. Todas essas abordagens têm por objetivo levar você, estudante, a refletir sobre as implicações das tecnologias no processo de ensino e de aprendizagem de Matemática. Keila Tatiana Boni Unidade 1 Novas tecnologias e educação: pressupostos teóricos U1 10 Nesta seção será ressaltada a importância da informática para o processo de ensino e de aprendizagem de Matemática, bem como ao contrário: o papel da Matemática para o avanço da informática e das tecnologias como um todo. Nesse sentido, abordaremos em que aspectos a informáticacontribui para o ensino e a aprendizagem de Matemática, em especial quando, neste processo, envolve conceitos mais abstratos, destacando o papel dos modelos para contribuir, entre outros fatores, com a visualização, análise e interpretação destes conceitos. Nesta seção serão apresentados os principais conceitos com relação à Aprendizagem Significativa, destacando alguns elementos que, segundo alguns autores, são essenciais para que esse tipo de aprendizagem ocorra, ao contrário de uma aprendizagem baseada em memorização. Nessa perspectiva, tendo como base elementos essenciais para que aconteça a aprendizagem significativa, será destacado como a inserção de tecnologias no processo de ensino e de aprendizagem de Matemática pode contribuir para que este tipo de aprendizagem ocorra. Nesta seção serão ressaltadas as orientações de documentos oficiais que regem a Educação Matemática Básica, com relação às tecnologias. Nessa abordagem, destacamos o que estabelecem os Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN) para o ensino de Matemática e convidamos você, estudante, a pesquisar e conhecer os documentos oficiais que regem a educação em âmbito estadual, destacando o quão próximas estão as orientações entre estes documentos, ao atribuírem às tecnologias um papel imprescindível no ensino atual de Matemática. Seção 2 | A informática como processo de ensino e de aprendizagem Seção 3 | Aprendizagem significativa por meio da utilização de tecnologias Seção 4 | Documentos oficiais e as tecnologias Novas tecnologias e educação: pressupostos teóricos U1 11 Introdução à unidade Sabe-se que a sociedade está vivenciando nos últimos anos uma explosão tecnológica. Sabe-se, ainda, que as tecnologias têm influenciado, e muito, a sociedade em todos os aspectos, inclusive na educação. Nesse sentido, o estudo que você realizará nesta unidade tem por objetivo levá- lo a refletir sobre o papel das tecnologias no campo da Educação Matemática. E para iniciar os estudos sobre as tecnologias na Educação Matemática, é necessário refletir sobre o cenário atual do ensino e da aprendizagem dessa disciplina, para que então seja possível compreender a essencialidade da inserção de tecnologias como uma alternativa pedagógica no âmbito da Educação Matemática. Portanto, você vai adentrar, a partir de agora, em algumas discussões a respeito de quais são os principais aspectos e as dificuldades enfrentadas pela Educação Matemática na contemporaneidade, dificuldades estas decorrentes, muitas vezes, da maneira como a Matemática é ensinada. Na perspectiva de contornar essas dificuldades, a inserção das tecnologias no ensino de Matemática pode trazer fundamentais contribuições para que a aprendizagem ocorra de maneira significativa, posição que é defendida, inclusive, em documentos oficiais que regem a educação, tais como os Parâmetros Curriculares Nacionais e as Diretrizes Curriculares Nacionais Gerais da Educação Básica. Boa leitura! Novas tecnologias e educação: pressupostos teóricos U1 12 Novas tecnologias e educação: pressupostos teóricos U1 13 Seção 1 O ensino e a aprendizagem de Matemática na era tecnológica 1.1. A educação matemática contemporânea Nesta primeira seção, você estudará alguns aspectos que descrevem o cenário atual da Educação Matemática. Sendo assim, você terá a oportunidade de refletir sobre como estão sendo realizadas as aulas de Matemática na contemporaneidade. Ainda nesta seção, você conhecerá quais são as consequências de um ensino tradicional, o qual ainda é predominante, bem como as principais alternativas metodológicas para tentar contornar tais consequências, dentre as quais será dado maior enfoque para a alternativa metodológica Tecnologias. Ao pensarmos sobre aulas de Matemática, é bem provável que muitos imaginem a mesma cena: um professor escrevendo no quadro vários símbolos, regras, definições, exemplos de exercícios e, por fim, vários exercícios de fixação. Essas são características do ensino tradicional, o qual ainda persiste nos dias atuais. A matemática continua sendo considerada por muitos como uma disciplina exata, com resultados únicos e precisos, cujos focos de ensino são as operações aritméticas, as manipulações algébricas e as propriedades geométricas. Contudo, dessa maneira, dificilmente os estudantes conseguem atribuir sentido para os conceitos matemáticos em estudo, pois aprendem de maneira técnica e mecanizada, sem conseguir apreender qual a utilidade prática dos conceitos estudados. Nessa perspectiva, é essencial que o professor considere que [...] o aprendizado das crianças começa muito antes delas frequentarem a escola. Qualquer situação de aprendizado com a qual a criança se defronta na escola tem sempre uma história prévia. Por exemplo, as crianças começam a estudar aritmética na escola, mas muito antes elas tiveram alguma experiência com quantidades – elas tiveram que lidar com operações de divisão, adição, subtração e determinação de tamanho. Consequentemente, as crianças têm a sua própria aritmética pré-escolar, que somente psicólogos míopes podem ignorar (VYGOTSKY, 1989, p. 94-95). Novas tecnologias e educação: pressupostos teóricos U1 14 Nesse sentido, podemos entender que a aula expositiva (tradicional) pela qual muitos de nós (se não todos!) passamos não é a ideal: o conhecimento não é transmitido, mas é construído pelo próprio sujeito, tendo como base seus conhecimentos prévios, ou seja, os conhecimentos que possui antes de conceitos matemáticos formais serem apresentados no ambiente escolar. E ainda, ao serem apresentados conceitos formais aos estudantes, é essencial que o professor atente para a importância de valorizar os conhecimentos prévios do estudante e em relacionar estes conhecimentos com os conceitos formais, evitando, dessa forma, que os alunos substituam as suas próprias estratégias e procedimentos de cálculo pelas ensinadas pelo professor, ou se limitem a apenas recorrerem a regras, fórmulas e definições. É primordial que o professor compreenda que a Matemática escolar compreende, essencialmente, duas características: Estas duas características elencadas precisam ser enfatizadas no processo de ensino, porém, principalmente a última característica apresenta-se como um desafio para os educadores: como conduzir os alunos a se apropriarem de conhecimentos tão abstratos? Ambas as características requerem habilidades por parte de quem aprende, tais como: intuição, evidenciação de regularidades, representação, abstração e generalização. Porém, para que o aluno chegue ao ponto mais avançado do conhecimento matemático, que é em nível de abstração, ele precisa, de início, experimentar conceitos matemáticos por meio de ações concretas sobre objetos concretos. Em concordância com o exposto, Piaget (1973, p. 57) defende que • É uma ferramenta que permite o entendimento e o tratamento de problemas diversos, inclusive de outras áreas do conhecimento. Nesse sentido, a Matemática é uma ferramenta de grande aplicabilidade para resolver problemas práticos, bem como para explicar fenômenos variados por meio de fórmulas, teoremas e teorias matemáticas; • É uma ferramenta que permite realizar investigações no plano puramente matemático, sendo a Matemática constituída por conceitos e teoremas que formam as estruturas matemáticas. Assim, no plano puramente matemático, o principal objetivo é evidenciar e estudar invariantes e regularidades, que são submetidas a demonstrações baseadas no raciocínio lógico e em axiomas e teoremas já deduzidos. Novas tecnologias e educação: pressupostos teóricos U1 15 O papel inicial das ações e das experiências lógico-matemáticas concretas é precisamente de preparação necessária para chegar-se ao desenvolvimento do espírito dedutivo, e isto por duas razões. A primeira é que as operações mentais ou intelectuais que intervêm nestas deduções posteriores derivam justamente das ações: ações interiorizadas, e quando estainteriorização, junto com as coordenações que supõem, são suficientes, as experiências lógico-matemáticas enquanto ações materiais resultam já inúteis e a dedução interior se bastará a si mesma. A segunda razão é que a coordenação de ações e as experiências lógico-matemáticas dão lugar, ao interiorizar-se, a um tipo particular de abstração que corresponde precisamente à abstração lógica e matemática. Mas, para que ocorra todo esse processo de desenvolvimento é essencial que o aluno seja desafiado, ou, nas palavras de Piaget (1973), é preciso que haja desequilíbrios entre experiências provenientes de ações concretas e estruturas mentais (esquemas). É dessa maneira que o aluno é conduzido a “fazer” matemática, em detrimento de meramente reproduzi-la sem compreender o sentido e o significado do que está fazendo. Quanto ao “fazer” matemática, em concordância com o que foi apresentado, afirma Fischbein: Axiomas, definições, teoremas e demonstrações devem ser incorporados como componentes ativos do processo de pensar. Eles devem ser inventados ou aprendidos, organizados, testados e usados ativamente pelos alunos. Entendimento do sentido de rigor no raciocínio dedutivo, o sentimento de coerência e consistência, a capacidade de pensar proposicionalmente, não são aquisições espontâneas. Na teoria piagetiana todas estas capacidades estão relacionadas com a idade – o estágio das operações formais. Estas capacidades não são mais do que potencialidades que somente um processo educativo é capaz de moldar e transformar em realidades mentais ativas (1994, p. 232, apud GRAVINA, 2001, p. 52). Contudo, apesar das características que foram apresentadas precisarem ser consideradas ao mesmo tempo no processo de ensino e de aprendizagem de Matemática, o que se observa no ensino atual é que os alunos, no início da vida escolar, são privados de suas ações e conhecimentos prévios de caráter concreto. E, Novas tecnologias e educação: pressupostos teóricos U1 16 Além disso, de acordo com Dubinsky (1991, p. 31) Portanto, o ensino, na perspectiva construtivista, precisa enfatizar o planejamento de atividades desafiadoras, capazes de provocar no aluno a necessidade de se apropriar de ideias matemáticas de maneira profunda e significativa a partir de suas observações, experimentações, análise, interpretação, enfim, a partir de seus envolvimentos com o objeto de aprendizagem. Nesse sentido, a maneira tradicional de encarar o ensino e a aprendizagem de Matemática pode ocasionar diversos problemas para que ocorra realmente a aprendizagem de conceitos matemáticos pelo estudante. Em suma, pode-se concluir que o ensino de Matemática contemporâneo se caracteriza por metodologias de ensino antigas, que não têm, nos dias de hoje, apresentado uma aprendizagem tão eficaz, além de se apresentarem como uma contradição para a era em que estamos inseridos: uma era moderna, envolta por novas tecnologias, cada vez mais avançadas. Essa maneira de considerar o ensino de Matemática acarreta em diversas É necessário que o professor de Matemática organize um trabalho estruturado através de atividades que propiciem o desenvolvimento de exploração informal e investigação reflexiva e que não privem os alunos nas suas iniciativas e controle da situação. O professor deve projetar desafios que estimulem o questionamento, a colocação de problemas e a busca de solução. Os alunos não se tornam ativos aprendizes por acaso, mas por desafios projetados e estruturados, que visem a exploração e investigação (GRAVINA, SANTAROSA apud KAMPFF; MACHADO; CAVEDINI, 2004, p. 2). Na educação a preocupação principal deveria ser a construção de esquemas para o entendimento de conceitos. O ensino deveria se dedicar a induzir os alunos a fazerem estas construções e ajudá-los ao longo do processo… Aprender envolve abstração reflexiva sobre os esquemas já existentes, para que novos esquemas se construam e favoreçam a construção de novos conceitos… Um esquema não se constrói quando há ausência de esquemas pré-requisitos... ainda, mais adiante, os alunos são privados de desenvolver o caráter mais abstrato da Matemática. Tudo isso porque, durante todo o processo de ensino, o aluno assume o papel de mero receptor passivo de informações que são transmitidas pelo professor. Mas, como o professor pode desenvolver uma prática pedagógica que vise envolver, concomitantemente, as duas características da Matemática escolar? Novas tecnologias e educação: pressupostos teóricos U1 17 consequências para a aprendizagem de conceitos relacionados a esta disciplina, e é sobre tais consequências que você estudará na sequência. Quais são as consequências de um ensino totalmente tradicional, especialmente no ensino de Matemática? 1.2. Consequências do ensino tradicional de matemática Como você acabou de estudar, o ensino tradicional de conceitos matemáticos, o qual predomina atualmente, pode conduzir a problemas no processo de ensino e de aprendizagem destes conceitos. Alguns destes problemas são: Primeiro, alunos passam a acreditar que a aprendizagem de matemática se dá através de um acúmulo de fórmulas e algoritmos. Aliás, nossos alunos hoje acreditam que fazer matemática é seguir e aplicar regras. Regras essas que foram transmitidas pelo professor. Segundo, os alunos acham que a matemática é um corpo de conceitos verdadeiros e estáticos, do qual não se duvida ou questiona, nem mesmo nos preocupamos em compreender porque funciona (D’AMBRÓSIO, 1989, p. 15). O primeiro problema diz respeito à maneira com que muitos encaram a Matemática: aprender Matemática tem sido entendido como a simples memorização da tabuada, de regras e fórmulas. Muitas vezes o próprio professor tem essa concepção: acredita que seus alunos aprenderam a partir do momento em que conseguem responder rapidamente à tabuada e aplicam corretamente regras e fórmulas ao resolver exercícios. Porém, quando ao estudante é proposta uma situação-problema, fica claro que ocorreu apenas memorização, ou seja, o aluno não aprendeu de fato, pois é nesse momento que eles tentam aplicar as regras aprendidas e, muitas vezes, apresentam erros grosseiros por não pararem para refletir sobre a problemática da situação proposta, por não compreenderem quais são os conceitos envolvidos na situação e, principalmente, por não terem aprendido qual o sentido e qual o conceito relacionado às regras que lhe foram ensinadas. Todavia, dentre os problemas elencados, um dos mais preocupantes é o segundo, uma vez que a partir do momento em que o estudante deixa de se preocupar em compreender por que e como funcionam determinados conceitos matemáticos, ele deixa de refletir sobre tais conceitos e, consequentemente, a Novas tecnologias e educação: pressupostos teóricos U1 18 aprendizagem destes torna-se mecanizada, ou seja, pautada em memorização e reprodução de exercícios de acordo com exemplos apresentados pelo professor. Além disso, dessa forma o aluno não consegue compreender o quão próximo a Matemática escolar está de sua realidade, o quanto ela está presente e se faz necessária em diversos momentos do seu cotidiano. Diante de problemas matemáticos, muitas vezes o estudante procura por palavras- chave que o indiquem que algoritmo utilizar para solucionar tal problema e, quando não consegue realizar essa identificação, simplesmente desiste, alegando não ter aprendido como resolver aquele tipo de problema. Isso ocorre porque o trabalho desenvolvido com esse estudante não contribuiu para que ele pensasse de maneira mais flexível, tampouco foi estimulado e incentivado no ambiente escolar a não temer o erro e a ter coragem de tentar caminhos e estratégias novas de resolução. Estas consequências, em geral, são atribuídas às concepções de ensino e de aprendizagem do professor: muitos acreditam que os conceitos matemáticos aprendidos em determinados momentos são importantes para servirem como base para conceitos que serão estudadosem anos escolares posteriores. E é isso o que respondem quando o estudante questiona: “onde vou usar isso?”. Contudo, o objetivo principal na prática pedagógica do professor não pode ser apenas a quantidade de conteúdos trabalhados, tendo em vista os conceitos que serão trabalhados futuramente. O foco do ensino da Matemática deve ser levar o estudante a construir seu próprio conhecimento e desenvolver seu raciocínio lógico e, para isso, o estudante precisa ser desafiado e necessita compreender o verdadeiro sentido do conceito que está sendo estudado. Portanto, dizer ao estudante que aquilo que está sendo ensinado é importante porque ele vai precisar daquele conhecimento para aprender novos conceitos no ano escolar seguinte não é a melhor motivação para conscientizar o estudante sobre a importância de aprender matemática. A melhor maneira de motivar os estudantes a se interessarem por aprender conceitos matemáticos é promover meios de levá-los a vivenciar situações de investigação, exploração e descobrimento. É dessa forma que se incentiva a criatividade e o pensamento flexível: ao se trabalhar com situações-problemas. Em suma, a atribuição do professor de Matemática, dentre tantas outras atribuições, é fomentar [...] propostas que colocam o aluno como o centro do processo educacional, enfatizando o estudante como um ser ativo no processo de construção de seu conhecimento. Propostas essas onde o professor passa a ter um papel de orientador e monitor das atividades propostas aos alunos e por eles realizadas (D’AMBRÓSIO, 1989, p. 16). U1 19Novas tecnologias e educação: pressupostos teóricos Muitas são as propostas e metodologias de trabalho para a prática pedagógica que contribuem para que o aprender matemática por parte do estudante realmente ocorra. Dentre estas propostas e metodologias podemos citar a Resolução de Problemas, a Modelagem Matemática, a História da Matemática, a Etnomatemática, Jogos, e muitas outras, dentre as quais destacaremos no nosso presente estudo as tecnologias. A seguir são apresentados alguns links para que você possa conhecer em maiores detalhes cada uma das metodologias para o ensino da Matemática que foram apresentadas: • Resolução de Problemas: <http://www.ufrrj.br/emanped/paginas/ conteudo_producoes/docs_24/metodologia.pdf • Modelagem Matemática: <http://www.somatematica.com.br/artigos/a8/> • História da Matemática: <http://repositorio.ufpa.br/jspui/ bitstream/2011/1750/4/Dissertacao_HistoriaMatematicaMetodologia.pdf> • Etnomatemática: <http://www.diaadiaeducacao.pr.gov.br/portals/pde/ arquivos/2430-8.pdf> • Jogos: <http://www.diaadiaeducacao.pr.gov.br/portals/pde/ arquivos/1948-6.pdf> 1.3. A TECNOLOGIA COMO ALTERNATIVA PEDAGÓGICA PARA O ENSINO DE MATEMÁTICA Atualmente vivemos em um mundo totalmente tecnológico: as crianças já crescem tendo contato com toda essa tecnologia e com a rapidez de informações. Agora, tente imaginar o quão difícil pode ser para uma criança que vive nessa época tecnológica, repleta de informações e de inovações, ser obrigada a ficar, no mínimo quatro horas por dia, sentada em uma cadeira e ouvindo o professor explicar diversos conceitos aparentemente sem sentido e desconexos da realidade. Os currículos de Matemática, muitos livros didáticos e até mesmo algumas metodologias estão totalmente em discordância com o mundo atual. Assim, uma alternativa para cativar o interesse do estudante com relação à aprendizagem de conceitos matemáticos seria inserir ferramentas tecnológicas em seu ensino, ou seja, conectar a Matemática escolar com o mundo atual. Dentre estas ferramentas tecnológicas podemos citar a calculadora e o computador. Tantos professores proíbem o uso de calculadora em suas aulas, desconsiderando que o uso dessa ferramenta ocorre de maneira excessiva no cotidiano. Então, por que não utilizar essa ferramenta em sala de aula? É importante que o professor de Matemática ensine aos seus alunos como manusear essa ferramenta de maneira correta e, sobretudo, ensine o significado e as ideias relacionadas às operações que realizam por meio da calculadora. Novas tecnologias e educação: pressupostos teóricos U1 20 De acordo com Ponte (1989), ainda que as calculadoras comuns, utilizadas com frequência no dia a dia, sejam relativamente simples, utilizá-las em sala de aula implica um esforço de aprendizagem, uma vez que a partir de sua utilização o estudante poderá explorar e compreender, antes da explicação e sistematização do conteúdo pelo professor, que existem prioridades estabelecidas para as diversas operações e diferentes funções para cada tecla. Entretanto, assim como qualquer outra ferramenta tecnológica, a calculadora é apenas um instrumento para auxiliar no processo de aprendizado. Sobretudo é preciso que o aluno compreenda o significado das operações que realiza por intermédio da calculadora, compreenda o sentido de número, enfim, é preciso que o aluno encare os resultados que obtém por meio da calculadora de maneira crítica, sendo capaz de decidir de maneira correta se a resposta que obteve faz ou não sentido, avaliando se sua própria resposta ou estratégia de cálculo está correta. Ao permitir a utilização de calculadoras em sala de aula, durante o desenvolvimento de atividades, se contribui para que o tempo de aula seja mais proveitoso, pois se perde menos tempo com inúmeros cálculos, além de tornar a atividade mais desafiadora e menos cansativa de ser resolvida. Ainda, ao minimizar o tempo gasto para efetuar inúmeros cálculos, se ganha tempo para o desenvolvimento do raciocínio, que deve ser o foco do ensino de Matemática. Sendo assim, ao utilizar a calculadora, bem como diversas outras ferramentas tecnológicas, em sala de aula, é necessário que fique bem claro para o aluno quais são os objetivos dessa utilização ao aprender determinado conteúdo matemático. Além disso, é preciso que o aluno apreenda as possibilidades e limitações dos recursos tecnológicos. Afinal, a utilização de recursos tecnológicos no processo de ensino, tendo em vista a aprendizagem efetiva, está relacionada com o uso eficaz e com a exploração dessas tecnologias. Ainda, percebe-se que no ensino atual de Matemática, muitos conceitos relevantes para o estudante como cidadão deixam de ser abordados pelo professor, o qual prioriza conceitos abstratos que justifica como importantes para dar sequência a conceitos posteriores. Dentre esses conceitos importantes que, como foi mencionado, não são trabalhados ou não são muito valorizados em sala de aula, pode-se citar as noções de estatística. Saber interpretar e analisar informações por meio de tabelas e gráficos é de suma importância, e esse estudo poderia ser potencializado com a utilização de computadores, por exemplo, para construir diferentes tipos de gráficos. Além das calculadoras e dos computadores, muitas outras ferramentas podem ser classificadas como tecnológicas. Se considerarmos os significados da palavra tecnologia de acordo com diversos Novas tecnologias e educação: pressupostos teóricos U1 21 [...] deve comunicar à mente humana ideias que permitem o processo de interação por meio de ações e operações. Sendo assim, régua, compasso e “computador” são como qualquer outro objeto, no entanto, o que torna estes objetos tecnologias é a presença de uma linguagem e uma necessidade que relaciona sujeito e objeto na construção de ações e operações que envolvem o pensamento humano (MERLO; ASSIS, 2010, p. 8). Tecnologias são os meios, os apoios, as ferramentas que utilizamos para que os alunos aprendam. A forma como os organizamos em grupos, em salas, em outros espaços, isso também é tecnologia. O giz que escreve na lousa é tecnologia de comunicação e uma boa organização da escrita facilita e muito a aprendizagem. A forma de olhar, de gesticular, de falar com os outros, isso também é tecnologia. O livro, a revista e o jornal são tecnologias fundamentais para a gestão e para a aprendizagem, e aindanão sabemos utilizá-las adequadamente. O gravador, o retroprojetor, a televisão, o vídeo também são tecnologias importantes e também muito mal utilizadas, em geral (MORAN, 2003, p. 153). Sendo assim, diversos objetos podem ser considerados como ferramentas tecnológicas no processo de ensino, e considerar tais objetos como tecnológicos ou não depende de como serão utilizados em sala de aula. Mas, o que é considerado como tecnologia? dicionários, podemos resumir que tecnologia pode ser compreendida como um conjunto de processos racionais que têm por objetivo viabilizar habilidades práticas humanas. De acordo com a definição apresentada, podemos considerar que materiais simples, como régua e compasso, também podem ser considerados como ferramentas tecnológicas. O segredo está em como todas essas ferramentas serão utilizadas em benefício do processo de ensino. Uma ferramenta tecnológica, para assim ser considerada, De acordo com o que defende Moran (2003), assim como as ferramentas tecnológicas, tudo o que fazemos em sala de aula de maneira que esteja voltado à linguagem e a relacionar sujeito com objeto de aprendizagem pode ser considerado como tecnologias. Além disso, o que Moran (2003) enfatiza, e que em geral ocorre no cenário educacional contemporâneo, é que os professores não estão bem preparados e, portanto, não se sentem seguros para realizar mediações tecnológicas em suas aulas. E é nesse sentido que vemos que tantas escolas, temendo não acompanhar as tecnologias, fazem a aquisição de computadores, aparelhos de data-show, dentre tantos outros, mas que são recursos pouco utilizados de maneira efetiva em sala de aula. Mas, então, como utilizar a tecnologia em favor do ensino de Matemática? O que o professor precisa conhecer a respeito da utilização de computadores em suas aulas? É sobre estes e outros assuntos que abordaremos na próxima seção. Novas tecnologias e educação: pressupostos teóricos U1 22 1. Classifique cada uma das afirmativas a seguir em V (verdadeira) ou F (falsa): ( ) O ensino de matemática atual, em geral, ocorre de maneira construtiva, ou seja, sendo o aluno o centro do processo educativo e o professor o mediador de todo o processo. ( ) O ensino de matemática contemporâneo continua ocorrendo de maneira tradicional, por meio de aulas expositivas. ( ) No ensino tradicional de matemática, por meio de aulas expositivas, o estudante consegue aprender conceitos matemáticos de maneira significativa, pois, ao seguir exemplos do professor, ele começa a pensar de maneira mais crítica e reflexiva, o que é possibilitado pela memorização. ( ) É possível considerar como ferramentas tecnológicas qualquer objeto, assim como é possível considerar tecnologia como qualquer ação, desde que tudo isso esteja voltado para a linguagem e a construção de ações profícuas que contribuam para relacionar o sujeito com o objeto a ser aprendido. 2. De acordo com o que estudamos sobre ferramentas tecnológicas, assinale a alternativa que apresenta os itens que podem ser considerados como ferramentas tecnológicas: I – Lousa; II – Calculadora; III – Régua; IV – Tablet; V – Data-show. a) I, II e III. b) II, IV e V. c) IV e V. d) I, II, III, IV e V. Que outras ferramentas podem ser consideradas como tecnológicas e potenciais para contribuir com o processo de ensino e aprendizagem de Matemática? E, além da construção e interpretação de gráficos, que outras atribuições do uso de computadores podem ser exploradas no ensino de Matemática? Novas tecnologias e educação: pressupostos teóricos U1 23 Seção 2 A informática como processo de ensino e aprendizagem Nesta segunda seção, você terá a oportunidade de reconhecer a importância da informática para o processo de ensino e aprendizagem de Matemática e a importância da Matemática para que ocorra o avanço da informática e das tecnologias. Nesse direcionamento, abordaremos em que aspectos a informática contribui para o ensino e a aprendizagem de Matemática, principalmente quando esta contempla conceitos muito abstratos, para os quais os modelos podem contribuir efetivamente para que haja melhor compreensão destes conceitos por meio da visualização, análise e interpretação que os modelos proporcionam. 2.1. Contribuições da informática no processo de ensino e aprendizagem de matemática Por meio de computadores é possível alargar as abordagens tradicionais de resoluções de problemas, além de colocar em prática novas estratégias de interação e de simulação. Devido às potencialidades do computador em relação aos níveis de cálculo, de visualização e de modelação, é possível encorajar os estudantes a questionarem, a experimentarem, a levantarem e testar hipóteses, enfim, é possível tornar a resolução de problemas (metodologia tão importante no âmbito da educação matemática) mais desafiadora e, ao mesmo tempo, mais dinâmica. Uma das consequências que acarreta o ensino tradicional de Matemática diz respeito à aversão de estudantes com relação a essa disciplina, aversão essa que muitas vezes é oriunda da maneira como conceitos matemáticos são “aprendidos” por esse aluno: de maneira descontextualizada e sem sentido, constituída apenas por regras e memorização. Assim, por meio do uso de computadores e outros recursos tecnológicos, além do aluno ter a oportunidade de construir seu próprio aprendizado por meio da experimentação, observação e percepção, acaba gostando de aprender matemática, pois é possível, dessa maneira, perceber o quanto conceitos dessa disciplina estão presentes no dia a dia, bem como perceber qual o sentido das regras, fórmulas e definições estudadas. Novas tecnologias e educação: pressupostos teóricos U1 24 São diversas as possibilidades de utilizar os computadores como ferramentas educacionais de complementação no ensino de Matemática. Dentre estas possibilidades podem-se destacar os softwares educativos e a internet, os quais serão abordados com maior profundidade em outros momentos no decorrer do nosso estudo. O mais importante é que o professor compreenda que a informática pode ser utilizada como ferramenta para complementar o seu trabalho pedagógico e, no caso da Matemática, algumas contribuições dizem respeito à possibilidade de no computador apresentar um mesmo conceito (muitas vezes abstrato) por diferentes perspectivas: como animação, som, controle de movimentos (modelos dinâmicos) etc. A apresentação de conceitos matemáticos por diferentes perspectivas e representações é essencial, por exemplo, no ensino de Geometria, pois muitos estudantes manifestam dificuldades com relação aos processos de raciocínio dedutivo, métodos e generalizações. Assim, as representações diversas de um mesmo objeto geométrico, possibilitadas pelos computadores, contribuem para a formação da imagem mental e compreensão de propriedades abstratas que, muitas vezes, não ficam muito claras nos desenhos em papel representando tal objeto. Você acabou de estudar o quanto a informática é importante para contribuir com o processo de ensino e aprendizagem de Matemática. E, ao contrário, será que a Matemática também é importante para a informática? Com certeza podemos afirmar que, do mesmo modo que a informática é importante para a Educação Matemática, a Matemática é essencial e importante para a informática. Em concordância com essa afirmação, Ponte e Canavarro (1997) mencionam que [...] as relações entre a matemática e a informática desenvolvem- se nos dois sentidos. A matemática tem contribuído decisivamente para o surgimento e incessante aperfeiçoamento tanto dos computadores como das Ciências da Computação. Mas a matemática, como ciência dinâmica e em constante evolução, está também a ser fortemente influenciada pela Informática, tanto no que respeita aos problemas que coloca como aos métodos que usa na sua investigação. Estas relações dão importantes indicações para a utilização dos instrumentos computacionais no processo de ensino-aprendizagem.(PONTE; CANAVARRO, 1997, p. 1). Novas tecnologias e educação: pressupostos teóricos U1 25 Diante do que foi exposto até então, percebe-se que a informática pode se caracterizar como profícua para o ensino de Matemática, seja por meio de programas específicos construídos para essa área do conhecimento (dos quais alguns ainda serão apresentados em nosso estudo), seja por meio da internet e outros. Do mesmo modo, a informática necessita de conceitos matemáticos para sua evolução e aprimoramento. E seguem: Tal como os computadores trazem novas oportunidades à Matemática, também é a Matemática que os torna incrivelmente eficazes... As aplicações, o computador e a Matemática constituem um poderoso sistema fortemente unido produzindo resultados que anteriormente seriam impossíveis e originando ideias até aqui nunca imaginadas (MSEB, 1989, p. 36 apud PONTE; CANAVARRO, 1997, p. 10). 2.2. Relações entre matemática e a informática Como você acabou de estudar, do mesmo modo que a informática é importante para a Matemática, esta é importante para a informática. Assim como qualquer outra ciência, a Matemática não está posta em seu produto final, mas está em constante evolução, sendo os problemas deixados em aberto em certa época, solucionados em época posterior. E isso ocorre porque, com o passar do tempo, novos instrumentos vão surgindo para auxiliar a encarar problemas e resultados antigos, o que contribui para que ocorra a reformulação de teorias, de metodologias e, até mesmo, de notações. Dentre estes instrumentos, com certeza um que merece destaque no âmbito da Educação Matemática é a informática. Deste modo, podemos considerar que a informática está estritamente relacionada com a investigação matemática, pois esta ferramenta contribui (entre outras contribuições) para possibilitar a realização de experiências, testando conjecturas que envolvem grande quantidade de números e de cálculos. Além disso, o computador possibilita decompor um problema em grande número de casos especiais, os quais puderam ser verificados um a um. Reflita sobre a importância de realizar cálculos tão longos e complexos por meio dos computadores, se estes cálculos dificilmente serão estudados em sala de aula, bem como pelo fato de esses cálculos não serem baseados em tentar responder a preocupações de utilidade prática? Novas tecnologias e educação: pressupostos teóricos U1 26 Apesar de os cálculos realizados pelo computador, em especial os relacionados a realizarem demonstrações mais complexas (principalmente com relação à teoria dos números) não estarem, em geral, pautados em solucionar preocupações práticas e cotidianas, são fundamentais para codificações e decodificações de mensagens enviadas por meio de sistemas de telecomunicações, por exemplo. E este exemplo é apenas um de múltiplos outros exemplos. Dentre estes múltiplos exemplos, pode-se destacar o quanto a informática contribui para que a Matemática evoluísse no decorrer do tempo. Afinal, foram muitas as áreas da Matemática que foram estudadas, porém postas em parte por não haver a possibilidade de continuar devido à complexidade dos cálculos envolvidos. Em suma, os computadores têm contribuído com a Matemática no sentido de que se constitui em um meio insubstituível para gerar, tratar e analisar dados e, consequentemente, para tomar decisões. Outra grande contribuição dos computadores, não apenas na Matemática, como em demais áreas, é a possibilidade de criar modelos matemáticos para descrever situações reais. Afinal, para estudar determinada situação, muitas vezes se torna complexo realizar representações em termos reais de determinado objeto, enquanto que a utilização de computadores permite criar representações digitais que são relativamente mais simples e, quando bem usados, podem levar a uma compreensão mais clara e exata da situação em estudo. Na verdade, o principal responsável por fazer com que a Matemática avance é a resolução de problemas. Isso porque a resolução de problemas envolve, ao mesmo tempo, todos os processos essenciais da Matemática: descoberta de regularidades, formulação de conjecturas, demonstração, matematização de situações reais, axiomatização de teorias e refinamento dos conceitos. Ora, a informática, do mesmo modo, pode envolver todos estes processos essenciais da Matemática. Portanto, o próprio computador pode ser considerado como fonte de problemas matemáticos. Até agora, vimos o quanto o uso dos computadores é importante para potencializar o processo de ensino e aprendizagem de Matemática. Mas, em que aspectos a matemática é importante para os computadores? De maneira geral, a matemática influencia fortemente com a evolução dos computadores. A resolução de problemas relacionados à análise de algoritmos e estruturas de dados contribui para o surgimento de novos conceitos, bem como de novos métodos de trabalho. Como a resolução de problemas é fundamental tanto para a evolução da Matemática quanto para a evolução dos computadores, existem casos em que se Novas tecnologias e educação: pressupostos teóricos U1 27 torna praticamente impossível distinguir o que envolve apenas Matemática e o que envolve apenas as Ciências da Computação. Assim sendo, a Matemática e as Ciências da Computação estão interligadas de maneira muito intensa: a Matemática contribui de maneira decisiva para o nível dos fundamentos das Ciências da Computação, e estas oportunizam o tratamento e análise de aplicações de conceitos matemáticos por meio de modelos matemáticos. 2.3. Os modelos matemáticos Para definir o que é modelo é necessário levar em consideração a área de formação a que estamos nos referindo. Na Matemática, podemos conceituar um modelo matemático como sendo uma representação simplificada de propriedades fundamentais de determinado objeto ou situação real, ou seja, propriedades fundamentais de objetos são formalizadas por meio de um sistema artificial que é o que chamamos de modelo. De acordo com Gazett (1989), são características básicas do modelo: • O modelo é um sistema mentalmente concebível ou fisicamente executável; • O modelo consiste de uma imagem muito bem definida do original que representa; • O modelo possibilita representar o original que representa em alguma investigação; • O novo conhecimento produzido a partir do estudo do modelo é significativo para o objeto real. Assim, em suma, podemos entender que um modelo matemático é uma representação simplificada da realidade, porém, ainda que seja simplificada, é uma representação tão adequada, ou seja, preserva tão fielmente tantas características da realidade, que é possível utilizar um modelo em determinadas situações e enfoques no lugar do objeto real representado pelo modelo. Quando o modelo apresenta características fiéis ao objeto real que representa, dizemos que o modelo é representável. Porém, ainda que um modelo não seja, de início, representável, ele poderá ser aperfeiçoado gradativamente. Esse processo de aperfeiçoamento corresponde ao que é chamado de validação em procedimentos científicos. Mas, afinal, o que determina a validade de um modelo? Cada pessoa que cria um modelo para representar algo real considera que o modelo é eficiente quando atende aos propósitos por ela estabelecidos. Nessas Novas tecnologias e educação: pressupostos teóricos U1 28 condições, podemos entender que eficiência é algo muito subjetivo, pois envolve a satisfação do modelador com relação aos objetivos que pretende com tal modelo. Ainda nessa perspectiva, de acordo com o nível de rigor do modelador, até chegar ao modelo que considera como eficiente pode haver um longo processo e, portanto, um modelo dificilmente será considerado como definitivo, pois ele poderá ser melhorado constantemente. Em geral, modelos que são eficientes apresentam tradução contextual conveniente, que pode ser explicitada por meio de isomorfismo entre o modelo e o objeto ou situaçãoreal que representa. Mas, em síntese, qual é o papel dos modelos? A principal atribuição dos modelos é representar de maneira simplificada objetos ou situações reais complexas, de maneira que possibilite o tratamento, o entendimento e a resolução do objeto ou situação real que representa, ainda que tudo isso não corresponda totalmente à realidade. Entretanto, é essencial que o modelo não se distancie muito do real que representa, para evitar que a representação (o modelo) deixe de ser representável. Como podemos classificar um modelo? Os modelos podem ser classificados como mais complexos e menos complexos. Os menos complexos são possíveis de serem abordados por meio de métodos empíricos, enquanto que os mais complexos necessitam, na maioria das vezes, de recorrer a métodos hipotético-dedutivos para serem abordados. Sobre os métodos hipotético-dedutivos, (...) quando os conhecimentos disponíveis sobre determinado assunto são insuficientes para a explicação de um fenômeno, surge o problema. Para tentar explicar as dificuldades expressas no problema, são formuladas conjecturas ou hipóteses. Das hipóteses formuladas, deduzem-se consequências que deverão ser testadas ou falseadas. Falsear significa tornar falsas as consequências deduzidas das hipóteses. Enquanto no método dedutivo se procura a todo custo confirmar a hipótese, no método hipótetico-dedutivo, ao contrário, procuram-se evidências empíricas para derrubá-la. (GIL, 1999, p. 30). O modelo também pode ser classificado de acordo com sua natureza. Lachtermacher (2002) classifica o modelo em três tipos, conforme apresenta a figura a seguir: Novas tecnologias e educação: pressupostos teóricos U1 29 Figura 1.1 – Classificação de modelos de acordo com a natureza Fonte: Lachtermacher (2002) Modelos físicos • São modelos concretos, ou seja, construídos com materiais que permitem a manipulação real. • Exemplos: modelos de aeronaves; modelos de casas e prédios utilizados por engenheiros. Análogos • São modelos que representam relações por diferentes meios.• Exemplo: o marcador do tanque de combustível do automóvel que marca a quantidade de combustível em um tanque por meio de uma escala. Modelos Matemáticos ou Simbólicos • São modelos consituídos por varíaveis e expressões matemáticas. Portanto, envolvem informações quantitativas. • Exemplo: função que descreve valor a ser pago em uma conta de água em função do gasto de metros cúbicos de água ao mês em determinada residência. Mas, afinal, qual o sentido de utilizar modelos matemáticos na Educação Básica? Se considerarmos que a aprendizagem de conceitos matemáticos é um processo que depende principalmente da própria pessoa em aprendizado, bem como das relações que esta estabelece com os conceitos matemáticos e suas diferentes representações, podemos perceber o quão essencial é reconhecer que o ensino, nesse sentido, precisa ser voltado à reflexão, à análise e à construção de conhecimentos. E, durante todo esse processo de construção do aprendizado, o papel do professor é fundamental: é ele quem conduzirá seus alunos para se envolverem com as atividades por ele propostas, de maneira a encorajá-los a investigarem e refletirem sobre tais atividades. Propor atividades que levem o aluno a investigar e refletir é essencial para a aprendizagem em Matemática. Afinal, de acordo com Vergnaud (1990), é diante de situações (atividades) desafiadoras que o aluno constrói seu conhecimento. Mas, afinal, qual o sentido de utilizar modelos matemáticos na Educação Básica? Se considerarmos que a aprendizagem de conceitos matemáticos é um processo que depende principalmente da própria pessoa em aprendizado, bem como das relações que esta estabelece com os conceitos matemáticos e suas diferentes representações, podemos perceber o quão essencial é reconhecer que o ensino, nesse sentido, precisa ser voltado à reflexão, à análise e à construção de conhecimentos. Novas tecnologias e educação: pressupostos teóricos U1 30 E, durante todo esse processo de construção do aprendizado, o papel do professor é fundamental: é ele quem conduzirá seus alunos para se envolverem com as atividades por ele propostas, de maneira a encorajá-los a investigarem e refletirem sobre tais atividades. Propor atividades que levem o aluno a investigar e refletir é essencial para a aprendizagem em Matemática. Afinal, de acordo com Vergnaud (1990), é diante de situações (atividades) desafiadoras que o aluno constrói seu conhecimento. Isto porque, diante de situações desafiadoras, o aluno pode perceber que os conhecimentos que possui não são suficientes para tratar a situação com a qual se envolve, sendo preciso revisar os conhecimentos que já possui, bem como modificá-los, aperfeiçoá-los ou, até mesmo, substituí-los por outros novos que serão construídos a partir dos seus conhecimentos prévios, das necessidades diante da situação desafiadora e da mediação do professor. É nesse sentido que os modelos na Matemática se constituem como alternativa pedagógica potencialmente profícua para o processo de ensino e aprendizagem de Matemática. Os modelos matemáticos podem ser considerados como situações desafiadoras, pois se consituem como problemas que não apresentam, de início, ferramentas próprias para resolução. Desse modo, os modelos matemáticos exigem que o aluno investigue, bem como considere os conhecimentos que já possui para construir outros novos, a partir do aperfeiçoamento ou troca destes. Além disso, como, em geral, os modelos matemáticos representam um fato real, que pode fazer parte do cotidiano do aluno, os modelos contribuem para tornar o aprendizado mais significativo para ele, uma vez que, sendo a situação contextualizada com sua realidade, há o despertar do interesse do aluno para o estudo de Matemática, pois verifica a aplicabilidade de conceitos desta disciplina na realidade. Diante de uma situação proposta, o aluno precisa utilizar linguagem matemática para representar tal situação. Assim, diversas representações diferentes para a mesma situação podem ser construídas pelos alunos. E, além disso, em diferentes anos escolares é possível envolver uma mesma situação real, porém envolvendo encaminhamentos diferentes. Compartilhar as diferentes representações de uma mesma situação entre os alunos da sala de aula é importante para que eles apreendam a mesma situação por diferentes pontos de vista e reflitam sobre qual o modelo mais adequado para representar a situação. Do mesmo modo, propor uma mesma situação em diferentes anos escolares, envolvendo diferentes encaminhamentos, é essencial para que os alunos percebam diferentes aspectos da situação, bem como relações entre diferentes conceitos matemáticos que podem estar pautados à mesma situação. Novas tecnologias e educação: pressupostos teóricos U1 31 Outra atribuição dos modelos no ensino de Matemática, desde o Ensino Básico, consiste em tornar a sala de aula em um ambiente de debates envolvendo assuntos matemáticos, e vai além disso: permite aos alunos exercerem seus papéis de cidadãos, pois possibilita a discussão, reflexão e questionamentos acerca de assuntos reais, presentes em seus cotidianos. 1. Considerando as afirmativas a seguir, assinale a alternativa correta: I – A Matemática consiste em uma ciência posta e incontestável e, portanto, a informática pode contribuir apenas para que conceitos matemáticos abstratos sejam estudados e melhor compreendidos, não sendo possível fazer uso dessa ferramenta tecnológica para haver avanços e novas descobertas matemáticas. II – Os problemas matemáticos deixados em aberto com o passar dos tempos podem ser esclarecidos e, até mesmo, resolvidos com o auxílio da informática. III – A Matemática traz grandes contribuições para que ocorram avanços tecnológicos, em especial no que diz respeito à análise de algoritmos e estruturas de dados. Estão corretas as afirmativas: a) I e II. b) I e III. c) II e III.d) I, II e III. 2. Sobre a validade de modelos, é incorreto afirmar que: a) Determinar a validade de um modelo é algo muito subjetivo, ou seja, depende do sujeito que considera este modelo. Afinal, para validar um modelo, envolve a satisfação de quem está modelando com relação aos objetivos que pretende com tal modelo. b) Quando um modelo atende a, pelo menos, à maioria dos objetivos que o modelador espera do modelo que utiliza, tal modelo pode ser considerado como válido. U1 32 Novas tecnologias e educação: pressupostos teóricos c) Um modelo, em geral, passa por um longo processo de constantes aprimoramentos até chegar a ser considerado como eficiente. d) Para ser eficiente, no modelo precisa ficar claro o objeto (ou situação) que representa, bem como precisa apresentar tradução contextual apropriada para descrever tal objeto (ou situação). Como seria o uso adequado de computadores no ensino da Matemática? Reflita sobre como os computadores podem facilitar, enriquecer, ampliar e solidificar o acesso de nossos alunos aos conhecimentos matemáticos. Novas tecnologias e educação: pressupostos teóricos U1 33 Seção 3 Aprendizagem significativa por meio da utilização de tecnologias Nesta terceira seção, você aprenderá os principais conceitos relacionados à Aprendizagem Significativa e, neste estudo, será dada ênfase a alguns elementos que, de acordo com alguns autores, são fundamentais para que uma aprendizagem significativa ocorra, em detrimento de uma aprendizagem mecânica, pautada na reprodução e na memorização. Sendo assim, a partir dos estudos sobre os conceitos essenciais sobre a aprendizagem significativa, enfatizaremos, neste estudo, como a incorporação de tecnologias no processo de ensino e aprendizagem de Matemática pode trazer grandiosas contribuições para que a aprendizagem significativa, de fato, ocorra. 3.1. Aprendizagem significativa: breve apresentação de conceitos fundamentais Os estudos sobre a aprendizagem significativa têm como precursor o psicólogo David Paula Ausubel (1918-2008), por volta da década de 60. De acordo com Ausubel, a aprendizagem é um processo de modificação do conhecimento, e ele destaca a importância dos processos cognitivos dos estudantes. De acordo com Ausubel, a aprendizagem significativa é influenciada pelas interações decorrentes entre novas informações e a estrutura cognitiva do estudante. E estas interações ocorrem de maneira não arbitrária e substantiva, que são conceitos básicos da Aprendizagem Significativa de Ausubel. De acordo com Moreira (1997), a não arbitrariedade diz respeito ao relacionamento de uma nova informação que deve ocorrer com um conhecimento relevante e específico da estrutura cognitiva de quem está aprendendo, ao contrário de se relacionar com um aspecto qualquer de sua estrutura cognitiva. Quanto à substantividade, esta corresponde ao que deve ser interiorizado pela estrutura cognitiva: apenas o que for essencial na nova informação, e não as palavras ou os símbolos que representam esta informação. Outros conceitos da Aprendizagem Significativa são muito importantes, porém nosso objetivo de estudo não é abordar com profundidade esse assunto. O que realmente nos interessa ao envolver esse assunto é refletir sobre os dois tipos de aprendizagem que amplamente são discutidos na Educação Matemática: a Aprendizagem Significativa e a Aprendizagem Automática ou Mecânica. Novas tecnologias e educação: pressupostos teóricos U1 34 A respeito de ambos os tipos de aprendizagem que mencionamos, “para diferenciá-los é adequado que se faça a distinção entre dois processos de aprendizagem, denominados aprendizagem receptiva e aprendizagem por descoberta” (BORSSOI, 2013, p. 33). De acordo com Borssoi (2013), na aprendizagem receptiva ao aluno é apresentado o conhecimento a ser aprendido de maneira pronta e acabada, ou seja, lhe é disponibilizado na forma final, enquanto que no processo de aprendizagem por descoberta o conteúdo não é apresentado de imediato, de maneira já sistematizada, mas é oportunizado ao estudante que ele passe primeiro por um momento de descoberta, para então ele próprio incorporar significativamente o conhecimento em questão por sua estrutura cognitiva. Contudo, diferente do que imaginamos ao ler essas informações sobre os processos de aprendizagem, não é correto dizer que apenas a aprendizagem por descoberta leva à aprendizagem significativa, e tampouco a aprendizagem receptiva leva à aprendizagem mecânica. Ambos os processos podem acarretar na aprendizagem significativa, o segredo está na estratégia de ensino adotada pelo professor. Como já estudamos em seção anterior, o que prevalece no cenário atual da Educação Matemática é que a aprendizagem por recepção é a que predomina, uma vez que esta está relacionada ao ensino tradicional, por aulas expositivas. Assim, a aprendizagem por descoberta, em geral, não ocorre, pois a preocupação maior do professor é “dar conta” de todos os conteúdos que precisam ser trabalhados dentro do ano letivo, de acordo com o planejamento, não sobrando tempo hábil para desenvolver atividades que envolvem aprendizagem por descobertas. Afinal, neste processo é preciso tempo, uma vez que o estudante precisa experimentar, vivenciar, levantar e testar hipóteses, recomeçar no caso do fracasso e, além disso, cada estudante demanda tempo diferente de outros estudantes para aprender. Por outro lado, na experiência sabemos que muitos estudantes conseguem sucesso nessa maneira de ensino por recepção, e é nesse ponto que Ausubel defende que o ensino por recepção também pode levar à aprendizagem significativa: “[...] do ponto de vista da aquisição do conhecimento, o aluno em idade escolar, em nenhum estágio de seu desenvolvimento cognitivo necessita descobrir os conteúdos a fim de tornar-se apto a compreendê-los e usá-los significativamente” (MOREIRA, 1999 apud BORSSOI, 2013, p. 34). Em diversos momentos falamos sobre aprendizagem a ser construída pelo aluno e sobre estágio de desenvolvimento cognitivo. Tudo isso está relacionado à Teoria Construtivista de Jean Piaget. Procure pesquisar e conhecer mais sobre essa teoria tão importante para a área da Educação Matemática. Novas tecnologias e educação: pressupostos teóricos U1 35 Além de tudo isso que foi mencionado, para Ausubel a aprendizagem significativa depende, também, de aspectos motivacionais, que são específicos de cada sujeito. De maneira resumida, Ausubel indica as condições básicas para que o ensino conduza o estudante a uma aprendizagem significativa: Ainda, para que a aprendizagem significativa aconteça, faz-se necessário que estratégias sejam pensadas de maneira a facilitar nos alunos sua própria organização de estruturas cognitivas adequadas. Para isso, é preciso realizar uma análise conceitual do conteúdo que será trabalhado, tendo em vista identificar os conceitos e procedimentos básicos que servirão como nortes para a organização do material e das atividades que serão propostas. Outro aspecto a ser considerado nessa análise é quanto a evitar de sobrecarregar o estudante de informações que não são tão essenciais, minimizando suas possíveis dificuldades de organização cognitiva. Por fim, é preciso pensar sobre a melhor maneira de relacionar de maneira explícita os aspectos que são mais relevantes no conteúdo a ser estudado, com os aspectos mais relevantes da estrutura cognitiva do estudante. Em outras palavras, é essencial que os conhecimentos novos interajam com os conhecimentos prévios dos estudantes, para que ocorra, de fato, a aprendizagem significativa. a) O material organizado para o ensino deve ser potencialmente significativo; b) A estrutura cognitiva do aluno deve dispor de subsunçores (conhecimentos prévios) que permitam o relacionamento do que o aluno já sabe com os conhecimentos novos. c) O aluno deve apresentar uma predisposição positiva para aprender de maneira significativa, ou seja, para relacionaro conhecimento que já tem com o que deve aprender (BORSSOI, 2013, p. 36). Diante da abordagem sobre Aprendizagem Significativa que você acabou de estudar, relacione esse estudo com o estudo anteriormente realizado sobre a tecnologia e a Matemática: que relações você consegue estabelecer entre o ensino e a aprendizagem de Matemática, as tecnologias e a Aprendizagem Significativa? Como a utilização de tecnologias no ensino da Matemática pode contribuir para que ocorra a Aprendizagem Significativa de conceitos matemáticos? Novas tecnologias e educação: pressupostos teóricos U1 36 3.2 Aprendizagem significativa em matemática por meio do uso de tecnologias Por meio das novas tecnologias, em especial a informática, é possível oportunizar a criação de ambientes de aprendizagem que potencializam as tecnologias clássicas, tais como: lousa, giz e livro didático. Estes ambientes de aprendizagem possibilitados pelas novas tecnologias contribuem para que o estudante possa ter contato com um ambiente mais interativo, onde ele possa aprender conceitos matemáticos por meio da observação do comportamento destes conceitos, por exemplo, além de ter a oportunidade de receber um feedback ou de avançar em seus estudos por meio da pesquisa de novas informações a respeito do conceito estudado. Os conceitos matemáticos muito abstratos e, portanto, difíceis de entender, podem ser visualizados com facilidade por meio de softwares de modelagem e simulação adequados ao ensino. Portanto, as tecnologias de informação e comunicação (TICs) são importantes aliadas para fomentar a educação que tem por objetivo desenvolver nos estudantes habilidades para a construção do próprio conhecimento, para a colaboração e para o pensamento crítico. As contribuições das TICs vão além de promover a construção da aprendizagem pelos estudantes: constituem-se como ferramentas que potencializam o acesso às informações, permitindo que o estudante possa pesquisar além daquilo que foi estudado em sala de aula. Porém, apesar de saber que as tecnologias podem trazer diversas contribuições para o ensino e a aprendizagem de Matemática, é essencial que, ao utilizá- las, o professor estude qual a utilidade real da tecnologia que pretende utilizar para a aprendizagem. Isso porque nada adianta utilizar ferramentas e recursos tecnológicos se o professor não souber utilizar e nem souber com clareza qual a finalidade de envolver tais tecnologias em suas aulas. Ao inserir tecnologias em suas aulas, o professor precisa ter em mente que o objetivo dessa inserção precisa ser o de facilitar ao aluno o envolvimento com uma situação desafiadora, que o motive a colocar em prática sua percepção e construção de novas estratégias para buscar soluções, conduzindo-o, dessa forma, a uma aprendizagem significativa. Em concordância com o que foi exposto, Moran (2005, p. 131) ressalta que: Numa sociedade que privilegia cada vez mais o conhecimento, a escola pode ser um espaço de inovação, de experimentação saudável de novos caminhos. Com a fantástica evolução tecnológica Novas tecnologias e educação: pressupostos teóricos U1 37 Portanto, é função do professor disponibilizar e utilizar novas tecnologias em suas aulas, porém atentando para que estas sejam utilizadas como recursos para beneficiar suas aulas, mas não devem ser encaradas como substitutas das ações do professor, por exemplo, utilizando alguns recursos tecnológicos apenas para passar informações aos estudantes por meio de filmes, slides, imagens, enfim, que tenham por objetivo transmitir ao estudante as mesmas informações que o próprio professor disponibilizaria, tampouco para apenas ilustrar as suas aulas que permanecem exclusivamente tradicionais. Nesse sentido, o que realmente importa para que a aprendizagem por meio de recursos tecnológicos seja de fato significativa não é o potencial do recurso utilizado, mas é como o professor utiliza esse recurso e como ele é explorado nas atividades de ensino. Outra atribuição das tecnologias, que está relacionada ao processo de aprendizagem dos estudantes, corresponde à comunicação rápida possibilitada pela internet. Por intermédio dos meios de comunicação online é possível que os estudantes interajam e comuniquem suas ideias, suas opiniões e compreensões, trabalhando de modo colaborativo. Em suma, com o uso de tecnologias, assim como em outras aulas que não envolvam tais recursos, a aprendizagem significativa ocorre quando o estudante se envolve com tarefas de maneira ativa, intencional, construtiva e, também, de maneira colaborativa. É essencial que o estudante conheça o mesmo conceito matemático por outras perspectivas. Nessa perspectiva, o papel fundamental do ambiente escolar não é testar o conhecimento que é inerte do estudante, mas “as escolas devem ajudar os alunos a aprender como organizar e resolver problemas, compreender fenômenos novos, construir modelos mentais desses fenômenos, e, dada uma situação nova, definir metas e regular sua própria aprendizagem” (HOWLAND, JONASSEN, MARRA, apud BORSSOI, 2013, p. 42). Assim, as ações do ensino devem ser voltadas para o sentido de que os alunos desenvolvam e aprofundem tanto os significados que constroem quanto os podemos aprender de muitas formas, em lugares diferentes, de formas diferentes. Na educação formal, porém, sempre colocamos dificuldades para a inércia ou vamos mudando mais os equipamentos do que os procedimentos. Colocamos tecnologias na universidade e nas escolas, mas, em geral, para continuar fazendo o de sempre – o professor falando e o aluno ouvindo – com um verniz de modernidade. As tecnologias são utilizadas mais para ilustrar o conteúdo do professor que para criar novos desafios didáticos. Novas tecnologias e educação: pressupostos teóricos U1 38 significados que adquirem no envolvimento com atividades de aprendizagem. Para compreender melhor as relações, interações e dependências entre as características da aprendizagem significativa, observe a figura a seguir: Figura 1.2 – Características da Aprendizagem Significativa Fonte: Borssoi (2013, p. 43) Na figura apresentada, Borssoi (2013) apresenta quais são as características ou atributos que são importantes que professores e estudantes façam em sala de aula ao envolver tecnologias no processo de ensino e aprendizagem, tendo em vista fomentar a aprendizagem significativa. Além disso, a figura explicita a inter-relação entre cada uma dessas características. Na sequência, cada característica é explicada: • Intencional: essa característica diz respeito a considerar o que os estudantes pensam e querem saber sobre determinado assunto, partindo desses pensamentos e questionamentos para orientar as atividades de aprendizagem. Afinal, quando os estudantes se mostram interessados por algo, ou seja, quando têm a intenção de atingir um objetivo, como responder a questão por eles mesmos formulada, eles começam a agir ativamente sobre o próprio processo de aprendizagem e, consequentemente, aprendem mais. Nesse sentido, quando o estudante se mostra interessado em estudar e compreender algo, em buscar solucionar suas próprias indagações, ele não evita esforços e persiste ainda que erre várias vezes. Novas tecnologias e educação: pressupostos teóricos U1 39 Ainda com relação às tecnologias, se estas forem utilizadas pelos estudantes como ferramentas para facilitar suas buscas por respostas à suas perguntas, eles estarão utilizando essas tecnologias de maneira intencional e, portanto, aprendem de maneira significativa. • Autêntica: essa característica corresponde aos conteúdos estarem vinculados a fenômenos, ou seja, estarem contextualizados. Muitas vezes, devido ao pouco tempo que os professores possuem para trabalhar um currículo tão extenso, os fenômenos aos quais são aplicados conceitos matemáticos são removidos de seus contextos e apresentados de maneira sistematizada para os estudantes. Dessa forma, a falta de peculiaridadesda contextualização do conceito matemático ocasiona a perda de aspectos importantes que ajudariam a tornar tal conceito significativo. Ao contrário, quando no processo de ensino e de aprendizagem envolvendo determinado conceito as tarefas são apresentadas de maneira contextualizada com situações cotidianas e reais, além do estudante compreender melhor o conceito e se sentir mais motivado a compreendê- lo, torna-se mais simples associar esse conceito em outras situações. Além de apresentar contextualizações de conceitos matemáticos, é essencial que o professor incentive os estudantes a refletirem e comentarem sobre suas experiências pessoais em que o conceito matemático em estudo possa estar inserido. • Ativa: diz respeito a promover uma aprendizagem por meio da investigação, o que leva os estudantes a se envolverem de maneira ativa com o conteúdo. Assim, o estudante vivencia um processo intenso de avaliação, manipulação, análise, questionamentos, interpretações, comunicação de seus entendimentos, enfim, tudo isso baseado em suas próprias evidências e raciocínio. • Colaborativa: o trabalho em grupo, as interações entre estudantes e Novas tecnologias e educação: pressupostos teóricos U1 40 De acordo com Moreira (2014), os modelos mentais são representações internas de informações e que correspondem de maneira análoga àquilo que está sendo representado. Essas representações são de nível mais elevado e são fundamentais para a compreensão do cognitivo do sujeito. O conceito de modelo mental é algo bastante complexo e há muitas discordâncias entre diversos autores sobre o que são esses modelos e sobre como eles podem ser investigados. Porém, o link a seguir poderá te auxiliar a compreender um pouco mais o que são esses modelos mentais, na perspectiva do autor Marco Antônio Moreira: <http://www.if.ufrgs.br/~moreira/modelosmentaisport.pdf>. Acesso em: 10 nov. 2011. A tecnologia pode contribuir, e muito, com a construção e, principalmente, com a exteriorização de representações muito próximas de seus modelos mentais. Algumas ferramentas possibilitam que o estudante pense de maneira diferente, mais aprofundada e complexa, sobre o conceito estudado, do que pensaria sem o auxílio dessas ferramentas. Dentre as ferramentas tecnológicas que contribuem para a exteriorização de representações análogas a modelos mentais, podemos citar: mapas conceituais, micromundos, ferramentas que permitem modelar sistemas, fóruns de discussão etc. Para esclarecer, os mapas conceituais são esquemas estruturados que representam conjunto de ideias e de conceitos organizados em um tipo de rede de proposições, visando apresentar de maneira mais clara a explicitação do conhecimento e organizá-lo de acordo com a compreensão cognitiva de quem esquematizou o mapa conceitual. Em suma, são representações gráficas, relacionando palavras e conceitos, começando pelos mais abrangentes até aqueles menos inclusivos. Vale ressaltar que os mapas conceituais são propostos como uma estratégia potencialmente facilitadora de uma aprendizagem significativa. Os mapas conceituais têm uma organização hierárquica conceitual e são diagramas de significados, de relações significativas. Muitos mapas conceituais seguem um modelo hierárquico no qual os conceitos mais inclusivos, ou seja, os conceitos mais relevantes, ficam localizados na parte Novas tecnologias e educação: pressupostos teóricos U1 41 superior, sendo os conceitos mais específicos localizados, a partir de ramificações, na parte inferior. Porém, este é apenas um modelo de mapa conceitual, mas não necessariamente todos precisam ser organizados desta maneira. O que deve ficar claro no mapa é, em suma: quais são os conceitos mais relevantes e os mais específicos. Veja uma imagem que ilustra um mapa conceitual: Figura 1.3 – Exemplo de Mapa Conceitual Fonte: Disponível em: <http://fctecnologiaeducacional.blogspot.com.br/2013/10/mapa-conceitual.html>. Acesso em: 14 nov. 2014. Além dos mapas conceituais, citamos os micromundos como ferramentas tecnológicas que contribuem para a exteriorização de representações análogas a modelos mentais. Para conhecer o que são os micromundos, acesse: <http://pitagoras7.blogspot.com.br/2010/04/micromundos-como- ferramentas-cognitivas.html> Novas tecnologias e educação: pressupostos teóricos U1 42 Chegando ao fim do nosso estudo sobre a aprendizagem significativa por meio da utilização de tecnologias, é apresentado a seguir um esquema resumindo os aspectos relacionados às tecnologias no ensino da Matemática que contribuem para que a aprendizagem significativa ocorra de fato. Síntese de aspectos que precisam ser considerados para que a aprendizagem significativa ocorra ao utilizar tecnologias no ensino de Matemática Fonte: Adaptação de Howland, Jonassen e Marra (2011) apud Borssoi (2013, p. 46) Como você pôde observar por meio do esquema apresentado na figura acima, se as tecnologias não forem utilizadas com critérios e com objetivos bem estabelecidos pelo professor, o uso de toda essa tecnologia pode não implicar em contribuições para o aprendizado em Matemática. Nesse sentido, diante de informações possibilitadas pelas tecnologias, é essencial que o professor oriente seus alunos a codificar, integrar, contextualizar, organizar e interpretar estas informações. É esse um dos principais objetivos da utilização de tecnologias no ensino de Matemática visando à aprendizagem significativa: conduzir os alunos a transformarem as informações obtidas por meio de recursos e/ou ferramentas tecnológicos em conhecimentos que favoreçam o desenvolvimento desses alunos em Matemática. Novas tecnologias e educação: pressupostos teóricos U1 43 1. Considere as seguintes afirmativas: I – As TICs são grandes aliadas da educação matemática, pois contribuem para que os estudantes construam o próprio conhecimento, ao potencializar a estes estudantes o acesso rápido e fácil às informações, além de diversas outras atribuições. II – Para que a inserção de TICs no ensino de Matemática seja realmente profícua para o processo de ensino e aprendizagem dessa disciplina, basta que o professor tenha domínio das ferramentas tecnológicas que utiliza. III – Por meio das TICs o estudante tem acesso rápido e fácil a informações e, portanto, diante destas tecnologias, o papel do professor tende a ser minimizado e, até mesmo, substituído pelas TICs. Dentre as afirmativas, é correto afirmar que é(são) verdadeira(s): a) I. b) II. c) III. d) I e III. 2. Dentre as alternativas a seguir, todas estão corretas, exceto: a) Para que as tecnologias desempenhem um papel essencial para a aprendizagem significativa, é preciso que o professor utilize ferramentas tecnológicas como tecnologias parceiras de seu trabalho, evitando utilizar tais ferramentas para cumprir as mesmas ações que o próprio professor cumpriria. b) Um dos aspectos que contribuem para que a aprendizagem significativa ocorra é que os conceitos sejam apresentados de maneira atrelada a um contexto real para o qual tal conceito se aplica e, sempre que possível, permitir que os estudantes explicitem suas próprias vivências e experiências de maneira a associar a aplicabilidade do conceito em estudo. c) Uma das características que auxilia na promoção da aprendizagem significativa diz respeito a tornar explícitos os resultados de aprendizado desejados e os processos para alcançá-los, ou seja, é preciso envolver e articular as intenções Novas tecnologias e educação: pressupostos teóricos U1 44 do professor para orientar suas próprias ações, não podendo ser dada ênfase ao pensamento e intenções dos estudantes. d) Para que a aprendizagem significativa de fato ocorra, o papel das interações sociais é essencial, pois permite que o estudante conheça o conceito em estudo por outras perspectivas, outros pontos de vista, contribuindo para que o aluno reflita e pense de maneira mais flexível sobre esse conceito.
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