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Prof. Alex de Almeida UNIDADE II Conteúdos de Matemática para o Ensino Fundamental I A unidade II é dedicada às unidades temáticas: números, e probabilidade e estatística. Objetivo: Revisar, aprofundar e ampliar os conhecimentos acerca do conteúdo matemático no que se refere ao ensino dos números, da probabilidade e da estatística. Apresentação O que ensinar? É uma unidade temática ampla destinada ao ensino sobre as relações quantitativas, o sistema de numeração decimal, os conjuntos numéricos (naturais, racionais, positivos, negativos etc.), operações fundamentais (adição, subtração, multiplicação e divisão), diferentes tipos de cálculos (mental, escrito e por algoritmos) e problemas. Para refletir: Nos Anos Iniciais do Ensino Fundamental, como lhe foi ensinado e como você aprendeu os números? Você já parou para pensar como surgiram os números? Unidade temática: números Atendimento das necessidades práticas e utilitárias em diferentes períodos históricos. Registros e instrumentos pictóricos para registrar as quantidades, como: linhas dos dedos, pedrinhas, entalhes em madeira ou marquinhas nas paredes. O homem comparava as quantidades a partir de uma relação de correspondência biunívoca. Aspectos históricos sobre a origem dos números Fonte: livro-texto. Figura 1 Realizar a correspondência biunívoca de dez animais é diferente de corresponder mil tracinhos para mil ovelhas, por exemplo. Isso seria quase impossível! Como a correspondência termo a termo não podia dar conta dessas necessidades, vários sistemas de numeração foram criados. Um deles é o sistema de numeração decimal, utilizado por, praticamente, todos os povos do mundo. Importante! O sistema de numeração decimal teve a sua origem na Índia e foi introduzido pelos árabes na Europa; por isso, também recebe o nome de sistema de numeração indo-arábico. Aspectos históricos sobre a origem dos números O SND é um sistema, extremamente, econômico que permite registrar infinitos números, porém, possui algumas características e regularidades que, nem sempre, são explícitas em seu funcionamento. São elas: Algarismos (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9); Valor posicional (24 e 42); Base dez (agrupamento e reagrupamento de dez em dez). Características do sistema de numeração decimal (SND) Fonte: Adaptado de: livro-texto. Quadro 1 Classe dos milhões Classe dos milhares Classe das unidades simples 9ª Ordem 8ª Ordem 7ª Ordem 6ª Ordem 5ª Ordem 4ª Ordem 3ª Ordem 2ª Ordem 1ª Ordem Centena de milhão Dezena de milhão Unidade de milhão Centena de milhar Dezena de milhar Unidade de milhar Centena Dezena Dezena O SND é um sistema, extremamente, econômico que permite registrar infinitos números, porém, possui algumas características e regularidades que, nem sempre, são explícitas em seu funcionamento. São elas: Algarismos (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9); Valor posicional (24 e 42); Base dez (agrupamento e reagrupamento de dez em dez); Princípio aditivo (254 = 200 + 50 + 4). Importante! A representação escrita do sistema de numeração decimal é econômica, pois os nomes dos números são falados aditivamente, mas escritos posicionalmente. Características do sistema de numeração decimal (SND) O SND é um sistema, extremamente, econômico que permite registrar infinitos números, porém, possui algumas características e regularidades que, nem sempre, são explícitas em seu funcionamento. São elas: Algarismos (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9); Valor posicional (24 e 42); Base dez (agrupamento e reagrupamento de dez em dez); Princípio aditivo (254 = 200 + 50 + 4); Princípio multiplicativo. Características do sistema de numeração decimal (SND) Fonte: livro-texto. Quadro 2 Afinal, para que servem os números? Quantificar; Ordenar; Medir; Codificar. Significados e usos dos números naturais Leia, com atenção, as duas asserções: I. De acordo com as regularidades do SND, pronunciamos os nomes dos números aditivamente. PORQUE II. Registramos posicionalmente, respeitando o valor posicional de cada algarismo no número. Sobre estas duas asserções, é correto afirmar que: a) A primeira asserção é verdadeira e a segunda é falsa. b) A segunda asserção é verdadeira e a primeira é falsa. c) Ambas as asserções são falsas. d) Ambas as asserções são verdadeiras. e) A primeira asserção é verdadeira e a segunda não justifica a primeira. Interatividade Leia, com atenção, as duas asserções: I. De acordo com as regularidades do SND, pronunciamos os nomes dos números aditivamente. PORQUE II. Registramos posicionalmente, respeitando o valor posicional de cada algarismo no número. Sobre estas duas asserções, é correto afirmar que: a) A primeira asserção é verdadeira e a segunda é falsa. b) A segunda asserção é verdadeira e a primeira é falsa. c) Ambas as asserções são falsas. d) Ambas as asserções são verdadeiras. e) A primeira asserção é verdadeira e a segunda não justifica a primeira. Resposta Como você aprendeu as operações no período de escolarização? A abordagem atual evidencia a necessidade de compreender a aplicação prática social das operações fundamentais no dia a dia; A Teoria dos Campos Conceituais, do francês Gerard Vergnaud (1996, 2009), explica tal necessidade a partir da compreensão sobre os diferentes significados e das relações envolvidas entre a adição, a subtração, a multiplicação e a divisão. Operações com números naturais Aditivo Multipli- cativo Campos conceituais Teoria dos Campos Conceituais Figura 2 As operações de adição e subtração fazem parte da mesma família, portanto, existem estreitas conexões entre elas. Campo aditivo Fonte: livro-texto. Figura 3Prova realOperação de origem Adição 14 +3 17 17 -3 14 17 -14 3 Subtração 1 Subtração 2 As operações de multiplicação e divisão fazem parte da mesma família, portanto, existem estreitas conexões entre elas. Campo multiplicativo Fonte: Adaptado de: São Paulo (2019, p. 93). Multiplicação Divisão 1 Divisão 2 Prova realOperação de origem 15 -15 00 5 3 15 -15 00 3 53 x 5 15 Figura 4 Categorias Isomorfismo de medidas Produtos das medidas Proporcionalidade Multiplicação comparativa Configuração retangular Combinatória Cálculos: Comutar: em vez de 2 + 7 = 9, calcular 7 + 2 = 9; Decompor: ao resolver 5 + 8 = 13, calculamos 5 + 5 = 10 e, depois, acrescentamos ao resultado 3 (10 + 3 = 13); Compensar: acrescentar e retirar. Por exemplo: para 3 + 5 = 8, calculamos 4 + 4 = 8. Neste caso, o resultado é o mesmo porque retiramos 1 do 5 para acrescentá-lo ao 3; Arredondar: na adição 9 + 8 = 17, como só falta 1 para o 9 ser 10, podemos adicionar 10 + 8 = 18 e retirar 1 do resultado (18 – 1 = 17), obtendo o total de 17. Estratégias e técnicas para calcular as adições Técnicas operatórias: 325 - 496 821 1 1 200 + 10 + 3 100 + 20 + 7 300 + 40 + 0 = 340 Cálculos: Descontar: para encontrar o resultado de 11 – 3, desconta-se 3 de 11 e considera a quantidade que sobrou, 8; Contar acrescentando (sobrecontagem): para encontrar o resultado da subtração 14 – 9, conta-se acrescentando, de um em um, a partir do número menor, ou seja, do 9 até chegar ao 14, que dá 5; Contar retirando: inversa à anterior. É realizada uma contagem decrescente, do maior para o menor, contando-se, retirando de um em um, de 14 a 9, cujo resultado também dá 5. Estratégias e técnicas para calcular as subtrações Técnicas operatórias: 764 - 481 283 5 16 70 + 2 - 30 + 8 30 + 4 = 34 60 10 Comutar: 9 x 4 = 36, podemos encontrar o mesmo resultado em 4 x 9 = 36. Dobrar: ao multiplicar por 2, por exemplo, 9 × 2, podemos calcular o dobro de 9, recorrendo ao fato básico da adição, ou seja, 9 + 9 = 18. Decompor:para 6 × 5, podemos calcular, primeiro, 5 × 5 = 25 e, depois, acrescentar mais 5 ao resultado, para obter o produto 30. Compensar: para multiplicar 5 × 8, calculamos quanto dá 10 × 4, ou seja, o dobro do primeiro e a metade do segundo, chegando ao mesmo resultado. Arredondar: 9 × 7, basta multiplicar 10 × 7 e subtrair 7 do resultado: 9 × 7 = (10 × 7) – 7 = 70 – 7 = 63. Estratégias e técnicas para calcular as multiplicações Técnicas operatórias: 12 284 x 3 852 30 x 7 210 + 4 x 7 28 = 238 Cálculos: Por adição: para calcular 26 : 4, realizamos 4 + 4 = 8, 8 + 4 = 12, 12 + 4 = 16, 16 + 4 = 20 e 20 + 4 = 24. Depois, contamos a quantidade de vezes em que o 4 foi repetido. Assim, o quociente é 6, porque podemos adicioná-lo 6 vezes ao 4 para obter 24, ou seja, o número mais próximo a 26. Neste caso, o resto é 2, porque 26 - 24 = 2; Por subtração: para calcular 26 : 4, subtraímos o 4 tantas vezes possíveis e, depois, contamos o número de vezes em que foi subtraído. Por exemplo: 26 - 4 = 22, 22 - 4 = 18, 18 - 4 = 14, 14 - 4 = 10, 10 - 4 = 6 e 6 - 4 = 2. Assim, e possível chegar ao quociente; Por consulta à tabuada. Estratégias e técnicas para calcular as divisões Técnicas operatórias: 700 + 60 + 5 - 500 200 + 60 = 260 - 250 10 5 100 + 50 + 30 + 5 = 15 - 15 0 Divisor Quociente Resto Dividendo 26 -24 2 6 4 Leia o enunciado do problema a seguir: Yasmin tem 10 anos, Léo tem o dobro dessa idade. Quantos anos Léo tem? O problema faz parte de qual campo conceitual: aditivo ou multiplicativo? Que categoria o problema se enquadra de acordo com a Teoria dos Campos Conceituais? Assinale a alternativa que apresenta, respectivamente, as respostas a essas questões: a) Aditivo. Comparação positiva. b) Multiplicativo. Comparação. c) Aditivo. Comparação negativa. d) Multiplicativo. Proporcionalidade. e) Multiplicativo. Combinação. Interatividade Leia o enunciado do problema a seguir: Yasmin tem 10 anos, Léo tem o dobro dessa idade. Quantos anos Léo tem? O problema faz parte de qual campo conceitual: aditivo ou multiplicativo? Que categoria o problema se enquadra de acordo com a Teoria dos Campos Conceituais? Assinale a alternativa que apresenta, respectivamente, as respostas a essas questões: a) Aditivo. Comparação positiva. b) Multiplicativo. Comparação. c) Aditivo. Comparação negativa. d) Multiplicativo. Proporcionalidade. e) Multiplicativo. Combinação. Resposta Você já observou que, no contexto social, existem diferentes tipos de representações numéricas? Quais são elas? Usos e representações dos números racionais Figura 5 Fonte: Coll e Teberosky (2000, p. 64). Podemos identificar várias maneiras de comunicar as ideias relacionadas às quantidades, além daquelas, diretamente, associadas aos números naturais, como, por exemplo: 12:00, 15:20 e 9:05, que representam as horas e frações de hora; R$ 20,00, R$ 3.480,50 e R$ 756,00, números que expressam os valores associados ao sistema monetário brasileiro; 1/2 e 1/4 kg, números fracionários que se referem às partes da unidade de medida de massa; 10%, 25% e 35%, que representam a porcentagem. Todas essas representações numéricas são números racionais! Usos e representações dos números racionais Os números racionais são aqueles que expressam as unidades e/ou partes de uma unidade. Podem ser escritos em forma de frações, como: ½ e ¼, ou em forma decimal, como 3,10 e 4,45: Fração: permite compreender as razões, escalas e porcentagens; Decimal: presente nas informações da mídia e nos negócios. Em muitas situações cotidianas, os números naturais não são suficientes para resolver todos os problemas que surgem no dia a dia. Assim, o trabalho com os números racionais, no 1º ao 5º ano, deve envolver os seus significados, a leitura, escrita, comparação, ordenação, as representações fracionárias e decimais de uso frequente. Usos e representações dos números racionais Relação parte-todo: por exemplo, comi dois oitavos de uma pizza, ou seja, 2/8 (dois pedaços de oito que representa o todo). Significados dos números racionais Fonte: Adaptado de: livro-texto. Figura 6 Pizza 2/8 Quociente: divisão do todo em partes iguais. Por exemplo: se uma pizza for dividida entre quatro crianças, cada uma irá comer, igualmente, 2/8 (0,25 ou, ainda, 25%). Significados dos números racionais Fonte: Adaptado de: livro-texto. Figura 7 Pizza Criança 2Criança 1 Criança 3 Criança 4 Medida: está associado à representação da medida de diferentes grandezas, como: comprimento, massa, capacidade, tempo etc. Essa noção é estabelecida a partir de um termo comparativo para as grandezas de mesma natureza, denominado de unidade de medida. Razão: envolve a noção de relatividade. Por exemplo: em uma caixa, há duas fichas azuis e quatro fichas vermelhas. Se eu retirar da caixa uma ficha, sem olhar, qual é a probabilidade de que seja uma ficha azul? Ora, se temos, no total, 6 fichas e 2 delas são azuis, logo, temos a razão 2/6, ou seja, entre seis possibilidades, tenho duas “chances” de retirar uma ficha azul da caixa. A proposta é que todos os significados – parte-todo, quociente, medida e razão – recebam a mesma atenção e o mesmo tratamento didático, contribuindo para a familiarização e ampliação do repertório dos estudantes quanto aos números racionais. Significados dos números racionais Leia, com atenção, o problema a seguir: Em uma sacola, há 5 bolinhas verdes e 5 bolinhas amarelas. Se eu retirar uma bolinha da sacola, sem olhar, qual é a probabilidade de que seja uma bolinha amarela? Qual é o significado de número racional presente neste problema? a) Operador. b) Parte-todo. c) Quociente. d) Medida. e) Razão. Interatividade Leia, com atenção, o problema a seguir: Em uma sacola, há 5 bolinhas verdes e 5 bolinhas amarelas. Se eu retirar uma bolinha da sacola, sem olhar, qual é a probabilidade de que seja uma bolinha amarela? Qual é o significado de número racional presente neste problema? a) Operador. b) Parte-todo. c) Quociente. d) Medida. e) Razão. Resposta Probabilidade: atendimento de uma demanda social (nas tomadas de decisões em problemas do cotidiano, como: clima, investimentos, saúde etc.). Envolve o raciocínio de incerteza, inerente ao pensamento probabilístico. A probabilidade é uma maneira de interpretar, modelar, criar e recriar a realidade. Estatística: as informações estatísticas, por meio de uma linguagem própria, transmitem à população os dados numéricos e as informações de uma maneira diferenciada, organizada, ordenada e agrupada (símbolos, listas, gráficos e tabelas). Letramento probabilístico e estatístico! Unidade temática: probabilidade e estatística Ensinar as ideias probabilísticas a partir de aplicações práticas no cotidiano que contribuam para as reflexões que ocorrem por meio de duas perspectivas: Frequentista: observação da frequência em que os eventos acontecem; Subjetiva: a partir da análise e conclusões particulares sobre determinado fenômeno. A probabilidade surgiu na história da humanidade por meio do conceito de acaso, muito discutido em situações de jogos de azar. Previsões futuras! Ideias probabilísticas A Teoria das Probabilidades é um modelo matemático fundamentado na ideia do acaso. Ela estuda os fenômenos que envolvem os conceitos de incerteza, validando-os por meio de cálculos matemáticos. Esses fenômenos podem ser denominados como aleatórios e estocásticos não determinísticos, ou seja, situações que, se repetidas em condições, exatamente, iguais, produzem resultados diferenciados, não sendo possível determinar, com precisão, o seu resultado, cuja natureza é aleatória. Noções probabilísticas: Aleatoriedade; Certezas e incertezas; Eventos prováveis e improváveis, possíveis e impossíveis de acontecer. Ideias probabilísticas Estatística: modo particular de quantificar,organizar e divulgar a informação. A proposta é que, nos Anos Iniciais do Ensino Fundamental, os estudantes vivenciem situações em que seja necessário coletar as informações e organizar os dados coletados representando-os graficamente em tabelas e gráficos, para, então, interpretar e compreender as informações transmitidas por meio da linguagem estatística. Coletar. Organizar. Representar. Interpretar. Coleta, organização, representação e interpretação de dados estatísticos Tipos de tabelas: Tabela simples: Tabela de dupla entrada: Representação de dados estatísticos Fonte: Adaptado de: livro-texto. Sabores de gelatina Quantidade de entrevistados que preferem Abacaxi 5 Limão 4 Morango 7 Uva 8 Abacaxi Limão Morango Uva Total Meninos 3 1 5 3 12 Meninas 2 3 2 5 12 Total 5 4 7 8 24 Sabores Entrevistados Tabela simples dos sabores de gelatina preferidos dos entrevistados Tabela de dupla entrada dos sabores de gelatina preferidos de meninos e meninas entrevistados Tipos de gráficos: Gráfico pictórico construído a partir da tabela simples: Representação de dados estatísticos Gráfico pictórico construído a partir da tabela de dupla entrada: Figuras 8 e 9 Fontes: Adaptado de: https://cutt.ly/vF7xiZb; https://cutt.ly/sF7zB5z. Acesso em: 11 mar. 2022. Abacaxi Limão Morango Uva Abacaxi Abacaxi Limão Limão Morango Morango Uva Uva Tipos de gráficos: Gráfico de barras: Representação de dados estatísticos Preferência de sabor de gelatina Preferência de sabor de gelatina por público-alvo Abacaxi Limão Morango Uva Abacaxi Limão Morango Uva Meninos Meninas 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 6 5 4 3 2 1 0 Figuras 10 e 11 Fonte: Adaptado de: livro-texto. Tipos de gráficos: Gráfico de linhas: Representação de dados estatísticos Figuras 12 e 13 Fonte: Adaptado de: livro-texto. Abacaxi Limão Morango Uva 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Quantidade de entrevistados que preferem cada sabor de gelatina Preferência de sabor de gelatina por público-alvo 6 5 4 3 2 1 0 Abacaxi Limão Morango Uva Tipos de gráficos: Gráfico de setor: Representação de dados estatísticos Figura 14 Fonte: Adaptado de: livro-texto. Morango Uva Limão Abacaxi 21% 17% 33% 29% Quantidade de entrevistados que preferem cada sabor de gelatina Qual tema matemático é fundamentado na ideia de acaso e estuda os fenômenos que envolvem as noções de incerteza, aleatoriedade e não determinísticos? a) Álgebra. b) Estatística. c) Grandezas e medidas. d) Números. e) Probabilidade. Interatividade Qual tema matemático é fundamentado na ideia de acaso e estuda os fenômenos que envolvem as noções de incerteza, aleatoriedade e não determinísticos? a) Álgebra. b) Estatística. c) Grandezas e medidas. d) Números. e) Probabilidade. Resposta BRASIL. Ministério da Educação. Base Nacional Comum Curricular do Ensino Básico. Brasília, 2018. Disponível em: https://cutt.ly/xD7PKqG. Acesso em: 15 jun. 2022. COLL, C.; TEBEROSKY, A. Aprendendo Matemática: conteúdos essenciais para o Ensino Fundamental de 1ª a 4ª série. São Paulo: Ática, 2000. VECE, J. P. Conteúdos de Matemática para o Ensino Fundamental I. Universidade Paulista, São Paulo, 2022. p. 184. VERGNAUD, G. A criança, a Matemática e a realidade: problemas do ensino de Matemática na escola elementar. Tradução: Maria Lúcia Faria Moro. Curitiba: Ed. da UFPR, 2009. VERGNAUD, G. A teoria dos campos conceituais. In: BRUN, J. Didática das Matemáticas. Lisboa: Instituto Piaget, 1996. Referências ATÉ A PRÓXIMA!