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Movendo discos, formando torres e pensando indutivamente Esperamos que, após o estudo do conteúdo desta aula, você seja capaz de: Utilizar as Torres de Hanói como recurso de aprendizagem. Estudar regularidades. Aplicar o conceito de função na análise de movimentos de peças das Torres de Hanói Refl etir criticamente sobre a avaliação em Matemática. Pré-requisitos Para o bom desenvolvimento desta aula, é aconselhável que você revise o princípio da indução fi nita (ou matemática), na Aula 4 da disciplina Álgebra I. ob jet ivo s Meta da aula Instrumentalizar o trabalho com as Torres de Hanói. 19AULA Instrumentação do Ensino de Aritmética e Álgebra | Movendo discos, formando torres e pensando indutivamente C E D E R J234 Conforme você identifi cou nos objetivos desta aula, revisaremos o conceito de função e de indução fi nita utilizando um jogo: Torres de Hanói. Apesar de a importância do uso de jogos em aulas de Matemática ser sempre ressaltada, muitos professores não o incluem em seus planejamentos. É comum utilizarem jogos e situações lúdicas apenas como passatempos. Esta não é nossa proposta, conforme você perceberá nesta aula. INTRODUÇÃO Além de promover a socialização e despertar o espírito investigativo, importantes no processo de matematizar, o jogo provocará mudanças de atitude em relação ao erro. Assim, professor e aluno passarão a reconhecer o erro como potencial no processo de matematização. ! O JOGO E A PRÁTICA EM SALA DE AULA Por ser o jogo uma atividade inata às crianças, o professor pode aproveitar o lúdico para fazer com que o processo ensino-aprendizagem, em especial o de Matemática, seja mais motivador e divertido, sem que a prática pedagógica seja confundida com falta de proposta educativa. Segundo Giménez e Rosich (1998), um jogo possui as características de vertente lúdica, fator de azar, tempo limitado e conteúdo curricular implícito. Como componente lúdico, o jogo confere um valor motivacional de atitudes e de predisposições ao livro didático. No mais, fomenta o processo de socialização, uma vez que tem um componente social indubitável, na medida em que estabelece efetivas reações de aceitação, cumprimento de regras etc. O azar é um dos principais elementos sociais do jogo, por desenvolver no aluno o hábito de ganhar ou perder como inerente ao processo. O tempo e o número limitado de movimentos de um jogo fazem com que seja possível utilizá-lo também como base de situações didáticas, e o conteúdo curricular (conceitos, procedimentos e atitudes) do jogo não pode fi car em segundo plano. A U LA 19 M Ó D U LO 1 C E D E R J 235 O MITO (FERRERO, 1991; MACHADO, 1992) DO TEMPLO DE BENARES, no qual Deus, no momento da criação, colocou 64 discos de ouro puro, todos de tamanhos diferentes, em uma das três agulhas de diamante fi xadas numa placa de cobre. O maior disco seria a base da torre, e o menor, seu topo: era a Torre de Brahma. A tarefa dos sacerdotes do templo seria transportar a torre para outra agulha de diamante, movendo um disco de cada vez, nunca colocando um disco maior sobre outro menor. Ainda segundo o mito, quando a tarefa fosse cumprida, o mundo desapareceria. Como você viu, o jogo também nos permite matematizar. Consideramos matematizar como um processo construtivo, fortalecido pela interação pessoa/grupo, na qual as idéias matemáticas constituem e são constituídas de signifi cações e sentidos, a partir do que “falam” (gesticulam, desenham ou qualquer outra maneira de representar e comunicar suas idéias) os alunos. Complementa Powell (1996): matematizar é um processo natural, inerente ao ser humano, devendo ser propiciado desde a infância; depende da capacidade que todos os seres humanos têm de tomar consciência de um evento ou acontecimento. Propor diferentes jogos como detonadores do processo de matematização e refl etir continuamente sobre a prática avaliativa em Matemática devem ser objetivos constantes do professor. ! Vejamos, então, o jogo Torre de Hanói (ou Torres de Hanói), bastante conhecido pelos professores. O JOGO TORRE DE HANÓI Este jogo foi construído a partir de um interessante MITO INDIANO DO TEMPLO DE BENARES. O jogo Torre de Hanói tem caráter motivador e aspecto investigativo que se adaptam a diferentes séries. Sua regra: mover um disco de cada vez e sempre impedir que um disco maior fi que sobre um menor. O desafi o é descobrir o número mínimo de movimentos que podem ser realizados para deslocar determinada quantidade de discos de uma torre a outra. Veja, a seguir, a ilustração de um jogo com seis discos e três torres. Instrumentação do Ensino de Aritmética e Álgebra | Movendo discos, formando torres e pensando indutivamente C E D E R J236 Figura 19.1: Exemplo de um jogo com seis discos. C A B O jogo é encontrado facilmente em lojas de materiais pedagógicos, mas também pode ser construído utilizando-se madeira, cartolina, papelão ou até mesmo moedas. Supomos que você esteja muito empolgado e interessado em conhecer melhor o jogo, fazendo-o você mesmo. ATIVIDADE 1. Consiga ou construa um jogo Torres de Hanói e jogue-o. COMENTÁRIO Inicialmente, não se preocupe em encontrar o número mínimo de movimentos. Este primeiro contato exploratório, jogando livremente, é importante no processo de reconhecimento e familiarização com o recurso. Lembre-se das regras: (1) mover um disco de cada vez, e (2) um disco maior não pode fi car sobre um menor. Não se esqueça de anotar suas descobertas e questionamentos. Como você sabe, a internet pode ser uma grande aliada do professor em suas aulas, seja na busca de informações para elaborar planejamentos, seja como recurso para desenvolver atividades matemáticas. Assim, caso tenha possibilidade de acesso à rede, realize a atividade seguinte. Lembre-se de que o desafi o é descobrir o número mínimo de movimentos que podem ser realizados para mover determinada quantidade de discos de uma torre a outra. ! A U LA 19 M Ó D U LO 1 C E D E R J 237 ATIVIDADE COMPLEMENTAR 1. Acesse http://www.fortalnet.com.br/jogos/hanoi/hanoi.htm e jogue. Este site também está disponível na Plataforma CEDERJ. Acesse-a constantemente! ! COMENTÁRIO Jogar na internet ou utilizar o programa do jogo salvo num arquivo específi co e comparar suas descobertas, após manipular o jogo, podem ser ricas experiências de aprendizagem. Anote suas observações sobre esta comparação num quadro como o seguinte. Torre de Hanói Observações: facilidades, difi culdades, curiosidades, diferenças etc. Manipulando o jogo Jogando na internet ou no programa salvo Quadro 19.1: Respostas da Atividade Complementar 1 Converse com o tutor e com os colegas. Caso não consiga realizar a atividade complementar, por problemas de conexão ou quaisquer outros, não se preocupe: se fez a Atividade 1 e registrou suas descobertas e questionamentos, podemos continuar, sem problemas. Supomos que você tenha feito várias observações sobre o seu primeiro contato com o jogo. Pela experiência que temos com nossos alunos, encontrar o número mínimo de movimentos não é tão simples nas primeiras tentativas. No entanto, todo este processo é imprescindível para o desenvolvimento crítico do pensamento algébrico. ! Instrumentação do Ensino de Aritmética e Álgebra | Movendo discos, formando torres e pensando indutivamente C E D E R J238 ATIVIDADE 2. Com base em suas anotações feitas na Atividade 1, tente responder ao desafi o do jogo, construindo e preenchendo a tabela seguinte: COMENTÁRIO Você deve ter percebido que tentar descobrir o númeromínimo de movimentos para o maior número de discos da torre que você tem não é simples; exige várias tentativas, que, muitas vezes, divergem no resultado fi nal. Para isso, a construção da tabela é importante. Desta forma, você pode registrar o número mínimo de movimentos e ir identifi cando regularidades. Você verá que, ao perceber determinadas regularidades e estar realmente convencido delas, não necessitará mais manipular sempre o mate- rial. No entanto, se sentir necessidade, jogue; é impor- tante. ! Número de discos Número mínimo de movimentos 1 2 3 4 5 6 Tabela 19.1: Respostas da Atividade 2 Antes de continuar a leitura da aula, sugerimos que você converse com colegas e com o tutor sobre suas descobertas e difi culdades com as Torres de Hanói. Não se esqueça de anotá-las, pois precisará delas na Atividade Final. É possível que você já tenha se dado conta de que, no trabalho com as torres, utilizamos RACIOCÍNIO INDUTIVO. RACIOCÍNIO INDUTIVO Conforme você estudou em Álgebra I, uma forma de demonstrar certos resultados matemáticos é mediante o uso da indução matemática. Este princípio tem base no fato de qualquer subconjunto dos números naturais conter um elemento mínimo. Por isso, o raciocínio indutivo deve ser utilizado exclusivamente para demonstrar as proposições dadas por números naturais. Para utilizarmos a indução matemática, temos de contemplar três etapas: (1) verifi car se P(n) é verdadeira para o menor número, onde P(n) está defi nida; (2) supor que P(n) é verdadeira para todo número; (3) provar que P(n+1) também é verdadeira. A U LA 19 M Ó D U LO 1 C E D E R J 239 Lembra-se dos seus diários produzidos para Instrumentação de Geometria? Nesta aula, você conhecerá e analisará parte de diários produzidos por alunos do Ensino Médio e do Ensino Superior sobre o trabalho com Torres de Hanói. Inicialmente, relembremos o roteiro que utilizamos para a elaboração dos diários (BAIRRAL; DA SILVA, 2004). – Data – Carga horária – Tema principal da aula – Palavras-chave – Qual(is) foi(ram) o(s) objetivo(s) da(s) aula(s)? – O que você aprendeu? O que precisa de esclarecimento? – Descreva brevemente um momento especialmente signifi cativo no desenvolvimento da aula – Identifi que algo que o tenha surpreendido e feito você levantar perguntas etc. – Procure explicar algo que o tenha deixado confuso, alguma difi culdade, uma dúvida ou pergunta não esclarecida. – Sugestões e outros comentários que considere importantes – Bibliografi a (utilizada, sugerida etc.). Avalie de 1 a 10: A aula como um todo: O professor: O seu grupo: Os demais grupos: Você mesmo: Quadro 19.2: Roteiro para elaboração de diários de campo É importante enfatizar aos alunos que eles não precisam seguir a ordem das perguntas e tampouco que o façam como pergunta seguida de resposta. Os itens são orientadores do conteúdo esperado nos diários, sejam eles individuais ou coletivos. ! Instrumentação do Ensino de Aritmética e Álgebra | Movendo discos, formando torres e pensando indutivamente C E D E R J240 Iniciemos com diários de estudantes da 1ª série do Ensino Médio. Na experiência (BAIRRAL; CARPI, 2002), os alunos trabalharam em grupos de, no máximo, quatro componentes. Vejamos parte dos textos produzidos por três dos grupos. ATIVIDADES 3. Nesta atividade, vamos analisar descobertas dos alunos da professora Angela Carpi. O trabalho durou dez aulas. Inicialmente, você deve ler atentamente parte do diário de cada grupo e as observações feitas por Bairral e Carpi (2002) que selecionamos, e ir fazendo suas anotações. Mãos à obra! Grupo 1 O primeiro grupo produziu uma tabela e observou o jogo em seus detalhes: nº de discos nº de movimentos 1 2 3 4 5 6 1 3 7 15 31 63 (...) Nesta estratégia, descrevendo quantos movimentos cada disco fazia, o grupo verifi cou a presença das potências de 2. Olhar e descrever o jogo em suas partes, em seus mínimos detalhes, de uma forma única, demonstram que o grupo assumiu uma atitude de curiosidade e investigação que conduziu à elaboração de uma generalização esboçada a partir de conhecimentos anteriores (as potências). Esta estratégia permitiu que se estabelecesse uma fórmula por meio da observação e da dedução do que ocorre com as somas das potências de 2. Grupo 2 Este grupo afi rmou, de forma singular, que o disco maior move-se apenas uma vez, enquanto os outros percorrem em dobro o mesmo número de movimentos. Ao fazer a representação disto na tabela a seguir, o grupo usou a linguagem matemática para mostrar, de forma clara e precisa, que o número de movimentos é sempre ímpar. 1 1 + 2 4 + 2 + 1 8 + 4 + 2 + 1 3 7 15 f(x) = 20 + 21 + 22 + 23 + 2 x - 1 x vezes x - 1 1 2 1 2 1 4 2 1 4 8 A U LA 19 M Ó D U LO 1 C E D E R J 241 Para sermos mais objetivos, formulamos esta tabela, que indica o número mínimo de jogadas para o número de discos utilizados: Tabela 19.2: Análise de jogadas. Peças Número de jogadas Total 3 3 1 3 7 4 7 1 7 15 5 15 1 15 31 6 31 1 31 63 7 63 1 63 127 A turma reagiu à apresentação deste grupo, pois a tabela apresentava algo que os outros grupos não haviam observado. Na comunicação estabelecida, o grupo 2 conseguiu mostrar para os colegas que a tabela apresentava de forma fi el o que ocorria durante o jogo. A professora aproveitou esta oportunidade para recorrer ao trabalho do grupo 1 e verifi car, junto com os alunos, que o olhar sobre o movimento de cada peça confi rmava que o disco maior movia-se apenas uma vez. Grupo 3 A refl exão deste grupo foi explicitada por meio de um texto que afi rmava o envolvimento coletivo dos alunos do grupo com o trabalho. Nós conseguimos deduzir, descobrir a fórmula que estabelece o número mínimo de movimentos para cada quantidade de discos, e aí está ela: 2n + 1. Nós a descobrimos depois de muito trabalho, depois de passarmos horas e horas com uma folha à nossa frente com o número de discos e seus respectivos números mínimos de movimentos, estabelecendo relações até não poder mais; vamos tentar explicar como chegamos a essa fórmula. Como quase todos os grupos, este também observou a relação que estabelece o número de movimentos para um determinado número de discos ao enunciarem a fórmula 2n + 1. Tal procedimento implica, por exemplo, que para mover 20 discos, é necessário conhecer o número de movimentos para 19 discos. Este raciocínio recursivo é natural em alguns casos e, apesar de ser trabalhoso, tem de ser considerado pelo professor como uma das primeiras descobertas que ajudará na integração e na descoberta de outras novas relações. Por exemplo, o grupo percebeu que: Instrumentação do Ensino de Aritmética e Álgebra | Movendo discos, formando torres e pensando indutivamente C E D E R J242 Observamos também que todos os números mínimos de movimentos são primos e ímpares, e que todos seguem uma seqüência a partir do último número. Esta seqüência seria: 7, 5, 1 e 3; como podemos ver, 7, 15, 31, 63, 127, 255, 511, 1.023, ... (respectivamente, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 e 10 discos). O destaque para esta descoberta esteve na observação de que todos os algarismos da unidade, dos números que representam os movimentos dos discos, aparecem nesta ordem, ou seja, 7, 5, 1, 3. Além de identifi carem esta regularidade, uma importante competência em Matemática, o trabalho deste grupo possibilitou ao professor explorar e desenvolver uma outra competência: o levantamento de hipóteses e a sua investigação. A resposta daAtividade 3 consiste no seguinte: imagine que os textos produzidos são de seus alunos. Conforme você observou, eles fi zeram descobertas interessantes, que poderiam ser consideradas em aulas posteriores para debates e outros desdobramentos. Por exemplo: Quadro 19.3: Análise fi nal da Atividade 3 Grupo 1 Buscou entender por que seria potência de 2 Grupo 2 Mostrou que o número mínimo de movimentos é sempre ímpar Grupo 3 Ressaltou que todos os números mínimos de movimentos são primos e ímpares Escolha uma das observações anteriores e elabore uma justifi cativa que você poderia utilizar com seus alunos, caso alguns tivessem dúvida. COMENTÁRIO Independentemente da observação escolhida, é importante você ter percebido que uma delas não está correta. Se preferir, analise-as todas. Converse com colegas e com o tutor. Vejamos refl exões e parte de textos de alunos do Ensino Superior. Os alunos também trabalharam em grupos de quatro jogadores durante umas oito aulas. A U LA 19 M Ó D U LO 1 C E D E R J 243 4. Como fi zemos na atividade anterior, agora você analisará, como professor, respostas de diferentes grupos no trabalho com a Torre de Hanói. Inicie lendo atentamente as descobertas de cada grupo e fazendo suas anotações. Grupo 1 Nº de discos Nº de movimentos 1 1 2 3 (3 – 1 = 2) 3 7 (7 – 3 = 4) 4 15 (15 – 7 = 8) 5 31 (31 – 15 = 16) 6 63 (63 – 31 = 32) 7 127 (127 – 63 = 64) Para descobrir a quantidade de movimentos a serem feitos (MT) para um determinado número de discos, basta somar a quantidade de movimentos anteriores (MA) com a quantidade de discos que queremos mover (MD) ÷MT = MA + MD. Fórmula para o movimento da torre com n discos (observe tabela anterior): seja an o número mínimo de movimentos com n discos. De acordo com a tabela, vemos que: an= 2an-1 + 1 an – an-1= 2 n-1. Resolvendo o sistema para an, chegamos à fórmula que determina o número mínimo de movimentos: an= 2 n – 1. Estratégias para conseguir um número mínimo de movimentos. Considere T1 T3 T2 Se quisermos mover a pilha de T1 para T2 (sentido horário), então: (1) se o número de discos for par, o primeiro disco deve ser colocado em T3 (sentido anti-horário) (2) se o número de discos for ímpar, o primeiro disco deve ser colocado em T2 (sentido horário). Obs.: Esta estratégia serve para o movimento das torres intermediárias também. Instrumentação do Ensino de Aritmética e Álgebra | Movendo discos, formando torres e pensando indutivamente C E D E R J244 Grupo 2 “...Para cada disco a mais que colocamos, o número de movimentos dobrava e aumentava em 1, como mostra o esquema abaixo: Nª de discos Movimentos numéricos necessários 1 1 (x2 + 1 = 3) 2 3 (x2 + 1 = 7) 3 7 (x2 + 1 = 15) 4 15 (x2 + 1 = 31) 5 31 (x2 + 1 =...) ... ... N X (2 + 1) Notemos que, ao aumentarmos o número de discos em 1 unidade, o número de movimentos dos discos aumenta, segundo uma P.G. de razão 2. Logo, podemos determinar o número de movimentos para qualquer número de discos.” Grupo 3 “...Variando o número de discos e tentando identifi car que número expressa o mínimo de movimentos necessários [...], passamos à tarefa de generalizar para um número n de discos. Veja os passos utilizados nesses raciocínios: 1º passo: Nº de discos Nº mínimo de movimentos 1 1 2 3 3 7 4 15 5 31 6 63 7 ? A U LA 19 M Ó D U LO 1 C E D E R J 245 2º passo a1 = 1 a2 = 2a1 + 1 a3 = 2a2 + 1 a4 = 2a3 + 1 a5 = 2a4 + 1 a6 = 2a5 + 1 3º passo a7 = 2a6 + 1 a7 = 2 . 63 + 1= 127 4º passo an = 2 (an–1 + 1) n = nº de discos a = nº min. de mov. 6º passo an = 2 n – 1 5º passo a7 = 2a6 + 1 a7 = 2 (2a5 + 1) + 1 a7 = 4a5 + 3 a7 = 4 (2a4 + 1) + 3 a7 = 8a4 + 7 a7 = 8 (2a3 + 1) + 7 a7 = 16a3 + 15 a7 = 16 (2a2 + 1) + 15 a7 = 32a2 + 31 a7 = 32 (2a1 + 1) + 31 a7 = 64a1 + 32 + 31 a7 = 64 + 32 + 31 a7 = 2 7-1 + 27-2 + 27-2 – 1 a7 = 2 7-1 + 2 (27-2) – 1 a7 = 2 7-1 + 27-1 – 1 a7 = 2 (2 7-1) – 1 a7 = 2 7 – 1 Grupo 4 Tabela 19.3: Organização das respostas do grupo 4 Quantidade de discos das torres (n) Quantidade de movimentos das peças nas torres Total de movimentosPç 1 Pç 2 Pç 3 Pç 4 Pç 5 Pç 6 Pç 7 1 1 0 0 0 0 0 0 1 2 2 1 0 0 0 0 0 3 3 4 2 1 0 0 0 0 7 4 8 4 2 1 0 0 0 15 5 16 8 4 2 1 0 0 31 6 32 16 8 4 2 1 0 63 7 64 32 16 8 4 2 1 127 Instrumentação do Ensino de Aritmética e Álgebra | Movendo discos, formando torres e pensando indutivamente C E D E R J246 – A tabela apresentada anteriormente forma uma matriz triangular inferior, com a diagonal principal contendo todos os termos iguais a 1, apresentando sete divisores do nº 64. – O número de divisores de 64 contido na matriz é igual ao número de discos da Torre de Hanói. – A matriz é quadrada e de ordem 7. 1 0 0 0 0 0 0 2 1 0 0 0 0 0 4 2 1 0 0 0 0 8 4 2 1 0 0 0 16 8 4 2 1 0 0 32 16 8 4 2 1 0 64 32 16 8 4 2 1 É interessante observarmos nos diários o objeto matemático priorizado por cada grupo e como os alunos vão desenvolvendo suas idéias e construindo o seu texto matemático. Neste processo, ressaltamos a importância do desafi o próprio do jogo e no trabalho em grupo, pois as discussões e as diferentes colocações de cada aluno enriquecem esta dinâmica e os diferentes estilos, o que não poderia deixar de ser: diferentes alunos, diferentes discussões, diferentes registros e diferentes conteúdos contextualizados. Agora você vai analisar, como professor, o texto dos grupos. Iniciaremos destacando algumas de nossas observações. Acrescente mais uma para cada grupo. A U LA 19 M Ó D U LO 1 C E D E R J 247 Consideramos que esta atividade será difícil, se você não tiver jogado. ! Grupo Observação 1 – Destacou que somar a quantidade de movimentos anteriores com a quantidade de discos que queremos mover é uma estratégia para encontrar o número mínimo de movimentos. – Escreveu uma fórmula que determina o número mínimo de movimentos. – Fez observações orientando-se pelo número de peças a serem movidas e relacionou ao sentido horário/anti-horário. 2 – Interessante também notar que o grupo 2 se deu como convencido para determinar o número de movimentos apoiados no termo anterior. 3 – A escrita bem organizada e detalhada do grupo 3 mostra que os estudantes conseguiram generalizar a partir de uma investigação apoiada na recursividade. – Além de construir um sistema de equações a partir do que observa na tabela, o grupo 3 construiu a estratégia para o número mínimo de movimentos a partir do sentido horário/anti-horário. 4 – O texto do grupo 4 chama a atenção por sua análise, que considera também a quantidade de movimentos de cada peça e como isso contribui para determinar o número total de movimentos. Ao observarem o movimento de cada peça e disporem estas observações em forma de tabela, os estudantes passaram a centrar sua atenção na matriz que fi ca formada e fazem mais destaques sobre esta disposição. COMENTÁRIO Existem grupos que tendem a ser mais imediatos, dando-se por convencidos a partir de cinco movimentos. Por exemplo, a justifi cativa apoiada apenas na observação numérica seguinte: Nº de discos Nº de movimentos 1 1 = 21 – 1 2 3 = 22 – 1 3 7 = 23 – 1 4 15 = 24 – 1 5 31 = 25 – 1 ... ... n 2n –1" Instrumentação do Ensino de Aritmética e Álgebra | Movendo discos, formando torres e pensando indutivamente C E D E R J248 É importante verifi car o matematizar de cada estudante e discutir com eles este processo. Uma preocupação dos estudantesé fazer comparações do tipo “melhor” ou “pior”. É importante enfatizar que não deve ser objetivo do professor estabelecer comparações do tipo saber mais ou menos. É relevante que os alunos percebam, analisem e respeitem o matematizar do seu colega e contribuam com a continuidade deste processo, pois ensino-aprendizagem é um processo contínuo de aprender a aprender e aprender a ser, fortalecido pelas relações interpessoais, e não mera acumulação acrítica de conhecimentos. ! ATIVIDADE COMPLEMENTAR 2. Para os que gostam de navegar pela internet, recomenda-se acessar outros sites interessantes sobre o jogo Torre de Hanói. http://www.cut-the-knot.com/recurrence/hanoi.html http://www.pangea.ca/kolar/javascript/Hanoi/algo.html http://www.pangea.ca/kolar/javascript/Hanoi/HTonWebE.html http://obelix.ee.duth.gr/~apostolo/TowersOfHanoi/ COMENTÁRIO Visitar os sites anteriores trará novas descobertas e possibilidades de entendimento do jogo. Além do mais, sensibilizará você a inserir a internet como recurso de aprendizagem própria e em suas aulas. A PRÁTICA AVALIATIVA EM MATEMÁTICA COM OS DIÁRIOS DE CAMPO Como você sabe, pensar em avaliação implica mudanças nos objetivos para o processo ensino-aprendizagem, na maneira de conceber a aprendizagem, na interpretação e na abordagem dos conteúdos matemáticos, num trabalho docente que deve incluir uma variedade de situações de aprendizagem (BRASIL. MEC. PCN, 1997). Despertados e infl uenciados pelos trabalhos de Powell e López (1995) sobre a importância da escrita no ensino-aprendizagem de Matemática, começamos a utilizar em nossas aulas um instrumento de avaliação: o diário de campo. A U LA 19 M Ó D U LO 1 C E D E R J 249 Normalmente, existem alunos que, ao iniciarem o processo de escrita dos diários, descrevem, superfi cialmente, o que aconteceu. Por exemplo, em uma aula com o jogo Torre de Hanói, é comum escreverem “hoje conhecemos e trabalhamos com a Torre de Hanói”; então, o que enfatizamos é que nosso interesse é saber da aprendizagem (descobertas, difi culdades, facilidades, questões pensadas e sem resposta etc.) no trabalho com a torre, e um texto descritivo normalmente não traz este tipo de informação. Por isso, preferimos denominar diário de campo, e não relatório. Embora o texto contido no diário possa não ser descritivo, nossa experiência mostrou que há um entendimento de sê-lo (relato de visitas e trabalhos extra-aula etc.). Um exemplo que possibilita ao aluno entender melhor nossa intenção com esta prática são aqueles diários pessoais feitos tradicionalmente pelas meninas em sua adolescência. Neles, são explicitados sentimentos diários, descobertas e emoções variadas. As idéias de D’Ambrósio (1996) também foram orientadoras para a adaptação do instrumento à dinâmica de nossa aula. Assim, como critérios de avaliação, utilizamos: Critérios avaliativos orientadores Principais Outros – Prazo estipulado para entrega. – Compreensão e explicitação dos temas abordados: perceber o que é importante destacar dentro do estudado. – Utilização do roteiro. – Resposta às colocações feitas pelo professor. – Reporte ao trabalho coletivo. Associação de idéias com a prática, apresentando exemplos. – Capacidade de análise e síntese. – Evolução no processo de elaboração de escrita e idéias. – Dúvidas levantadas e esclarecimentos solicitados. – Críticas e sugestões feitas. – Organização e apresentação. – Vocabulário e coerência na escrita. – Referência bibliográfi ca. Tabela 19.5: Critérios de avaliação com diários Os erros gramaticais não interferem na avaliação, porém são feitas as devidas correções e observações. ! Após o trabalho em pequenos grupos, durante o qual vamos esclarecendo dúvidas, analisando processos de raciocínio utilizados e propondo questões, passamos a analisar os diários de cada grupo, ou seja, cada grupo analisava o texto do outro e, ao fi nal, realizávamos uma discussão com toda a turma. Por exemplo, veja a observação do grupo 3 sobre o diário do grupo 1. Instrumentação do Ensino de Aritmética e Álgebra | Movendo discos, formando torres e pensando indutivamente C E D E R J250 Em princípio, discordamos do tipo de referencial, horário e anti- horário, que o grupo usou. Só partimos para a prática (testamos na torre) e verifi camos que funciona para n movimentos e n número de peças. Este fato não ocorreu em nenhum dos membros do nosso grupo, o que obervamos que facilita em fazer o menor número de movimentos. Podemos observar, na escrita do grupo, que, além de compre- enderem, inicialmente discordando do texto do outro grupo, os estudantes foram verifi car se realmente procediam as observações feitas. Alguns sentiam necessidade de voltar ao jogo, enquanto outros o faziam direto no papel. Além de se darem por satisfeitos, reconheciam a importância do referencial (sentido horário ou anti-horário), para determinar o número mínimo de movimentos. O que consideramos importante é o professor fazer este tipo de observação. Desta forma, o estudante tem a oportunidade de verifi car como pensaram seus colegas. Estes diferentes momentos escrita-refl exão-nova escrita favorecem o desenvolvimento do processo de matematizar. ! CONCLUSÃO É comum estudantes encontrarem dificuldade na escrita. A dinâmica de ler criticamente, recebendo e colocando questões, seja do próprio diário, seja do(s) colega(s), é imprescindível, pois enriquece e propicia melhora no processo de escrita, na medida em que o aluno que lê outro tipo de texto faz críticas com argumentos e discute com toda a turma. Quanto aos resultados expressos pelos instrumentos de avaliação, sejam eles provas, trabalhos ou observações de postura em sala de aula, eles constituem indícios de competências e, como tais, devem ser considerados. A tarefa do professor constitui um permanente exercício de interpretação de sinais, de indícios, a partir dos quais manifesta juízos de valor que lhe permitem reorganizar a sua prática. Ao levantar indícios sobre o desempenho dos alunos, o professor deve ter claro o que pretende obter e que uso fará destes indícios. Neste sentido, a análise do erro pode ser uma pista interessante e efi caz. A U LA 19 M Ó D U LO 1 C E D E R J 251 O processo de matematização ocorrerá à medida que o professor reconhecer sua sala de aula como um espaço de diálogo e confi ança, um quebra-cabeça complexo, do qual ele é uma das peças, diferente e imprescindível – mas não sufi ciente –, que se (des)constrói com muito respeito e força de vontade para romper difi culdades próprias, ajudar o outro e contribuir com o crescimento coletivo. ATIVIDADE FINAL Como atividade fi nal, propomos que você analise a veracidade, ou não, de cada afi rmação seguinte: 1. A quantidade mínima de movimentos das torres com n discos é igual à soma de uma P.G. fi nita de razão 2, 1º termo igual a 1 e com número de termos igual ao número de discos da torre. 2. Ao movimentarmos o número de discos, a quantidade de movimentos de cada peça cresce em P.G. de razão 2, com 1º termo igual a 1. 3. O número de movimentos de uma torre com n discos é igual ao dobro de movimentos da torre com (n-1) discos, acrescido de um movimento. 4. Condições para os movimentos das peças para obtermos o mínimo possível: consideramos as peças/discos numerados de 1 a 7. Dividimos a Torre de Hanói conforme o esquema a seguir: 1 3 2 P I P P I I 1, 2 e 3 são pinos da torre P – par I – ímpar Instrumentação do Ensino de Aritmética e Álgebra | Movendo discos, formando torres e pensando indutivamente C E D E R J252 Observação VerdadeiraFalsa Correções, complementos etc. 1 2 3 4 5 6 Tabela 19.5: Respostas da atividade fi nal COMENTÁRIO Você deve ter verifi cado que apenas duas das observações anteriores são falsas. Se teve difi culdade, procure entender cada afi rmação realizando os movimentos na torre. R E S U M O Dependendo dos objetivos do professor, o jogo Torre de Hanói também pode ser utilizado com alunos das séries iniciais. A própria utilização, pelo aluno, de um tipo de registro para mostrar uma seqüência de movimentos já se constitui numa tarefa importante. Em séries mais avançadas, este jogo pode ser utilizado para o desenvolvimento de noções relacionadas ao estudo de regularidades, ao princípio da indução fi nita, às seqüências e relações numéricas, como vimos nos textos dos estudantes. O número de discos utilizados infl ui na complexidade do jogo. Há uma relação funcional entre o número de discos e a quantidade mínima. Se o objetivo docente for inserir o trabalho com as torres para explorar o conceito de função, é importante ressaltar que, segundo Tinoco (1996), as situações que envolvem este conceito devem explorar diferenças entre variável e incógnita, além de desenvolver processos de generalização mediante o estudo de relações e de regularidades. 5. As peças pares se movimentam seguindo a ordem crescente dos pinos, partindo do número 1. 6. As peças ímpares se movimentam seguindo a ordem decrescente dos pinos, partindo do número 1. A U LA 19 M Ó D U LO 1 C E D E R J 253 AUTO-AVALIAÇÃO Esperamos que você tenha compreendido como utilizar o jogo Torre de Hanói em aulas de Matemática e em diferentes séries. A aplicação do princípio de indução fi nita – ao considerarmos um determinado número anterior de movimentos para identifi carmos o número de movimentos seguintes com mais um disco (n+1) – e a percepção de que existe uma relação funcional entre o número mínimo de movimentos e o número de discos da torre também devem ter sido objetos de seu entendimento nesta aula. Ter refl etido sobre a importância do trabalho em grupo, dos diferentes registros matemáticos que podem ser elaborados pelos estudantes, bem como o papel que assume a avaliação nesta dinâmica de trabalho é o objetivo que consideramos relevante em sua aprendizagem.
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