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* Professor da UFC (www.paulobarguil.pro.br) e coordenador do Laboratório de Educação Matemática – LEDUM (www.ledum.ufc.br). GOVERNO DO ESTADO DO CEARÁ Secretaria da Educação Coordenadoria de Cooperação com os Municípios Número racional – decimal, fracionário e percentual – e suas operações Paulo Meireles Barguil * Com tanta riqueza por aí Onde é que está Cadê sua fração? Até quando esperar? André X, Gutje e Philippe Seabra 1 INTRODUÇÃO (Consultar o texto da Formação I: Número racional e suas representações: decimal, fracionária e percentual). 2 UM POUCO DE HISTÓRIA (Consultar o texto da Formação I: Número racional e suas representações: decimal, fracionária e percentual). 3 PROPOSTA CURRICULAR DE MATEMÁTICA PARA O 1º, 2º, 3º, 4º E 5º ANOS DO ENSINO FUNDAMENTAL DO ESTADO DO CEARÁ – PC MATEMÁTICA (Consultar o texto da Formação I: Número racional e suas representações: decimal, fracionária e percentual). 4 CONCEITOS: APRENDIZAGEM E ENSINO (Consultar o texto da Formação I: Número racional e suas representações: decimal, fracionária e percentual). Apresento, nessa seção, as operações com números racionais. 4.1 Representação decimal: operações As operações com números racionais na representação decimal contemplam a mesma lógica das operações com números naturais. Na adição e na subtração, é importante que o professor utilize material concreto, seja o QVLPD, seja o Material Dourado (considerando o cubo como unidade, a placa como décimo, a barra como centésimo e o cubinho como milésimo). O princípio básico é: alinhar as ordens correspondentes de cada número (colocar vírgula abaixo de vírgula) e operar. Multiplicação (decimal x inteiro) (decimal x decimal): opera com os fatores sem considerar as vírgulas. No final, conta as casas depois da vírgula dos fatores e as considera no resultado. Divisão (inteiro / inteiro) (decimal / inteiro): transforma as representações decimais em números naturais e opera com os números naturais. 4.2 Representação fracionária: operações A seguir, a resolução numérica e figurativa. 4.2.1 Adição Fração + Fração 1 + 2 = 3 + 8 = 11 4 3 12 12 12 1/4 = 1/4, 2/8, 3/12, ... 2/3 = 2/3, 4/6, 6/9, 8/12, ... Número racional – decimal, fracionário e percentual – e suas operações Paulo Meireles Barguil 2 4.2.2 Subtração Fração - Fração 2 – 1 = 6 – 5 = 1 5 3 15 15 15 2/5 = 2/5, 4/10, 6/15, ... 1/3 = 1/3, 2/6, 3/9, 4/12, 5/15, ... 4.2.3 Multiplicação Inteiro * Fração 3 * 1 = 1 + 1 + 1 = 3 4 4 4 4 4 Fração * Inteiro 3 * 8 = ● ● ● ● = 6 OU 4 ● ● ● ● 8 * 3 = 3 + 3 + 3 + 3 + 3 + 3 + 3 + 3 = 24 = 6 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 Fração * Fração 1 * 2 = 2 2 3 6 Número racional – decimal, fracionário e percentual – e suas operações Paulo Meireles Barguil 3 4.2.4 Divisão Fração : Inteiro (repartir igualmente) 1 : 2 = 1 * 1 = 1 3 3 2 6 (Quanto é 1/3 dividido para duas pessoas: A e B?) 1/3 A B 1/6 Inteiro : Fração (medir ou comparar) 1 : 1 = 1 * 4 = 4 ↔ 1 : 1 = 4 : 1 = 4 4 4 4 4 (Quantas vezes o 1/4 cabe em 1 = 4/4?) Fração : Fração (medir ou comparar) Mesmos denominadores 2 : 3 = 2 * 5 = 2 ↔ 2 : 3 = 2 : 3 = 2 5 5 5 3 3 5 5 3 (Quantas vezes o 3/5 cabe em 2/5?) Número racional – decimal, fracionário e percentual – e suas operações Paulo Meireles Barguil 4 Diferentes denominadores 3 : 2 = 3 * 7 = 21 = 2 5 ↔ 3 : 2 = 3 * 7 : 2 * 4 = 21 : 8 = 21 : 8 = 2 5 4 7 4 2 8 8 4 7 4 * 7 7 * 4 28 28 8 (Quantas vezes o 2/7 cabe em 3/4?) 4.3 Representação percentual: operações O cálculo de porcentagem de uma quantidade discreta é muito utilizado na construção e outras atividades com gráficos e tabelas, bem como em problemas onde é necessário determinar a porcentagem de um grupo de pessoas. É importante que, para estudantes dos anos iniciais do Ensino Fundamental, se trabalhe com quantidades onde os percentuais escolhidos (10%, 25%, 50%, 75%) gerem quantidades inteiras. Quanto é 75% das crianças de uma escola com 200 crianças? Representa-se, inicialmente, as duas frações: uma referente à quantidade de crianças e outra ao percentual. C % x = 75 s 200 100 Considerando que essas frações são equivalentes, multiplique 75 por 200 e divida o resultado por 100. 75 * 200 = 75 * 200 = 1.500 = 150 100 100 100 A quantidade indagada de crianças é 150. Outra forma: Representa-se a porcentagem na forma fracionária (I), divide-se o total de crianças da escola por 100 (II) e, em seguida, multiplica-se o resultado da divisão por 75 (III). 75% de 200 crianças → 75/100 * 200 (I) → 200/100 = 2 (II) → 2 * 75 = 150 (III) Logo, 75% das 200 crianças é 150. Quanto é 50% dos amigos de Carlos, sabendo que Carlos tem 40 amigos? 50% de 40 amigos → 50/100 * 40 → 40/100 = 0,4 → 0,4 * 50 = 20 Logo, 50% dos amigos de Carlos é 20. Quanto é 10% de uma conta que custou 90 reais? 10% de 90 reais → 10/100 * 90 → 90/100 = 0,9 → 0,9 * 10 = 9 Logo, 10% da conta é 9 reais. Número racional – decimal, fracionário e percentual – e suas operações Paulo Meireles Barguil 5 Para saber o percentual de 10 meninos numa turma com 25 crianças, como se procede? Representam-se, inicialmente, as duas frações: uma referente à quantidade de crianças e outra ao percentual. C % 10 = x s 25 100 Considerando que essas frações são equivalentes, multiplique 10 por 100 e divida o resultado por 25. 10 * 100 = 1.000 = 40% 25 25 O percentual de meninos nessa turma é 40% 5 INSTRUMENTOS AVALIATIVOS DE LARGA ESCALA Apresento, a seguir, os descritores referentes às operações com Números Racionais na Prova Brasil, bem como dos dois instrumentos avaliativos no Ceará: Sistema de Permanente de Avaliação da Educação Básica do Ceará – SPAECE e Programa de Alfabetização na Idade Certa – PAIC. 5.1 Prova Brasil Apresento, na sequência, os descritores e exemplos de itens da Prova Brasil (BRASIL, 2008, p. 181-185). D25 – Efetuar cálculos que envolvam operações com números racionais (adição, subtração, multiplicação, divisão, potenciação) Com este descritor, o que se pretende avaliar? A habilidade de o aluno efetuar cálculos de expressões com diferentes representações dos números racionais e envolvendo as operações básicas do conjunto Q. A professora de matemática propôs como exercício a expressão Os alunos que resolveram corretamente a expressão encontraram como resultado, (A) -8/9 (B) 0 (C) 8/9 (D) 2 Respostas: A) 14% B) 31% C) 26% D) 26% O que o resultado sugere? Mais de 70% dos alunos não dominam a habilidade. Os 26% que assinalaram a alternativa “D” somaram os fatores, e os 31% que optaram por “B” devem ter somado 1/3 e -1/3 e subtraído 1 de 1. Que sugestões podem ser dadaspara melhor desenvolver essa habilidade? Este é um dos assuntos de maior dificuldade de assimilação pelos alunos. Para que os alunos operem adequadamente com frações e com números decimais, é fundamental que tenham compreendido bem o significado dos números racionais. Deve-se dedicar muito tempo para as atividades com operações entre racionais, na forma de frações, decimais ou mesclando-se as duas formas. Número racional – decimal, fracionário e percentual – e suas operações Paulo Meireles Barguil 6 D26 – Resolver problema com números racionais envolvendo as operações (adição, subtração, multiplicação, divisão, potenciação) Com este descritor, o que se pretende avaliar? A habilidade de o aluno resolver problemas utilizando-se das cinco operações com números racionais. Uma horta comunitária será criada em uma área de 5100m2. Para o cultivo de hortaliças, serão destinados 2/3 desta área. Quantos metros quadrados serão utilizados neste cultivo? (A) 340 (B) 1700 (C) 2550 (D) 3400 Respostas: A) 11% B) 29% C) 34% D) 24% O que o resultado sugere? Menos de 1/4 do total de alunos domina a habilidade. A grande maioria da população avaliada foi simplista nas operações: 34% dos alunos calcularam a metade de 5100 e 29% calcularam a terça parte. Que sugestões podem ser dadas para melhor desenvolver essa habilidade? Muitas atividades com o exercício simples de cálculo de frações de um número natural e a resolução de problemas envolvendo as quatro operações básicas com racionais. As situações-problema devem ser provocadas em sala de aula abordando o contexto do aluno. D28 – Resolver problema que envolva porcentagem Com este descritor, o que se pretende avaliar? A habilidade de o aluno resolver problemas contextualizados (descontos ou reajustes em compras, taxas, porcentagem de uma amostra em uma população etc.) que envolvam porcentagens. Em uma cidade em que as passagens de ônibus custam R$ 1,20, saiu em um jornal a seguinte manchete: “NOVO PREFEITO REAJUSTA O PREÇO DAS PASSA- GENS DE ÔNIBUS EM 25% NO PRÓXIMO MÊS” Qual será o novo valor das passagens? (A) 1,23 (B) 1,25 (C) 1,45 (D) 1,50 Respostas: A) 5% B) 16% C) 50% D) 26% O que o resultado sugere? Para um descritor de grande importância na vida prática dos alunos é extremamente preocupante que apenas cerca de 1/4 desse universo domina tal habilidade. Observa-se que metade dos alunos simplesmente somou os valores mencionados no enunciado e 16% substituiu a parte decimal do valor das passagens pelo percentual de aumento. Que sugestões podem ser dadas para melhor desenvolver essa habilidade? Este assunto deve ser exaustivamente trabalhado em sala de aula. São inúmeros os problemas oriundos do contexto do aluno que podem ser explorados em sala de aula: porcentagem de alunos, porcentagem de questões de prova, porcentagem de reajuste salarial, porcentagem de aprovação de determinado candidato etc. 5.2 PAIC Na Matriz de Referência da SEDUC, são 2 (dois) os descritores referentes às operações com Números Racionais nas avaliações do PAIC, os quais são avaliados apenas no 5º ano (CEARÁ, s/d, p. 29): Número racional – decimal, fracionário e percentual – e suas operações Paulo Meireles Barguil 7 D13 – Resolver problema que envolva cálculo simples de porcentagem (25%, 50% e 100%). O D13 possui apenas um nível (Quadro 01): Quadro 01 – Nível do Descritor 13 do PAIC Matemática NÍVEL 1º 2º 3º 4º 5º N1: Resolver problemas envolvendo cálculo de porcentagem relativa a 25%, 50% e 100%. X Apresento, na sequência, todos os itens referentes ao Descritor 13 nas avaliações do PAIC Matemática, de 2013 a 2016 (CEARÁ, 2016). PAIC 2013 5º ano Questão 10 Respostas: A) 7,1% B) 16,6% C) 49,4% D) 25,8% N) 1,1% R) 0,0% PAIC 2014 5º ano Questão 03 Respostas: A) 42,8% B) 13,2% C) 9,0% D) 34,3% N) 0,1% R) 0,7% PAIC 2015 5º ano Questão 23 Respostas: A) 18,6% B) 12,0% C) 37,2% D) 29,5% N) 0,1% R) 2,7% Número racional – decimal, fracionário e percentual – e suas operações Paulo Meireles Barguil 8 PAIC 2016 5º ano Questão 07 Respostas: A) 21,8% B) 41,8% C) 31,8% D) 4,0% N) 0,0% R) 0,5% D16 – Resolver problema utilizando adição ou subtração com números racionais representados na forma fracionária ou na forma decimal. O D16 possui dois níveis (Quadro 02): Quadro 02 – Níveis do Descritor 16 do PAIC Matemática NÍVEL 1º 2º 3º 4º 5º N1: Resolver problema envolvendo adição ou subtração com números racionais representados na forma fracionária. X N2: Resolver problema envolvendo adição ou subtração com números racionais representados na forma decimal. X Apresento, na sequência, todos os itens referentes ao Descritor 16 nas avaliações do PAIC Matemática, de 2013 a 2016 (CEARÁ, 2016). PAIC 2013 5º ano Questão 07 Respostas: A) 28,8% B) 18,8% C) 20,4% D) 30,8% N) 1,2% R) 0,0% Número racional – decimal, fracionário e percentual – e suas operações Paulo Meireles Barguil 9 PAIC 2014 5º ano Questão 08 Respostas: A) 18,0% B) 14,8% C) 42,5% D) 23,7% N) 0,1% R) 0,9% PAIC 2015 5º ano Questão 14 Respostas: A) 9,6% B) 14,2% C) 19,4% D) 55,8% N) 0,0% R) 0,9% PAIC 2016 5º ano Questão 04 Respostas: A) 13,9% B) 48,6% C) 16,9% D) 20,0% N) 0,0% R) 0,6% 5.3 SPAECE Os descritores de referentes às operações com Números Racionais na Matriz de Referência do SPAECE (CEARÁ, 2015, p. 15) no 9º ano são: D12 – Resolver problema com números racionais envolvendo suas operações; D15 – Resolver problema utilizando a adição ou subtração com números racionais representados na forma fracionária (mesmo denominador ou denominadores diferentes) ou na forma decimal; D17 – Resolver situação-problema utilizando porcentagem; D19 – Resolver problema envolvendo juros simples. Apresento, na sequência, alguns itens referentes a esses descritores nas avaliações do SPAECE Matemática no 9º ano, de 2010 a 2014, que constam nos boletins pedagógicos disponibilizados na seção BOLETINS em: http://www.spaece.caedufjf.net/. Número racional – decimal, fracionário e percentual – e suas operações Paulo Meireles Barguil 10 D12 SPAECE 2012 9º ano Respostas: A) 43,6% B) 32,4% C) 15,5% D) 8,2% A habilidade avaliada nesse item é a de resolver um problema envolvendo operações com números racionais. Como o quilo do peixe custa R$ 4,80, quem comprar 2,5 quilos pagará 2,5 x 4,80 = 12,00 reais. A alternativa A, que é a correta, foi a mais procurada. Os alunos que optaram por essa alternativa perceberam que bastava uma multiplicação para se chegar à solução do problema e fizeram essa operação corretamente. A alternativa B foi escolhida por alunos que calcularam o preço de 2 kg do peixe, em vez de 2,5 kg, dando como resposta 2 x 4,80 = 9,60 reais. A alternativa C foi escolhida por alunos que, ao invés do produto 2,5 x 4,80, deram como resposta a soma 2,5 + 4,80 = 7,30. A alternativa D foi escolhida por alunos que deram como resposta a subtração 4,80 – 2,5 = 2,30. Provavelmente os alunos que escolheram a alternativa B apenasforam desatentos. Por outro lado, os que escolheram as alternativas C e D deram respostas envolvendo a soma ou subtração de quantias em dinheiro e quilos de peixe. Tudo indica que esses alunos tiveram dificuldade em interpretar o enunciado e, a partir disso, não foram capazes de saber quais operações deveriam fazer para resolver o problema. D17 SPAECE 2010 9º ano Respostas: A) 6,1% B) 5,7% C) 25,0% D) 62,6% Os alunos que assinalaram a alternativa A não atribuíram significado ao enunciado, além de não saber lidar com porcentagem, pois atribuíram aos 25% do enunciado o valor absoluto 25, interpretando-o como R$ 25,00. Os alunos que assinalaram a alternativa B não se apropriaram do contexto e consideraram o valor da mesada, sem o aumento. Os alunos que assinalaram a alternativa C demonstraram ter desenvolvido a habilidade avaliada pelo item, pois calcularam 25% de R$ 50,00, encontrando corretamente R$ 12,50 e, em seguida, somaram esse valor à mesada R$ 50,00, encontrando R$ 62,50. Os alunos que assinalaram a alternativa D não souberam lidar com porcentagem, pois atribuíram aos 25% do enunciado o valor absoluto 25, somando em seguida R$ 50,00 + R$ 25,00 = R$ 75,00. Número racional – decimal, fracionário e percentual – e suas operações Paulo Meireles Barguil 11 SPAECE 2011 9º ano Respostas: A) 11,4% B) 43,1% C) 25,0% D) 19,8% O item avalia a habilidade de os estudantes resolverem situações-problema utilizando porcentagem. Para resolver o item, os estudantes devem relacionar 200% à forma decimal 2 ou à forma fracionária 200/100 para, então, efetuar o cálculo. Os estudantes que assinalaram a alternativa D (19,8%) demonstram ter desenvolvido a habilidade avaliada pelo item. Os estudantes que assinalaram a alternativa B (43,1%) podem ter realizado uma soma considerando os valores absolutos do suco e da porcentagem, operando da seguinte forma 2,80 +2,00=4,80. Já aqueles que assinalaram a alternativa C (25,0%) demonstram não ter se apropriado do enunciado do item e calcularam apenas o valor do aumento. O tópico de porcentagem aparece em múltiplas situações do dia a dia, o que destaca sua importância na formação do cidadão. Espera-se, portanto, que os estudantes desta etapa de escolaridade tenham desenvolvido a capacidade de lidar com problemas que envolvem o conceito de porcentagem. SPAECE 2013 9º ano Respostas: A) 6,7% B) 73,0% C) 13,7% D) 5,4% Esse item avalia a habilidade de os alunos resolverem problemas envolvendo porcentagem. Para resolvê-lo, eles devem compreender que a quantidade de bombons vendida equivale a 50% da quantidade total de bombons. Os alunos que compreendem que 50% equivale à metade, imediatamente obtêm 250 como resposta. Outra estratégia que pode ser utilizada por eles é a transformação da porcentagem 50% no numeral decimal 0,5 ou na fração e, posteriormente, a multiplicação de 0,5 ou por 500. Eles podem também utilizar a regra de três na resolução do problema. A escolha da alternativa B indica que esses alunos desenvolveram a habilidade avaliada pelo item. Os alunos que marcaram a opção A, possivelmente, associaram a porcentagem à divisão e calcularam 500:50. A escolha da alternativa C indica que esses alunos não reconheceram o símbolo de porcentagem que acompanha o número 50 e, em seguida, subtraíram 50 da quantidade total de bombons. Aqueles que marcaram a opção D, provavelmente, confundiram-se nos procedimentos aritméticos e calcularam uma adição entre 500 e 50%, demonstrando uma incompreensão do símbolo de porcentagem, da mesma forma que na alternativa anterior. É esperado que os alunos desenvolvam um senso crítico sobre a aplicação de porcentagens, interpretando- a nos diversos contextos nos quais podem estar inseridas. Para isso, é essencial que eles tenham se apropriado desse conceito, associando a representação percentual às representações fracionária ou decimal, bem como desenvolver estratégias de cálculo com números racionais. Número racional – decimal, fracionário e percentual – e suas operações Paulo Meireles Barguil 12 D19 SPAECE 2011 9º ano Respostas: A) 19,8% B) 28,7% C) 26,0% D) 24,9% O item avalia a habilidade de os estudantes resolverem problemas envolvendo juros simples. Para resolver este item, os estudantes devem observar que como os juros incidem apenas sobre o valor principal, caracteriza-se o regime de juros simples. Dessa forma, deve-se calcular o montante acumulado ao final do 1º ano através da relação M=C.(1+i.n) ou calculando separadamente os juros (J=C.i.n) para adicionar a quantia encontrada ao valor inicial de R$ 10 000,00. Em seguida, ao reinvestir esse dinheiro, considera-se novamente a taxa de juros de 10% ao ano e a quantia de R$ 11 000,00, proveniente do investimento do ano anterior. Assim, calcula-se o novo montante, que corresponde a uma quantia de R$ 12 100,00. Os estudantes que marcaram a alternativa correta, opção D, correspondem a 24,9%. Os estudantes que assinalaram a opção B (28,7%), provavelmente, calcularam o montante acumulado ao final dos dois anos, porém consideraram apenas os juros que incidiram ao final desse período. Já aqueles que marcaram a alternativa C (26,0%), possivelmente, consideraram apenas o montante relativo ao primeiro investimento. SPAECE 2013 9º ano Respostas: A) 20,8% B) 24,7% C) 29,1% D) 24,4% Esse item avalia a habilidade de os alunos resolverem problema envolvendo o cálculo de juros simples. Referências BRASIL. Ministério da Educação. Secretaria de Educação Básica. Plano de Desenvolvimento da Educação – PDE / Prova Brasil. Brasília: MEC, SEB; INEP, 2008. CEARÁ. Secretaria de Educação. Proposta curricular de Matemática para o 1º, 2º, 3º, 4º e 5º anos do Ensino Fundamental do Estado do Ceará. Fortaleza: SEDUC, 2013a. ______. O Trabalho pedagógico na área de Matemática com foco no desenvolvimento de habilidades: considerações sobre a prática em sala de aula. Fortaleza: SEDUC, 2013b. ______. Matrizes de Referência para avaliação de Língua Portuguesa e Matemática. Fortaleza: SEDUC, s/d. ______. SPAECE 2015: Boletim Pedagógico – Matemática (9º ano). Fortaleza: SEDUC, 2015. ______. Itens das provas do PAIC Matemática: 2010 a 2016. Fortaleza: SEDUC, 2016. (no prelo) X, André; GUTJE; SEABRA, Philippe. Até quando esperar. Intérprete: Plebe Rude. In: O concreto já rachou. EMI, 1986. Faixa 01. Sugestão de leitura BRASIL. Ministério da Educação. Operações com números racionais. Brasília: FNDE/FUNDESCOLA, 2006a. Disponível em: <http://portal.mec.gov.br/arquivos/pdf/gestar/tpmatematica/mat_tp8.pdf>. Acesso em: 20 dez. 2016. BRASIL. Ministério da Educação. Operações com números racionais (Atividades de apoio à aprendizagem). Brasília: FNDE/FUNDESCOLA, 2006b. Disponível em: <http://portal.mec.gov.br/arquivos/pdf/gestar/aaamatematica/mat_aaa7.pdf>. Acesso em: 20 dez. 2016.