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Prática Educativa do Pensamento Matemático Prática Educativa do Pensamento Matemático Magna Natália Marin Pires Marilda Trecenti Gomes Nancy Terezinha Oldenburg Kock www.iesde.com.br Pr át ica E du ca tiv a do P en sa m en to M at em át ico Autoras Magna Natália Marin Pires Marilda Trecenti Gomes Nancy Terezinha Oldenburg Koch Prática Educativa do Pensamento Matemático 2009 Todos os direitos reservados. IESDE Brasil S.A. Al. Dr. Carlos de Carvalho, 1.482 • Batel 80730-200 • Curitiba • PR www.iesde.com.br © 2004 – IESDE Brasil S.A. É proibida a reprodução, mesmo parcial, por qualquer processo, sem autorização por escrito dos autores e do detentor dos direitos autorais. P667 Pires, Magna Natália Marin. / Prática Educativa do Pen- samento Matemático. / Magna Natália Marin Pires; Marilda Trecenti Gomes; Nancy Terezinha Oldenburg Kock. — Curitiba : IESDE Brasil S.A. , 2009 272 p. ISBN: 85-7638-380-2 1. Matemática. 2. Educação. I. Título. CDD 501 Sumário Geoplano ........................................................................................................................... 5 O que é o geoplano? ........................................................................................................................... 5 Alguns tipos de geoplano ................................................................................................................... 6 Primeiro contato com o geoplano ...................................................................................................... 7 Explorando localizações .................................................................................................................... 7 Explorando as figuras geométricas planas ......................................................................................... 8 Só triângulos ...................................................................................................................................... 9 Só quadriláteros ................................................................................................................................. 10 Ângulos .............................................................................................................................................. 11 Área e perímetro ................................................................................................................................ 12 O uso do tangram nas aulas de Matemática ...................................................................... 17 A compreensão do sistema de numeração decimal ........................................................... 27 O sistema de numeração egípcio ........................................................................................................ 27 O sistema de numeração decimal ....................................................................................................... 31 Material dourado: números naturais ................................................................................. 37 Material dourado: números decimais ................................................................................ 57 Algumas medidas convencionais ...................................................................................... 79 Medidas de comprimento ................................................................................................................... 80 Unidades de comprimento ................................................................................................................. 82 Medidas de superfície ........................................................................................................................ 82 Unidades de superfície ....................................................................................................................... 83 Medidas de massa .............................................................................................................................. 83 Unidades de massa ............................................................................................................................. 84 Volume e capacidade ......................................................................................................... 89 As novas tecnologias e o ensino de Matemática ............................................................... 99 O uso da calculadora nas aulas de Matemática ................................................................. 109 Utilização da calculadora no dia-a-dia e nas aulas de Matemática ................................................... 109 Desenvolvendo o conceito de chance ................................................................................ 119 Introduzindo o tema por meio de jogos ............................................................................................. 119 Árvore das possibilidades .................................................................................................................. 122 Desafios matemáticos ........................................................................................................ 129 Sólidos geométricos .......................................................................................................... 139 Considerações sobre o ensino-aprendizagem da Geometria ............................................................. 139 Representação de alguns sólidos geométricos ................................................................................... 149 Planificação de alguns sólidos geométricos ....................................................................................... 150 Planificação dos poliedros regulares .................................................................................................. 159 Produto cartesiano: localização em mapas........................................................................ 163 Pequeno referencial histórico ............................................................................................................. 163 Como localizar pontos no plano ......................................................................................................... 163 Como podemos localizar um país no mundo? .................................................................................. 166 O raciocínio combinatório ................................................................................................ 171 Princípio fundamental da contagem .................................................................................................. 171 Histórico ............................................................................................................................................. 171 Modelagem matemática .................................................................................................... 179 Modelagem matemática e o ensino-aprendizagem ............................................................................ 180 Contraexemplo ................................................................................................................................... 183 O uso de jogos no ensino de Matemática .......................................................................... 187 Jogos que envolvem as operações básicas (Kamii, 1992) .................................................................. 190 Simetria ............................................................................................................................. 193 Proposta de atividades........................................................................................................................ 198 Ângulos .............................................................................................................................207 Giros e rotações .................................................................................................................................. 207 Formalização ...................................................................................................................................... 211 Medida de um ângulo......................................................................................................................... 212 Investigação matemática ................................................................................................... 217 Exemplos de atividades de investigação matemática ......................................................................... 218 Matemática e arte .............................................................................................................. 225 O que é arte? ....................................................................................................................................... 225 Artes visuais ....................................................................................................................................... 225 Origami .............................................................................................................................................. 228 Ilusão de ótica .................................................................................................................................... 230 Música ................................................................................................................................................ 233 Proposta de atividades........................................................................................................................ 233 Gabarito ............................................................................................................................ 241 Referências ........................................................................................................................ 265 Geoplano Magna Natália Marin Pires* Marilda Trecenti Gomes** Nancy Terezinha Oldenburg Koch*** É de consenso geral entre os educadores a necessidade de uma mudança nas condições em que se processa a aprendizagem da Matemática. Dentre as necessárias mudanças que são apontadas estão: a utilização de métodos de aprendizagem em que os alunos construam o seu próprio conhecimento; a utilização de materiais que contribuam para a formação de conceitos; ligar a Matemática com o real; abordar a Matemática por meio da resolução de problemas. Este capítulo pretende contribuir para a discussão da utilização de suportes materiais para a aprendizagem da Matemática. Oportunizando ao aluno a experiência da matematização por meio da manipulação de materiais, estamos criando situações que favorecem o desenvolvimento do pensamento abstrato, além de estarmos fomentando uma atividade lúdica. Segundo Serrazina e Matos (1988), a formação de conceitos é a essência da aprendizagem da Matemática e ela deve ser baseada na experiência. O geoplano é um material que pode oferecer excelentes oportunidades no aprendizado da geometria e das medidas por meio de experiências. O que é o geoplano? Consiste numa placa de madeira com pregos dispostos de modo a formar uma malha que pode ter vários aspectos estruturais. É acompanhado de um conjunto de elásticos que permitem desenhar. Configura um espaço geométrico em que os pontos são representados por pregos. Entre eles esticam-se elásticos do tipo atilho que possibilitam a representação de figuras geométricas. É um modelo que permite traduzir ou sugerir idéias matemáticas, constituindo-se em um suporte para a representação mental, ou seja, um recurso que leva idéias abstratas à realidade. * Mestre em Educação pela Universidade Federal do Pa- raná (UFPR). Especialista em Educação Matemática pela Universidade Estadual de Londrina (UEL). Licenciada em Matemática pela UEL. ** Mestre em Educação pela Universidade Federal do Pa- raná (UFPR). Especialista em Educação Matemática pela Universidade Estadual de Londrina (UEL). Gradua- da em Matemática pelo Cen- tro de Estudos Superiores de Londrina (CESULON), em Química pela Fundação Fa- culdade Estadual de Filoso- fia, Ciências e Letras de Cor- nélio Procópio (FAFICOP) e em Ciências pela Universida- de Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (UNESP). *** Mestre em Educação pela Universidade Federal do Pa- raná (UFPR). Especialista em Educação Matemática pela Universidade Estadual de Londrina (UEL). Especia- lista em Pedagogia Religiosa pela Pontifícia Universidade Católica do Paraná (PUC). Li- cenciada em Matemática pelo Centro de Estudos Superiores de Londrina (CESULON). 6 Alguns tipos de geoplano Geoplano 3 X 3: aquele em que a malha é quadrada e tem três pregos de cada lado, totalizando nove pregos. Geoplano 5 X 5: aquele em que a malha é quadrada e tem cinco pregos de cada lado, totalizando 25 pregos. Seguindo esse raciocínio, podem ser construídos inúmeros geoplanos desse tipo, mudando-se apenas o número de pregos dos lados. Geoplano isométrico: aquele em que os pregos são colocados na intersecção das linhas. Geoplano circular: nesse tipo de geoplano, os pregos são dispostos de forma circular. Ao trabalhar com o geoplano, o professor deve delinear bem os objetivos a serem alcançados, pois dessa forma ele se tornará um excelente meio para explorar Prática Educativa do Pensamento Matemático Geoplano 7 problemas geométricos. É aconselhável que, paralelamente ao trabalho com o geoplano, o professor utilize papel pontilhado imitando a disposição dos pregos, para que o aluno reproduza, ou registre, o que fez no geoplano. Este capítulo pretende indicar alguns caminhos, procedimentos e formas de trabalho que contribuam para o exercício do professor com o conteúdo de Geometria. As atividades desenvolvidas nesta aula devem ser realizadas no geoplano 5 X 5. Primeiro contato com o geoplano Para iniciar, o professor deve propor atividades que facilitem a familiari- zação do aluno com o geoplano. O aluno deve explorar o material com o objeti- vo de expe rienciar idéias geométricas iniciais. O desenho livre no geoplano é uma atividade que facilita o primeiro contato do aluno com o material. Nessa atividade, o aluno conhecerá o material, descobrirá a utilidade dos pregos e aprenderá a manipular os elásticos. As atividades que envolvem desenhos livres no geoplano podem ser desenvolvidas com alunos de todas as idades, que devem ser estimulados a registrar os desenhos no papel pontilhado, não só os que eles próprios fizeram mas também o que outros desenharam. Essa atividade é enriquecedora no que se refere à representação gráfica. Seguem alguns exemplos de atividades que podem ser utilizadas com alunos que ainda não conhecem o geoplano: desenhar objetos no geoplano e pedir para que outro aluno adivinhe do que se trata; reproduzir no geoplano figuras que estão desenhadas no papel pontilhado (os desenhos no papel pontilhado podem ser feitos pelo professor ou pelos próprios alunos); fazer um desenho no geoplano, copiá-lo no papel pontilhado e pedir para que um amigo volte a desenhá-lo no geoplano; desenhar diversas letras do alfabeto no geoplano e depois reproduzi-las no papel pontilhado. Explorando localizações É possível trabalhar com as localidades “interior”, “exterior”, “direita”, “esquerda”, “fronteira”, entre outras, no geoplano. Esse trabalho pode ser relevante com as crianças da Pré-escola ou mesmo com crianças dos Anos Iniciais do Ensino Fundamental. O trabalho pode ser desenvolvido em atividades como as desenvolvidas a seguir. 8 Observe as figuras desenhadas no geoplano e determine quantos pontos (pregos) estão nointerior, no exterior e na fronteira de cada figura. As figuras podem ser. desenhe no geoplano 5 X 5 figuras que possuam quatro pregos na fronteira e um no interior; oito pregos na fronteira e três no interior; nenhum prego no exterior. Explorando as figuras geométricas planas O geoplano é um material muito apropriado para a introdução dos polígonos e posteriormente para a classificação dos mesmos. Neste trabalho, pode-se fazer a análise dos componentes das figuras: os lados, os vértices, os ângulos e as diagonais. As atividades seguintes são sugestões que objetivam a exploração dos conceitos citados anteriormente. Desenhe polígonos1 no geoplano. A partir das construções dos alunos, o professor pode montar com eles uma tabela como a que segue abaixo: Desenhos N. de lados N. de vértices N. de ângulos Classificação 3 3 3 triângulos 4 4 4 quadriláteros 1Neste momento, o pro-fessor deve definir polígo- nos: “Polígonos são figuras fechadas simples formadas apenas por segmento de reta.” Se neces sário, o professor deve ainda esclarecer a defi- nição de figuras simples, seg- mento de reta etc. Prática Educativa do Pensamento Matemático Geoplano 9 Desenhos N. de lados N. de vértices N. de ângulos Classificação 5 5 5 pentágonos 6 6 6 hexágonos Só triângulos Utilizando as construções que as crianças fazem, o professor pode, dependendo da faixa etária dos alunos, trabalhar com a classificação dos triângulos. Observem as atividades que seguem: construa triângulos no geoplano 5 X 5; registre no papel pontilhado todos os que encontrar; desenhe um triângulo, no geoplano 5 X 5, que possua um número máximo de pregos no seu interior; encontre uma maneira de classificar os triângulos desenhados nas atividades anteriores. Nessa última atividade, o professor deve fazer perguntas que conduzam os alunos a classificarem os triângulos quanto aos lados e quanto aos ângulos. Podendo, ainda, montar com eles as tabelas abaixo. Classificação dos triângulos quanto ao tamanho dos lados Desenhos possíveis Nomenclatura Definição Eqüilátero Triângulo que possui os três lados de mesma medida. Isósceles Triângulo que possui dois lados de mesma medida e um lado de medida diferente. Escaleno Triângulo que possui os três lados de medidas diferentes. 10 Classificação dos triângulos quanto ao tamanho dos ângulos Desenhos possíveis Nomenclatura Definição Acutângulo Triângulo que possui os três lados de mesma medida. Obtusângulo Triângulo que possui dosi lados de mesma medida e um lado de medida diferente. Retângulo Triângulo que possui os três lados de medidas diferentes. Só quadriláteros Da mesma maneira que em relação aos triângulos, o professor pode trabalhar no sentido dos alunos conhecerem a classificação dos quadriláteros. Para este trabalho, seguem algumas sugestões de atividades. Desenhar polígonos de quatro lados no geoplano. Reproduzir, no papel pontilhado, os polígonos conseguidos na atividade anterior. Encontrar a medida do lado menor e do lado maior do quadrado possível de se desenhar no geoplano 5 X 5. Construir um polígono que tenha, ao menos, dois lados paralelos e dois perpendiculares. Partindo das figuras construídas nas atividades anteriores, construa com os alunos uma tabela para classificação dos quadriláteros. Classificação dos triângulos quanto aos ângulos Desenhos possíveis Nomenclatura Alguma propriedade Quadrado Figura que possui os quatro lados de mesma medida * Retângulo Figura que possui quatro ângulos retos e os lados paralelos, dois a dois, têm mesma medida. * Não esquecer que o quadrado é um retângulo especial. Prática Educativa do Pensamento Matemático Geoplano 11 Classificação dos quadriláteros quanto aos ângulos Desenhos possíveis Nomenclatura Alguma propriedade Losango Figura que possui os quatro lados de mesma medida (o quadrado é caso especial de losango). Trapézio Figura de quatro lados que possui dois lados opostos paralelos. Paralelograma* Figura que possui quatro lados e os lados paralelos, dois adois, têm mesma medida. * Pela propriedade anunciada, todos os quadriláteros são paralelograma, porém a figura apresentada é a que recebe esse nome particular. Ângulos Para o trabalho com ângulos, sugerimos atividades que os evidenciem para chegarmos à classificação dos mesmos. Vejam as atividades que seguem. Desenhe triângulos, quadrados e retângulos no geoplano 5 X 5 utilizando um elástico para cada lado. Retire alguns elásticos das construções feitas anteriormente, deixando apenas alguns lados que se tocam num vértice (lados consecutivos). Abaixo, estão exemplos de figuras encontradas com essa atividade: Quais dos ângulos anteriores foram conseguidos a partir de quadrados e de retângulos? Estes ângulos são chamados de ângulos retos. Compare- os com o canto de uma folha de papel. Quantos ângulos retos tem um retângulo? Quantos ângulos retos tem um quadrado? Quantos ângulos retos tem um triângulo? Como se classificam os ângulos conseguidos a partir dos triângulos? 12 Nesse momento, o professor classifica e define os ângulos agudo e obtuso. Desenhe, no geoplano 5 X 5, uma figura com: quatro lados e nenhum ângulo reto; três lados e um ângulo reto; três lados e um ângulo obtuso; quatro lados e todos os ângulos agudos; ângulos agudos apenas. Área e perímetro O geoplano é um excelente material para o trabalho com área e perímetro. Ele favorece a compreensão da diferença entre esses dois conceitos. A princípio, deve-se tomar como unidade linear a distância entre dois pregos: E a região limitada por quatro pregos como a unidade de área: Uma questão importante para um bom entendimento do significado de uma medida é a boa compreensão do processo envolvido. Para isso, é necessário que as crianças realizem medições utilizando medidas informais. O geoplano é um dos materiais apropriados para essa experiência. Os pontos A e B marcados no papel pontilhado representam a casa de uma criança e a escola na qual essa criança estuda. Existem duas opções de caminho para ir da sua casa (A) até a escola (B). Os caminhos estão representados a seguir. Qual dos dois é o mais curto? Prática Educativa do Pensamento Matemático Geoplano 13 Desenhe alguns quadrados no geoplano. Calcule o perímetro de cada um deles. Qual é a área de cada um dos quadrados para os quais você acabou de calcular o perímetro? Discuta com seus colegas a diferença entre perímetro e área. Determine a área das seguintes figuras: Desenhe três figuras diferentes de área igual a 6 (seis). A seguir, calcule o perímetro de cada uma delas. Desenhe, no geoplano, figuras de área 6 e calcule o perímetro de cada uma delas. Agora, procure figuras com área 8 e calcule o perímetro de cada uma delas. Desenhe, no geoplano, figuras com um perímetro 10. Calcule a área de cada uma delas. Repita o procedimento para figuras com 12 de perímetro. Desenhe uma figura com área 8 e perímetro máximo. Agora, desenhe uma figura com área 8 e perímetro mínimo. No geoplano, desenhe figuras com os seguintes perímetros e áreas: Perímetro Área 12 9 10 4 12 8 8 4 12 6 14 10 10 5 Figuras de áreas iguais possuem perímetros iguais? Figuras de perímetros iguais possuem áreas iguais? 14 Frações (SERRAZINA; MATOS, 1988) O geoplano pode ser utilizado para o estudo de números fracionários. A construção dos conceitos de metade e de partes iguais pode ser explorada como uma propedêutica ao estudo das frações começando pelo menos no ensino primário. Propomos, nesta seção, um conjunto de atividadesem que o geoplano é transformado num modelo que pode servir de apoio ao estudo das frações. Atividade 1 – Tomando como unidade de área a área do retângulo da figura VI.11.1, quais são as áreas das figuras VI.11.2 e VI.11.3? Fig. VI. 11.1 Fig. VI. 11.2 Fig. VI. 11.3 Agora, tomando como unidade de área o quadrado da figura VI.12.1, quais são as áreas das figuras VI.12.2 e VI 12.3? Fig. VI. 12.1 Fig. VI. 12.2 Fig. VI. 12.3 Atividade 2 – Um mapa do reino da Trianglovânia está representado na figura VI.13. O rei Isósceles morreu de repente e deixou o reino aos quatro filhos. Cada filho deverá receber uma parte igual do reino, e cada parte deverá ter a mesma forma que o reino original. Use só um elástico para dividir o reino para os quatro filhos. Fig. VI. 13.1 As atividades sugeridas são apenas exemplos de questões que, desenvolvidas no geoplano, podem ajudar na compreensão dos significados das medidas de comprimento e de área. É importante que essas medidas sejam confrontadas para que os alunos percebam a particularidade de cada uma delas. Prática Educativa do Pensamento Matemático Geoplano 15 1. Enumere alguns conteúdos que possam ser trabalhados utilizando o geoplano. 2. Cite alguns tipos de geoplanos. Atividade 3 – Construa, num geoplano 5 X 5, uma figura que possa ser dividida em três, e depois em quatro partes iguais. Discuta as diversas soluções e compare-as. Ao exprimir a área de uma superfície em função da área de outra, aparece a necessidade dos números fracionários, como acontece na atividade 1. Os conceitos de metade e de partes iguais aparecem nas atividades 2 e 3. 16 3. Construa, num geoplano ou no papel pontilhado, figuras com 5, 6 e 7 lados. 4. Calcule o perímetro e a área das figuras construídas no item anterior. Prática Educativa do Pensamento Matemático O uso do tangram nas aulas de Matemática D iversas são as referências feitas ao uso do jogo no ensino de Matemática. Eventos realizados por profissionais da Educação Matemática têm apresentado trabalhos que abordam o jogo como forma de ensinar. O jogo tem sido apresentado como alternativa para a utilização do lúdico no ensino de Matemática, uma vez que muitos são os trabalhos que apontam a Matemática como uma disciplina normalmente ensinada sem atrativos, levantando a problemática do fracasso no seu ensino. Embora o jogo tenha sido usado em Educação desde a Roma e a Grécia antigas, apenas no século XX, com Piaget, Bruner, Wallon e Vygotsky, segundo Kishimoto (apud MOURA, 1994), o jogo passou a ser utilizado com fins pedagógicos, buscando trazer contribuições ao ensino e à aprendizagem. É um elemento externo que atua internamente no sujeito, possibilitando novas estruturas de pensamento. O jogo deve ser usado de modo intencional para que seja visto como uma ferramenta do conhecimento, e precisa de um plano de ação que permita a aprendizagem de conceitos tanto matemáticos como culturais. Assim, é percebido numa perspectiva de conteúdo com a finalidade de resolver problemas, dando a oportunidade de trabalhar conteúdos culturais inerentes ao próprio jogo. Vários são os jogos que usualmente estão sendo empregados nas salas de aula. O tangram, por exemplo, está sendo utilizado para trabalhar vários conteúdos matemáticos. Várias são as versões desse jogo chinês milenar, o quebra-cabeça – tangram. A palavra tangram vem de Tchi Tchiao Pan, cujo significado, “sete peças da sabedoria”, parece ter algum propósito religioso ou místico quando emprega as suas sete peças para descrever o mundo. Há outras versões para o significado da palavra tangram. Tan pode estar relacionada à dinastia de Tan (618-906) e gram significa algo desenhado ou escrito tal qual um diagrama. (SOUZA et al., 1997). O tangram tem sido utilizado nas aulas de Matemática para o desenvolvimento do raciocínio geométrico, percebendo formas, representando figuras geométricas, construindo e criando. Com suas sete peças é possível criar e montar figuras diversas como animais, plantas, pessoas, objetos, letras, números, figuras geométricas etc. Jogos como o tangram permitem promover a compreensão de um conceito, seu processo de construção e as habilidades envolvidas nessa construção. As regras desse jogo consistem em formar, por meio de montagem com suas sete peças, sem sobreposição, figuras diversas. Por meio das peças que compõem o tangram pode-se explorar conteúdos matemáticos específicos e também propiciar o desenvolvimento de habilidades de pensamento, de acordo com o envolvimento e a maturidade dos alunos. 18 O tangram é formado por sete peças, com formas geométricas bem conhecidas. É composto por cinco triângulos retângulos e isósceles, sendo dois triângulos grandes (T), um médio (M) e dois pequenos (t), além de um quadrado (Q) e um paralelogramo (p), que se originam de um quadrado, conforme a figura abaixo: figura 1 t p tT T M Q Para a construção do tangram é necessário observar os ângulos retos, os paralelismos e pontos médios da construção. Pode-se, também, desenhar em cartolina, emborrachado ou outros materiais e, em seguida, recortar as sete peças. A seguir estão representados os passos para a construção de um tangram. Primeiro passo: dobre o pedaço de papel na forma de um quadrado na sua diagonal, conforme a figura 2. figura 2 Segundo passo: desdobre o papel e risque sobre a marca da dobra (fig. 3). figura 3 Prática Educativa do Pensamento Matemático O uso do tangram nas aulas de Matemática 19 Terceiro passo: dobre o papel na outra diagonal (fig. 4). figura 4 Quarto passo: desdobre o papel e risque sobre a marca da dobra apenas do vértice até a outra diagonal, conforme a figura 5. figura 5 Quinto passo: dobre o papel de forma que o vértice de onde não está desenhada a diagonal una-se ao ponto de encontro das diagonais, conforme a figura 6. figura 6 Sexto passo: risque sobre a marca da dobra, conforme a figura 7. figura 7 20 Sétimo passo: prolongue a diagonal não finalizada até a última linha traçada (fig. 8). figura 8 Oitavo passo: dobre o papel de forma que o vértice que está sobre a diagonal riscada toque o centro do papel – encontro das diagonais (fig. 9). figura 9 Nono passo: desdobre o papel e risque sobre a dobra que vai do ponto médio do lado do papel quadrado até encontrar a diagonal, conforme a figura 10. figura 10 Décimo passo: dobre o papel de forma que o lado direito fique paralelo ao esquerdo e o ponto médio deste lado coincida com o ponto de encontro das diagonais (fig. 11). figura 11 Prática Educativa do Pensamento Matemático O uso do tangram nas aulas de Matemática 21 Décimo primeiro passo: desdobre o papel e risque sobre a marca dobrada apenas do ponto médio do triângulo do canto inferior direito até tocar a diagonal (fig.12). figura 12 t p tT T O tangram está pronto. Agora é só recortar as peças, a partir dos dois triângulos grandes, um médio, dois pequenos, um quadrado e um paralelogramo. É importante o aluno perceber que o tangram se compõe de sete peças que, juntas, formam um quadrado: a área das sete peças juntas equivale à área do quadrado que forma o tangram (princípio da conservação da área). O jogo do tangram se justifica por si só. No entanto, sua utilização pedagógica deve ir além do prazer de jogar, podendo ter diferentes objetivos. Ele pode ser utilizado para identificar formas geométricas, compor e decompor figuras, fazer relações entre os elementos de uma figura, explorar os conceitos de área e perímetro, resolver problemas que envolvam o teorema de Pitágoras, relacionar área e perímetro, trabalhar classificação etc. É interessante que, no primeiro momento, as crianças brinquem tentando formar figuras quaisquer, como de animais (pato, coelho) e objetos(barco, vela) etc. Após, iniciar com outras atividades para que elas percebam as características das formas geométricas. Uma das atividades a ser feita com o aluno é separar as peças do tangram e solicitar que ele monte um quadrado novamente. Outra atividade para as crianças mais novas é oferecer-lhes um modelo desenhado em tamanho reduzido e solicitar que montem um semelhante com as peças do tangram ou vice-versa. Isto é, oferecer a montagem de uma figura com as peças do tangram e solicitar que os alunos a reproduzam com lápis e régua. Os alunos também devem ser estimulados a observar as características de cada uma das peças e compará-las, como na explicação a seguir. Q M p t tT T 22 Os triângulos indicados com a letra T são iguais e suas hipotenusas (lados opostos ao ângulo de 90º) são iguais ao lado do quadrado original (com as sete peças). Seus catetos medem o dobro dos catetos dos triângulos indicado pela letra t, que também equivale ao lado do quadrado. O triângulo indicado com a letra M tem catetos iguais à metade do lado do quadrado original, e sua hipotenusa é igual à metade da diagonal do quadrado original. Relações como estas, feitas anteriormente, e também outras relações com as demais peças do tangram, devem ser percebidas pelos alunos. É relevante que o aluno perceba, por exemplo, que um dos lados do paralelogramo indicado pela letra p é igual à metade do lado do quadrado original. Embora a regra do jogo do tangram seja montar objetos com as sete peças, pode-se trabalhar outras variações, como a montagem de um quadrado com apenas triângulos de alguns tangrans (nesse caso, faz-se necessário ter mais de um conjunto de peças). Com essa atividade, os alunos deverão perceber que cada conjunto de dois triângulos pequenos forma um médio e que cada conjunto de dois médios forma um triângulo grande. Com isso, para formar quadrados apenas com triângulos, os alunos terão que descobrir o número de tangrans necessários para formar certos quadrados maiores. Inclusive o quadrado do tamanho original do tangram. É sempre relevante que eles façam os contornos das peças numa folha de papel e enumerem a quantidade de triângulos que foi utilizada na construção de cada quadrado. Exemplos Neste caso, foram utilizadas três peças triangulares médias e duas pequenas. Neste outro caso, utilizaram-se quatro peças triangulares pequenas e duas grandes. Prática Educativa do Pensamento Matemático O uso do tangram nas aulas de Matemática 23 A Geometria permite desenvolver o senso espacial, favorecendo a capacidade de comparar, classificar, identificar e descrever figuras geométricas. Nesta atividade, o que se deseja é que o aluno perceba relações de composição existentes entre as diversas peças do quebra-cabeça (tangram). Professor e alunos devem fazer novas proposições para novas montagens. Seguem alguns exemplos. Figuras montadas com apenas dois triângulos pequenos. Figuras montadas com dois triângulos pequenos e um médio. Pode-se montar um triângulo grande com as peças que se desejar. Existem quantas possibilidades para isso? Caso se queira montar um quadrado usando apenas duas das peças de um único tangram, como se poderia obtê-lo? E com três peças? E com quatro? Mostre como foi possível cada uma dessas soluções. São inúmeras as atividades que podem ser realizadas utilizando peças de um único tangram ou de mais de um. Exemplo: monte um octógono apenas com triângulos pequenos e quadrados. Como foi colocado anteriormente, pode-se utilizar o tangram para trabalhar outros conteúdos matemáticos como áreas, frações, relação de área e fração de uma peça em relação à outra etc. Ao se trabalhar com séries mais elevadas, pode-se propor problemas de níveis mais complexos, como solicitar aos alunos que construam um tangram não apenas com dobradura mas também utilizando régua e compasso para depois utilizá-lo trabalhando semelhança de triângulos, áreas de outros polígonos formados pela composição de peças etc. Como se pode perceber, o uso do tangram é uma estratégia rica para ensinar vários conteúdos matemáticos, os quais são trabalhados de forma lúdica e sem grandes gastos. Assim, esse jogo pode ser utilizado nas escolas de todos os níveis e condições econômicas, de forma individual ou em grupos. O lado sério do jogo: a possibilidade de aprender (Moura, 1994) O raciocínio mais ou menos decorrente do fato de que os sujeitos aprendem por meio do jogo é de que este possa ser utilizado pelo professor em sala de aula. As primeiras ações dos professores que se apóiam em teorias construtivistas foram as de tornar os ambientes bastante ricos, em quantidade e variedade de jogos, para que os alunos pudessem, pela manipulação dos mesmos, descobrir conceitos inerentes às estruturas dos jogos. Essa concepção 24 tem levado a práticas espontaneístas de utilização dos jogos nas escolas. A sustentação de tal prática pode ser encontrada nas teorias psicológicas que colocam apenas no sujeito as possibilidades de aprender, desconsiderando elementos externos como possibilidades da aprendizagem. São concepções de aprendizagem subjetivistas que colocam o conhecimento como produto de articulações internas aos sujeitos. Para essa visão, a atividade direta do aluno sobre os objetos de conhecimento é a única fonte válida de aprendizagem e assume implicações que qualquer tentativa de intervenção do professor para transmitir um conhecimento estruturado está fadada ao fracasso ou a produzir um conhecimento meramente repetitivo (COLL). Essas concepções têm como principal característica a crença de que o desenvolvimento cognitivo é a sustentação da aprendizagem. Asseguram que para haver aprendizagem é necessário que o aprendiz tenha um determinado nível de desenvolvimento. Tal crença tem levado muitos educadores a serem colocados na posição dos que apenas promovem situações desafiadoras para os sujeitos em situação escolar. As situações de jogo são consideradas como parte das atividades pedagógicas porque são elementos estimuladores do desenvolvimento. Neste sentido, o jogo é elemento do ensino apenas como possibilitador de colocar o pensamento do sujeito em ação. O jogo é o elemento externo que irá atuar internamente no sujeito, possibilitando-o a chegar a uma nova estrutura de pensamento. Desta forma, o jogo, ainda sendo essa concepção, deve ser usado na educação matemática, obedecendo a certos níveis de conhecimento dos alunos, tidos como mais ou menos fixos. O material a ser distribuído para os alunos deve ter uma estruturação tal que lhes permita dar um salto na compreensão dos conceitos matemáticos presentes. É assim que materiais estruturados como blocos lógicos, material dourado, cuisenaire e outros, na maioria decorrente destes, passaram a ser veiculados nas escolas. A visão do conhecimento puro, aquele que decorre apenas do amadurecimento de estruturas internas, levou à prática na qual os conteúdos eram pouco relevantes e por priorizarem o desenvolvimento destas estruturas levou a uma concepção de jogo como promotor desse desenvolvimento. O uso de sucatas para a confecção de brinquedos, jogos de montar e a retomada do uso de materiais de ensino sem objetivos pedagógicos claros é a concretização da concepção que entende a construção do conhecimento como fenômeno essencialmente individual e regido apenas por leis internas ao sujeito. A Educação Matemática, na década de 1960, viveu uma situação que poderíamos dizer esteve à beira da esquizofrenia. Ao mesmo tempo em que se apoiava em teorias psicológicas que defendiam a utilização de materiais concretos como facilitadores da aprendizagem, utilizava-se de uma linguagem matemática altamente sofisticada, obedecendo às estruturas lógicas desta ciência, acreditando em outro paradigma da Psicologia daépoca: a estrutura do conhecimento matemático se aproxima das estruturas psicológicas dos sujeitos (PIAGET). Disto decorreu o aparecimento de propostas de ensino de Matemática em que se destacou a ênfase na linguagem e na visão estruturalista, também presente na produção matemática. O surgimento de novas concepções sobre como se dá o conhecimento tem possibilitado novas formas de considerar o papel do jogo no ensino. São as contribuições da Psicologia, de cunho sociointeracionistas, que vêm estabelecer novos paradigmas para a utilização do jogo na escola. Prática Educativa do Pensamento Matemático O uso do tangram nas aulas de Matemática 25 Também esta concepção acredita no papel do jogo na produção de conhecimentos tal como a ante rior. Diferencia-se daquela ao considerar o jogo como impregnado de conteúdos culturais e que os sujeitos, ao tomarem contato com os mesmos, fazem-no por meio de conhecimentos adquiridos socialmente. Ao agirem assim, esses sujeitos estão aprendendo conteúdos que lhes permitem entender o con junto de práticas sociais nas quais se inserem. Neste sentido, as concepções sociointeracionistas partem do pressuposto de que a criança aprende ao lidar com o jogo de regra e também desenvolve suas estruturas cognitivas ao lidar com os mesmos. Nessa concepção, o jogo promove o desenvolvimento, porque está impregnado de aprendizagem. E isto ocorre porque sujeitos, ao jogarem, passam a lidar com regras que lhes permitem a compreensão do conjunto de conhecimentos veiculados socialmente, permitindo-lhes novos elementos para apreenderem os conhecimentos futuros. O jogo, nessa visão da Psicologia, permite a apreensão dos conteúdos, porque coloca os sujeitos diante das impossibilidades de resolverem, na prática, as suas necessidades psicológicas, para faz- de-conta, do jogo regrado pela lógica vivenciada ou criada para solucionar as impossibilidades de tornar realidade o seu desejo (LEONTIEV). Uma decorrência dessa visão é o aparecimento dos cantinhos de jogos, das brincadeiras de faz-de-conta etc. O jogo como promotor da aprendizagem e do desenvolvimento passa a ser considerado nas práticas escolares. A perspectiva de que é importante aliado de situações de jogos pode ser uma boa estratégia para aproximá-lo dos conteúdos culturais a serem veiculados na escola, como também pode estar promovendo o desenvolvimento de novas estruturas cognitivas. O jogo na Educação Matemática passa a ter o caráter de material de ensino quando se considera que ele é promotor de aprendizagem da criança, colocada diante de situações em que, ao brincar, apreen de a estrutura lógica do material e deste modo apreende, também, a estrutura matemática presente. Esta poderia ser tomada como fazendo parte da primeira visão de jogo que tratamos até aqui. Já na segunda concepção, esse deve estar carregado de conteúdo cultural e, sendo assim, o seu uso requer um certo planejamento que considere os elementos sociais em que se insere. O jogo, desse modo, é visto como conhecimento feito e também se fazendo, é essa característica que exige o seu uso de modo intencional. É educativo e, sendo assim, requer um plano de ação que permita a aprendizagem de conceitos matemáticos e culturais, de uma maneira geral. Nesta perspectiva, o jogo será conteúdo assumido com a finalidade de desenvolver habilidades de resolução de problemas possibilitando ao aluno a oportunidade de estabelecer planos de ações para atingir determinados objetivos, a executar jogadas segundo este plano e a avaliar a eficácia destas jogadas nos resultados obtidos. Desta maneira, o jogo aproxima-se da Matemática via desenvolvimento de habilidade de resolução de problemas (MOURA) e, mais, permite trabalhar os conteúdos culturais inerentes ao próprio jogo. 26 1. Monte com as peças do tangram um peixe, um coelho e um navio (lembre-se que as peças não podem ser sobrepostas). 2. Faça a leitura complementar e escreva as diferentes concepções de jogos apresentadas no texto. 3. Com as peças de um único tangram, encontre todas as possibilidades de se construir um quadrado usando: a) duas peças; b) três peças; c) quatro peças. Prática Educativa do Pensamento Matemático A compreensão do sistema de numeração decimal E stamos habituados a fazer uso da numeração indo-arábica, de base dez, em várias situações. Mas nem sempre foi assim: houve um tempo em que o homem não sabia contar. Não sabia relacio nar a quantidade de elementos de uma coleção com uma idéia precisa, o que hoje denominamos número. Inúmeras línguas escritas, antigas ou modernas, trazem as marcas das limitações primitivas e, com o passar do tempo, o homem começou a fazer uso de estratégias para conseguir maior exatidão quantitativa. É chamado de sistema de numeração o conjunto de regras utilizado para escrever números. Antigas civilizações possuíam formas bastante organizadas para registrar os números. Conhecer algumas delas nos ajuda a compreender nosso próprio sistema de numeração e suas propriedades. Faremos, a seguir, algumas atividades com a numeração egípcia e a numeração maia, tentando entender as regras de cada sistema, assim como a base sobre a qual cada um deles se apóia. O que significa base de um sistema de numeração? Base de um sistema é a quantidade escolhida no processo de agrupar e reagrupar os elementos de um conjunto. Por exemplo, no sistema de numeração decimal, a base é dez. O sistema de numeração egípcio Os egípcios da Antigüidade criaram um sistema muito interessante para escrever números, baseado em agrupamentos. O número 1 era representado por uma figura que parecia um bastão: 2 I I 6 I I I I I I 3 I I I 7 I I I I I I I 4 I I I I 8 I I I I I I I I 5 I I I I I 9 I I I I I I I I I Quando chegavam a 10, eles trocavam as dez marcas I I I I I I I I I por um novo símbolo: . Feito isso, continuavam até o 19: 10 12 I I 11 I 13 I I I 14 I I I I 17 I I I I I I I 15 I I I I I 18 I I I I I I I I 16 I I I I I I 19 I I I I I I I I I 28 O 20 era registrado por , 30 era , 40 era e assim por diante. Para registrar o 100, ao invés de dez marcas , eles trocavam esse agrupamento por um símbolo novo, que parecia um pedaço de corda enrolada: Veja os símbolos usados pelos egípcios e o que significava cada marca. Símbolo egípcio Descrição Nosso símbolo bastão 1 calcanhar 10 rolo de corda 100 flor de lótus 1 000 dedo apontando 10 000 peixe 100 000 homem 1 000 000 As regras para o uso desses símbolos eram as seguintes: cada marca só pode ser repetida nove vezes; cada dez marcas são trocadas por outra, de um agrupamento superior; para saber o valor do número escrito, é preciso somar o valor dos símbolos utilizados e por isso dizemos que nesse sistema está presente o princípio aditivo; a numeração egípcia não possuía um símbolo para o zero; a numeração egípcia não é posicional e assim tanto faz escrever o número 23 como sendo I I I ou I I I Prática Educativa do Pensamento Matemático A compreensão do sistema de numeração decimal 29 1. Escreva em algarismos egípcios os seguintes números: a) 206 b) 1 430 c) 2 007 d) 1 000 36 2. Represente com o nosso sistema os números: O sistema de numeração egípcia tem base dez, pois as trocas são efetuadas a cada grupo de dez símbolos. Observe como eles escreviam, por exemplo, o número 322: Agora, observe como os sacerdotes maias registravam os números. 30 Você saberia dizer qual a base deste sistema? À primeira vista, essa numeração parece ter base cinco, mas não é assim. Uma mudança significativa ocorre ao se escrever o número 20 (como explicaremos abaixo) e então dizemos que a base da numeração maia é 20. As regras para o uso desses símbolospodem ser definidas conforme abaixo. As unidades de primeira ordem – números até 19 – são representadas por símbolos bem simples: pontos e traços. De um a quatro pontos para as quatro primeiras unidades. Um traço horizontal para o 5. Um, dois, três e quatro pontos acima do traço para os números de 6 a 9. Dois traços para o 10 e assim por diante. Números superiores a 20. São escritos em forma vertical, com uma fileira para cada ordem de unidades. Para números compostos de duas ordens, coloca-se o algarismo das unidades simples na parte de baixo e o algarismo das vintenas na parte de cima. Assim, o número 25 = 1 . 20 + 5, é escrito do seguinte modo: O que coloca em evidência o princípio multiplicativo. Também dizemos que o sistema de numeração maia é posicional, uma vez que o lugar ocupado pelos algarismos determina seu valor. Nesse sistema, vale o princípio aditivo, pois é necessário somar para saber o valor do número. Os maias possuíam um símbolo para o zero. Prática Educativa do Pensamento Matemático A compreensão do sistema de numeração decimal 31 3. Escreva com numerais maias os seguintes números: a) 43 b) 85 c) 106 4. Represente com o nosso sistema os números: O sistema de numeração decimal Para mostrar o funcionamento deste sistema usaremos a ilustração de um ábaco, porque essa visualização facilita a sua compreensão. Dessa forma, também podemos reproduzir a tentativa dos antigos hindus e traduzir a ação do ábaco na linguagem dos numerais. Possivelmente, essa organização contribuiu para a invenção posicional do nosso sistema. Vamos imaginar uma situação na qual efetuamos uma contagem com auxílio do ábaco. As unidades são representadas na primeira coluna da direita para a esquerda, à qual chamaremos coluna da primeira posição. 4 unidades O número máximo de unidades que se pode representar nessa coluna é nove: quando são inseridas dez unidades, é necessário fazer uma troca. Tiram-se as dez unidades que são trocadas por uma unidade, e é colocada na coluna que ocupa a segunda posição. Os elementos dessa segunda coluna representam uma ordem imediatamente superior, ou seja, uma dezena. 32 10 unidades 1 dezena Após a primeira dezena, a contagem continua pela casa das unidades. Mais dez unidades na primeira coluna são trocadas por uma unidade na segunda, e continua-se a contagem sempre pela posição das unidades. Supondo que o número de unidades contadas seja 35, a representação no ábaco será: Podemos resumir as regras desse sistema conforme abaixo. Sua base é dez, porque os agrupamentos são feitos de dez em dez. É posicional, pois um mesmo símbolo representa valores diferentes dependendo da posição que ocupa. Por exemplo, no número 544, o numeral 4 tem valor posicional 4 e valor posicional 40. O sistema também utiliza o zero. É multiplicativo, pois cada algarismo representa o produto dele mesmo pelo valor da posição que ocupa. Por exemplo, o número 245: 245 = 2 . 100 + 4 . 10 + 5 . 1 É aditivo: 245 = 200 + 40 + 5 É econômico em relação aos símbolos que utiliza, pois com apenas dez símbolos diferentes, (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 e 0), escreve-se qualquer número. Prática Educativa do Pensamento Matemático A compreensão do sistema de numeração decimal 33 5. Faça a leitura das quantidades representadas nos ábacos: a) b) c) 6. Represente, nos ábacos, as quantidades solicitadas: a) 528 b) 604 c) 450 Relações entre o que as crianças sabem e a organização posicional do sistema de numeração (LERNER; SADOVSKY, 1996) Segundo afirmam as crianças, um número é maior que outro “porque tem mais algarismos” ou “porque o primeiro é quem manda”. O saber que assim se expressa refere-se a propriedades dos números ou a propriedades das notações numéricas? A pergunta que antecede pode resultar estranha: estamos tão acostumados a conviver com a linguagem numérica que em geral não distinguimos o que é próprio dos números como tais – quer dizer, do significado – das propriedades do sistema que usamos para representá-los. No entanto, esta distinção é necessária. Com efeito, enquanto as propriedades dos números são universais, as leis que regem os diferentes sistemas de numeração produzidos pela humanidade não o são. “Oito é menor que dez” é uma afirmação válida em qualquer cultura, independentemente do sistema de numeração que ela utiliza. Porém, se esta afirmação justifica-se afirmando que “oito só tem um algarismo e dez tem dois”, está sendo utilizada uma argumentação que é específica dos sistemas posicionais, já que nos sistemas não posicionais a quantidade de algarismos não está relacionada com o valor do número. 34 Então, o que tem o sistema posicional que os outros não têm? Justamente, a posicionalidade. Ela é a responsável pela relação quantidade de algarismos–valor do número; dela depende também a validade do “primeiro é quem manda”. Em nosso sistema de numeração – como é sabido –, o valor que representa cada algarismo obtém-se multiplicando esse algarismo por uma determinada potência de base. Se um número tem mais algarismos que o outro, necessariamente intervieram em sua composição potências de dez de maior grau que as envolvidas no outro, e em conseqüência será maior. Por outro lado, quando se trata de dois números da mesma quantidade de algarismos – com exceção dos que comecem com o mesmo algarismo –, é o primeiro que determina qual é o maior, porque esse algarismo indica por quanto deve ser multiplicada a potência de grau maior que “intervém” no número. Por razões semelhantes, se os primeiros algarismos fossem iguais, a responsabili dade de determinar o número maior seria transferida ao algarismo imediatamente posterior e assim sucessivamente. O contraste com os sistemas não posicionais contribui para esclarecer a questão. Vejamos, por exemplo, o que acontece no sistema de numeração egípcio (5000 a.C.), que era aditivo e dispunha de símbolos só para representar as potên cias de 10. O número 3 053 se anotava assim: No sistema egípcio, a quantidade de símbolos de um número não informa a respeito de sua magnitude: para representar, por exemplo, 9.999, utilizam-se 36 símbolos, enquanto que 10.000 representava-se com um símbolo só. Além disso, cada símbolo representava sempre o mesmo valor, não importando a posição que ocupasse e, mesmo que uma convenção estabelecesse determinada ordem de notação, esta notação podia ser alterada sem que por isso mudasse a interpretação do número representado. [...] Um sistema posicional é, ao mesmo tempo, muito menos transparente e muito mais econômico que um sistema aditivo. É menos transparente porque o valor de cada símbolo depende da posição que ocupa, e porque essa posição é o único vestígio da presença de uma potência de base. Ao contrário do que acontece ao interagir com outros sistemas que utilizam símbolos específicos para indicar a potência de base, para interpretar um número representado em um sistema posicional é necessário inferir qual é a potência da base pela qual se deve multiplicar cada algarismo. Prática Educativa do Pensamento Matemático A compreensão do sistema de numeração decimal 35 É mais econômico porque, justamente como conseqüência do valor posicional, uma quantidade finita de símbolos – de dez, em nosso caso – é suficiente para registrar qualquer número. Em um sistema como o egípcio, no entanto, a quantidade de símbolos necessários para que seja possível escrever qualquer número não é finita: dispõe-se de símbolos para um, dez, cem, mil, dez mil, cem mil e um milhão – são os que provavelmente existiram na cultura egípcia – e se pode escrever qualquer número até nove milhões, novecentos e noventa e nove mil, novecentos e noventa, porém será necessário se criar um novo símbolopara representar dez milhões. A criação deste símbolo permite estender a escrita a todos os números menores que cem milhões, porém a representação deste último exigirá um novo símbolo e esta exigência voltará a apresentar-se cada vez que apareça uma nova potência de base. Economia e transparência não são variáveis independentes: quanto mais econômico é um sistema de numeração, menos transparente se apresenta. Um sistema como o egípcio é quase uma tradução das ações de contar, agrupar e reagrupar; foi necessário ocultar essas ações por trás da posicionalidade para conseguir um sistema cuja economia seja indiscutível. Quem, como as crianças, tenta apropriar-se de nosso sistema de numeração, deverá descobrir o que ele oculta... 7. Segundo o texto, o que significa posicionalidade de um sistema? 8. Quais as principais vantagens do sistema de numeração decimal sobre o sistema egípcio? 36 Prática Educativa do Pensamento Matemático Material dourado: números naturais O sistema de numeração que utilizamos é o sistema decimal, chamado assim porque a contagem é feita na base dez. O material dourado, idealizado pela médica italiana Maria Montessori, organiza as quantidades de acordo com a base dez e, por isso favorece a compreensão do nosso sistema de numeração e das operações feitas nele. A seguir, as peças que o compõem: Cubo 1 milhar ou 10 centenas ou 100 dezenas ou 1 000 unidades Placa 1 centenas ou 10 dezenas ou 100 unidades Barra 1 centenas ou 10 dezenas Cubinho 1 unidade Considerando as peças como dispostas anteriormente, encaminharemos o trabalho para a compreensão das operações com os números naturais. Na sequência, apresentaremos atividades que favorecem a manipulação com o material e ajudam na compreensão das trocas e na formação dos conceitos embutidos nelas, ou seja, o significado dos algarismos nas ordens. Atividade 1: Descobrindo relações Nesta atividade, os alunos devem manipular o material livremente. Depois de um tempo, o professor pode perguntar se eles descobriram algumas coisas nas peças do material. É possível que os alunos percebam algumas relações do tipo: a barra tem 10 cubinhos; a placa tem 100 cubinhos; a placa tem 10 barras; o cubo tem 10 placas; 38 o cubo tem 100 barras; o cubo tem 1 000 cubinhos. Essas relações devem ser exploradas pelo professor e se algumas delas não forem sugeridas pelos alunos, o professor deve fazer perguntas que possam fazê- los pensar em cada uma delas. As perguntas podem ser como abaixo. Quantos cubinhos vão formar uma placa? E quantos formarão um cubo? De quantas barras preciso para formar um cubo? É importante também que os alunos façam desenhos e anotações para registrar essas relações. Atividade 2: Representando quantidades O professor pede para os alunos representarem quantidades usando as peças do material dourado. Seguem alguns exemplos. a) 16 Pode ser que o aluno represente usando apenas cubinhos: Então, o professor pergunta se é possível fazê-lo de outra maneira, usando perguntas do tipo: – É possível substituir quantidades de cubinhos por outra peça? Qual? O aluno deve perceber que a quantidade 16 também pode ser representada assim: b) 135 Mesmo sendo uma quantidade relativamente grande, pode ser que o aluno represente usando apenas cubinhos. É aconselhável que o professor permita que ele assim o faça. Então o professor pergunta se é possível fazê-lo de outra maneira. O aluno deve perceber que a quantidade 135 pode ser representada de maneiras diferentes: Prática Educativa do Pensamento Matemático Material dourado: números naturais 39 135 cubinhos (135 unidades); 13 barras e 5 cubinhos (13 dezenas e 5 unidades); 1 placa, 3 barras e 5 cubinhos (1 centena, 3 dezenas e 5 unidades). Após algumas atividades, o professor deve introduzir as nomenclaturas: unidade para o cubinho; dezena para a barra; centena para a placa; milhar para o cubo. Atividade 3: Contando e escrevendo O professor pede aos alunos que escrevam a quantidade que ele mostra, utilizando as peças do material dourado. Seguem alguns exemplos. a) Dependendo das respostas e considerações dos alunos, o professor pode explorar as quantidades aproveitando os agrupamentos visualizados nas peças. 231 = 200 + 30 + 1 231 = 2 centenas, 3 dezenas e 1 unidade 2 centenas = 200 3 dezenas = 30 1 unidade = 1 b) 305 = 300 + 5 305 = 3 centenas e 5 unidades 3 centenas = 300 5 unidades = 5 40 Esse exemplo é importante porque faz o aluno perceber a ausência de dezenas soltas e a importância de representar essa ausência com o algarismo zero. Atividade 4: Contando pontos de um jogo Esta atividade pode ser decorrente de jogos de dados. Por exemplo, é importante que o jogo utilizado não se destaque demais. A intenção é que os alunos façam trocas entre as ordens das classes numéricas para marcar pontos de um jogo. A regra é que, para fazer essa marcação, o aluno nunca pode usar dez peças iguais. Simulamos aqui um jogo de dados (dois dados cada jogada) entre dois alunos. O jogo será composto por quatro rodadas. O aluno A joga os dados e obtém: O aluno, então, pega 4 + 3 cubinhos para representar as quantidades: O aluno B joga os dados e procede da mesma forma que o aluno A para registrar o número de pontos por ele obtidos. Na segunda rodada, o aluno A joga novamente os dados e pode obter, por exemplo, Prática Educativa do Pensamento Matemático Material dourado: números naturais 41 O aluno, então, pega 6 + 2 cubinhos para representar as quantidades e junta as quantidades da primeira e da segunda rodadas: Obedecendo a regra do jogo (o aluno nunca pode usar dez peças iguais), por isso deve trocar dez cubinhos por uma barra (dez unidades por uma dezena), ficando com E assim o jogo prossegue até que seja realizada a quantidade de rodadas combinadas no início. Se o professor desejar, pode sugerir um número maior de rodadas: dessa forma, os alunos podem realizar trocas e chegar à centena. No final, os alunos devem escrever a quantidade de pontos obtidos e comparar com a quantidade obtida pelo parceiro de jogo. Vence o que obtiver o maior ou o menor número de pontos, dependendo do que foi combinado no início do jogo. Atividade 5: Somando e subtraindo quantidades Para realizar somas e subtrações com o material dourado, vamos sugerir a utilização de um “cartaz valor lugar”, conhecido como ábaco de papel. Esse ábaco de papel pode ser confeccionado pelos próprios alunos. Precisaremos apenas de uma cartolina, régua e pincel atômico ou canetinha. M C D U 42 Realizaremos agora algumas operações. a) 124 + 53 Devemos representar as duas quantidades com o material dourado e dispor no ábaco de papel. A seguir, devemos juntar as quantidades de mesma ordem iniciando pelas unidades. É muito importante que, paralelamente à representação com o material dourado, deve ser feita a representação escrita. M C D U 1 2 5 4+ 3 1 7 7 Então, juntando 124 com 53, temos 177. b) 267 + 235 Representando as duas quantidades com o material dourado, temos Prática Educativa do Pensamento Matemático Material dourado: números naturais 43 M C D U 2 2 6 3 7+ 5 Juntando as quantidades de mesma ordem: Vejam que nesse caso temos uma quantidade na ordem das unidades que podem ser trocadas por dezena: 44 M C D U 2 2 1 6 3 7+ 5 2 Agora temos dez dezenas, que podem ser trocadas por uma centena: Então, a soma resulta em: M C D U 1 2 2 1 6 3 7+ 5 5 0 2 Prática Educativa do Pensamento Matemático Material dourado: números naturais 45 c) 345 – 233 No algoritmo da subtração com o material dourado, é recomendávelque se utilize a idéia de tirar. A idéia de comparar necessita de uma grande quantidade de peças do material dourado e isso pode tornar o trabalho inviável. Usando então a idéia de tirar para realizarmos subtrações, devemos repre- sentar apenas o minuendo: Do minuendo, retiramos o subtraendo: Então resta: M C D U 3 2 4 3 5- 3 1 1 2 d) 327 – 173 46 Nesse caso, retiramos 3 unidades de 7 unidades: Ficamos com: M C D U 3 1 2 7 7- 3 4 Agora, temos que retirar 7 dezenas. Para isso, devemos trocar 1 centena por 10 dezenas. Representamos essa troca assim: M C D U 32 1 12 7 7- 3 4 Prática Educativa do Pensamento Matemático Material dourado: números naturais 47 Agora, retiramos 7 dezenas de 12 dezenas e 1 centena de 2 centenas: Ficamos com: M C D U 32 1 12 7 7- 3 1 5 4 Vamos passar, agora, para a discussão da multiplicação e da divisão. Para realizarmos multiplicações no ábaco de papel e não corrermos o risco de confundirmos os alunos com excesso de peças, trabalharemos apenas multiplicações com números baixos, como os exemplos que seguem. e) 3 . 5 Temos um total de 15 unidades e dez delas podem ser trocadas por 1 dezena. Ficamos, então, com 48 D U 3x 5 1 5 f) 2 . 26 Temos um total de 12 unidades soltas, e dez delas podem ser trocadas por 1 dezena. Ficamos, então, com: D U 1 6x 2 5 2 Prática Educativa do Pensamento Matemático Material dourado: números naturais 49 Passemos agora à divisão. Para realizar divisões com o auxílio do material dourado, não usaremos o ábaco de papel. g) 45 : 3 Primeiramente, representamos a quantidade 35 com as peças do material dourado. Distribuiremos as dezenas em três grupos e desta forma cada grupo fica com uma dezena e resta uma dezena: 45 3 1 1 Agora, trocamos uma dezena por 10 unidades e juntamos a estas cinco unidades, totalizando 15 unidades: 45 3 15 1 Agora, dividimos 15 unidades por 3: 45 3 15 15 Dessa forma, distribuímos todas as 15 unidades, restando nenhuma: 45 3 15 15 0 50 h) 213 : 2 Representamos a quantidade 213 com as peças do material dourado: Distribuindo as centenas em dois grupos, cada grupo fica com 1 centena, restando nenhuma centena: 213 2 0 1 Distribuímos agora a dezena, porém não é possível dar nenhuma dezena inteira para cada grupo: 213 2 01 10 Devemos colocar zero no quociente, indicando que além da centena ele não terá dezenas inteiras. Trocamos, então, uma dezena por 10 unidades e a elas juntamos mais três unidades, totalizando 13 unidades: 213 2 013 10 Prática Educativa do Pensamento Matemático Material dourado: números naturais 51 Agora, dividimos 13 unidades por 2: 213 2 013 106 1 Dessa forma, distribuímos 12 unidades e sobrou 1 unidade. O ábaco de papel (CARDOSO, 1998, p. 27-28) Ábaco de papel é a denominação dada pela CENP (Coordenadoria de Estudos e Normas Pedagógicas) nas AMs (Atividades Matemáticas) para o material “quadro valor lugar” juntamente com uma adaptação das peças do material dourado apresentadas e cortadas em papel quadriculado de 1cm x 1cm. O motivo da denominação ábaco deve-se ao fato de que sua estrutura assemelha-se ao ábaco de pinos e também porque é um contador. centena dezena unidade Este modelo revela algumas vantagens sobre o ábaco de pinos em termos pedagógicos, primeiro porque pode ser construído facilmente apenas com papel e tesoura pelo professor ou até mesmo pelos alunos e segundo porque as trocas de ordens de grandezas realizadas nas operações são de fácil visualização. 52 Queremos observar que o ábaco não é o único material que pode ser usado para o trabalho aqui proposto e não deve ser usado todo o tempo. Utilizar vários recursos e materiais é importante no ensino de Matemática, uma vez que as idéias a serem desenvolvidas não estão em cada material, mas nas ações e relações mentais que os alunos podem fazer com e entre os diferentes objetos e atividades propostas. Se o professor quiser, pode trabalhar com os alunos em grupo e pedir que construam cada um o seu ábaco de papel. Basta, para isso, duas folhas de papel quadriculado (de 1 cm) para o recorte das peças e uma folha de papel sulfite para o “quadro valor” de posição. Os números no ábaco de papel podem ser representados da seguinte maneira: O professor deve chamar a atenção, como no ábaco de pinos, e desenvolver várias atividades, para o fato de que dez peças de uma coluna (ordem) representam o mesmo que uma peça da coluna seguinte à esquerda. Exemplo: Prática Educativa do Pensamento Matemático Material dourado: números naturais 53 1. Enumere alguns motivos que tornam o material dourado indicado para o trabalho com as quatro operações fundamentais. 54 2. Utilizando o material dourado ou o desenho de suas peças, represente as quantidades. a) 1.025 b) 357 c) 603 Prática Educativa do Pensamento Matemático Material dourado: números naturais 55 d) 81 3. Se você não tiver à mão o material dourado, construa centenas, dezenas e unidades com o papel quadriculado e realize, junto com seus colegas, as operações. a) 124 + 38 b) 300 – 127 c) 34 . 3 d) 128 : 5 56 Prática Educativa do Pensamento Matemático Material dourado: números decimais J á vimos como trabalhar com o material dourado para tornar os algoritmos das operações fundamentais com os números naturais mais significativos. Nesta aula, veremos que o material dourado também pode ser trabalhado para compreensão dos algoritmos com os números decimais. Para o trabalho mencionado, consideraremos as peças do material da seguinte forma: cubo 1 unidade placa 1 décimo barra 1 centésimo cubinho 1 milésimo É aconselhável que o trabalho com o material dourado e os números decimais seja feito com um tempo razoável em relação ao trabalho com o material dourado e os números naturais. As crianças devem estar bem cientes dos valores das peças. Considerando as peças conforme dispostas anteriormente, estaremos encaminhando o trabalho para a compreensão das operações com os decimais. As atividades que seguem têm os mesmos objetivos da seqüência de atividades para os números naturais, porém agora esses objetivos são transferidos para os números decimais. Atividade 1: relacionando as peças Os alunos manipulam o material livremente. Depois de um certo tempo, o professor pode perguntar que relações existem entre as peças. As relações devem ser exploradas. 58 O cubo tem 10 placas, logo uma placa é a décima parte do cubo. O cubo tem 100 barras, logo uma barra é a centésima parte do cubo. O cubo tem 1.000 cubinhos, logo um cubinho é a milésima parte do cubo. A placa tem 10 barras, logo uma barra é a décima parte da placa. A placa tem 100 cubinhos, logo um cubinho é a centésima parte da placa. A barra tem 10 cubinhos, logo um cubinho é a décima parte da barra. Para nomear as peças de décimo, centésimo e milésimo, é importante que o professor frise que sempre estará se referindo ao inteiro. Dessa forma, chamaremos a placa de décimo, a barra de centésimo e o cubinho de milésimo. 1 inteiro 1 1 décimo 1 centésimo 1 milésimo 1 10 0 1= , 1 100 0 01= , 1 1 000 0 001 = , Atividade 2: representando quantidades O professor pede para os alunos representarem quantidades usando as peças do material dourado. Para esta atividade, seria interessante que cada grupo tivesse fácil acesso a duas caixas de material dourado, mesmo que para isso os grupos tivessem um número maior de crianças. Se isso não for possível, as quantidades Prática Educativa do Pensamento Matemático Material dourado: números decimais 59devem ser pensadas de forma a não utilizar mais de um inteiro ou mais de dez décimos. Seguem alguns exemplos. a) Um inteiro e 12 centésimos. Pode ser que os alunos representem assim: Então, o professor indaga se é possível fazê-lo de outra maneira e usa perguntas do tipo: – É possível substituir 10 barras por outra peça? Qual? O aluno deve perceber que a quantidade 12 também pode ser representada assim: No final, há a necessidade do registro: 1,12 b) Cento e trinta e quatro milésimos. Nesse tipo de exemplo, é importante que o aluno perceba que 0,134 Após algumas atividades, o professor deve introduzir as nomenclaturas: inteiro para o cubo; 60 décimo para a placa; centésimo para a barra; milésimo para o cubinho; c) 1 inteiro e 26 milésimos. É possível que apareçam as seguintes representações: = 1,026 Atividade 3: escrevendo quantidades O professor pede aos alunos que escrevam a quantidade que ele mostra utili- zando as peças do material dourado. Seguem alguns exemplos. a) 4 décimos, mais 3 centésimos, mais 5 milésimos. 0,435 b) 1 inteiro, mais 8 centésimos, mais 5 milésimos. 1,085 Prática Educativa do Pensamento Matemático Material dourado: números decimais 61 c) 2 décimos, mais 6 milésimos. 0,206 Atividade 4: somando e subtraindo com decimais Para realizar somas e subtrações de números decimais com o material dourado, vamos utilizar o ábaco de papel – agora, porém, com as ordens adequadas aos decimais. Inteiros Décimos Centésimos Milésimos Realizaremos agora algumas operações. a) 1,24 + 0,152 Devemos representar as duas quantidades com o material dourado e dispor no ábaco de papel. 62 Juntando milésimos com milésimos, décimos com décimos e assim por diante, temos: Décimos Centésimos MilésimosInteiros Como não temos dez ou mais em nenhuma ordem, não faremos nenhuma troca. Paralelamente à representação com o material dourado, deve-se fazer a repre sentação escrita: i d c m 1, 0, 2 1 4 5 + 2 1, 3 9 2 Então, juntando 1,24 com 0,152, temos 1,392. b) 0,263 + 0,338 Representando as duas quantidades com o material dourado, temos: Décimos Centésimos MilésimosInteiros i d c m 0, 0, 2 3 6 3 3+ 8 Prática Educativa do Pensamento Matemático Material dourado: números decimais 63 Juntando as quantidades de mesma ordem: Décimos Centésimos MilésimosInteiros Nessa soma, temos 11 milésimos e 10 deles podem ser trocados por 1 centésimo: Décimos Centésimos MilésimosInteiros i d c m 0, 0, 2 3 1 6 3 3+ 8 1 64 Agora, temos 10 centésimos que podem ser trocados por um décimo: Décimos Centésimos MilésimosInteiros Então, a soma resulta em: Décimos Centésimos MilésimosInteiros i d c m 0, 0, 1 2 3 1 6 3 3+ 8 0, 6 0 1 c) 1,35 – 0,233 Da mesma forma que fizemos para os números naturais, com os decimais usaremos também a idéia de tirar, assim evitando o acúmulo de materiais. Prática Educativa do Pensamento Matemático Material dourado: números decimais 65 Vamos então representar o minuendo e retirar dele o subtraendo: Décimos Centésimos MilésimosInteiros Para retirar 3 milésimos (0,233), necessitamos realizar uma troca: vamos trocar 1 centésimo por 10 milésimos: Décimos Centésimos MilésimosInteiros i d c m 1, 0, 3 2 4 5 3 10- 3 Dessa forma, podemos retirar: 3 milésimos de 10 milésimos; 3 centésimos de 4 centésimos; 2 décimos de 3 décimos. Décimos Centésimos MilésimosInteiros i d c m 1, 0, 3 2 4 5 3 10- 3 1, 1 1 7 66 d) 1 – 0,732 Décimos Centésimos MilésimosInteiros Para retirar 0,732 de um inteiro, vamos trocar 1 inteiro por 10 décimos: Décimos Centésimos MilésimosInteiros i d c m 0 1 0, 10 7 3 2 Agora, trocamos 1 décimo por 10 centésimos: Décimos Centésimos MilésimosInteiros Prática Educativa do Pensamento Matemático Material dourado: números decimais 67 i d c m 0 1 0, 9 10 7 10 3 2 Finalmente, trocamos 1 dos 10 centésimos por 10 milésimos: Décimos Centésimos MilésimosInteiros i d c m 0 1 0, 9 10 7 9 10 3 10– 2 Dessa forma, podemos retirar 0,732: Décimos Centésimos MilésimosInteiros 68 Restará: Décimos Centésimos MilésimosInteiros i d c m 0 1 0, 9 10 7 9 10 3 10– 2 0, 2 6 8 Agora, vamos desenvolver algumas multiplicações. e) 3 . 0,4 Décimos Centésimos MilésimosInteiros Temos um total de 12 décimos e 10 deles podem ser trocados por 1 inteiro: Décimos Centésimos MilésimosInteiros Prática Educativa do Pensamento Matemático Material dourado: números decimais 69 i d 1 0, 4x 3 1, 2 f) 2 . 0,52 Décimos Centésimos MilésimosInteiros Temos um total de 10 décimos e 4 centésimos, e 10 décimos podem ser trocados por 1 inteiro: i d c 1 0, 5 2x 2 1, 0 4 Passemos agora para a divisão. g) 1,23 : 3 Primeiramente, representamos a quantidade 1,23 com as peças do material dourado: 70 Vamos separar essa quantidade em três grupos. Sabemos que nenhum dos grupos ficará com inteiro, pois só temos um. 1 23 3, 0, Para distribuir o inteiro em três grupos, é necessário trocá-lo por 10 décimos: Juntando os 10 décimos que trocamos pelo inteiro com os dois que já tínhamos, ficamos com 12 décimos: 1 23 3, 0, ( d Doze décimos divididos por três dá 4 décimos: ( d 1 23 3, 0,44 Prática Educativa do Pensamento Matemático Material dourado: números decimais 71 Distribuímos assim todos os décimos: ( d 1 23 3, 0,440 Temos agora três centésimos para distribuir: ( d 1 23 3, 0,403 c 3 Distribuídos em três grupos, dá um centésimo para cada grupo: ( d 1 23 3, 3 0,40 1 c 72 Distribuídos todos os centésimos, não nos resta nada: ( d 1 23 3, 03 0,41 0 c 0 h) 2,17 : 2 Representamos a quantidade 2,17 com as peças do material dourado: Distribuindo os inteiros em dois grupos, cada grupo fica com um inteiro: 2 17 2, 0 1 Temos agora que distribuir os décimos: 2 17 2, 01 1 d Prática Educativa do Pensamento Matemático Material dourado: números decimais 73 Nessa divisão, não é possível dar décimos inteiros para cada grupo: 2 17 2, 01 1,0 d Então, vamos trocá-los por centésimos e juntá-los com os 7 centésimos que já tínhamos: 2 17 2, 0 17 1,0 c 17 centésimos distribuídos em dois grupos dá 8 para cada grupo e ainda sobra 1 centésimo: 2 17 2, 0 17 1,08 1 d 74 Visualizando a rua dos racionais (FIORENTINI; MIORIM, 2001, p. 89-91) Para a grande maioria dos profissionais do ensino de Matemática deste país, o estudo dos números racionais desenvolve-se na seguinte seqüência: inicialmente, as frações ordinárias; depois, as frações decimais e porcentagem; por fim, os números decimais. Na prática, um estudo exaustivo de fração e suas operações antecedem o surgimento dos décimos, centésimos e milésimos na sua representação como números com vírgula. Na minha concepção, esta sequência traz embutida uma contradição. Ela tende a provocar uma ruptura no processo de ensino e aprendizagem do sistema de numeração decimal. Depois Agora, trocamos 1 centésimo por 10 milésimos: 2 17 2, 0 17 1,08 10 d m E distribuímos em dois grupos, resultando 5 milésimos para cada grupo: 2 17 2, 0 17 1,085 10 0 d m Prática Educativa do Pensamento Matemático Material dourado: números decimais 75 de passar quatro anos, no mínimo, construindo uma parte deste sistema, com
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