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DAYANE MORETTI GABRIELA GODOY RENATO F. MERLI VANESSA MAREZE VIVIANA OKAMOTO TENDÊNCIAS MATEMÁTICAS: HISTÓRIA NA EDUCAÇÃO MATEMÁTICA Apucarana 2008 DAYANE MORETTI GABRIELA GODOY RENATO F. MERLI VANESSA MAREZE VIVIANA OKAMOTO TENDÊNCIAS MATEMÁTICAS: HISTÓRIA NA EDUCAÇÃO MATEMÁTICA Seminário da disciplina de Metodologia do Ensino I do Terceiro Período do Curso de Matemática com Ênfase em Informática. ORIENTADORA: Ms. LORENI BALDINI Apucarana 2008 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO .....................................................................................................4 2 OBJETIVOS.........................................................................................................7 3 JUSTIFICATIVA ...................................................................................................8 4 REVISÃO DA LITERATURA................................................................................9 4.1 POR QUE ENSINAR HISTÓRIA DA MATEMÁTICA?..........................................9 5 METODOLOGIA ................................................................................................15 5.1 UM POUCO SOBRE O NÚMERO DE OURO....................................................15 6 CONCLUSÃO ....................................................................................................29 7 CONSIDERAÇÕES FINAIS ...............................................................................30 1 INTRODUÇÃO Atualmente, muitas são as discussões sobre o uso da História da Matemática nas suas respectivas aulas, e algumas vezes essa tendência aparece apenas como um tópico nos livros didáticos a ser trabalhado dentro de uma sala de aula. Muitas vezes, os alunos e os professores não têm conhecimento da história que o tópico aborda e a importância de se conhecê-la e entendê-la passa despercebida. Segundo Brolezzi: “Propomos que é imprescindível conhecer a história para poder rechear o ensino de ligações entre os conceitos, de exemplos de aplicações, de diferentes modos de pensar, de diferentes linguagens, de problemas interessantes, de jogos e de toda a cultura matemática fornecida pelo estudo da história”. (p.265,2003). A História da Ciência e a História da Matemática se difundiram ao longo do tempo. Seguindo esse exemplo estão a história das idéias e a história das idéias matemáticas. Sabe-se que grande foi o investimento para saber como nossos antepassados pensavam sobre um assunto e se os problemas que os atingiam são os mesmos que nós enfrentamos na atualidade. Temos conhecimento que nas antigas civilizações o que se predominava era a matemática pragmática, sendo que a partir daí surge as origens da geometria. Segundo Miguel (1997): “Trabalhos mais recentes no campo da história da matemática, como por exemplo, os de Paulus Gerdes, os quais têm penetrado e lançando luz, com o auxílio do método etnográfico, sobre o surgimento histórico de noções geométricas em épocas muito anteriores aquela da constituição da matemática como disciplina cientifica.” Cada época carrega consigo diversos problemas, tanto sociais quanto políticos. Porém, o que se ocorreu em um determinado tempo não se espelhava no futuro. Segundo Isaac Newton: “Se enxerguei mais longe é porque me apoiei nos ombros de gigantes”. Na Matemática, não se descarta teorias antigas, mas sim as usa numa teoria futura, para incorporação da nova. Um exemplo disso é a geometria euclidiana e a não euclidiana ao longo da história. Segundo Boyer (1982): “Cada grande matemático acrescenta algo ao que veio antes, mas nada tem que ser removido. Consequentemente, quando lemos um livro como 'Uma história da Matemática' temos a figura de uma estrutura crescente sempre mais alta e mais larga e mais bela e magnífica e com uma basa que é tão sem mancha e tão funcional agora como era quando Tales elaborou os primeiros teoremas geométricos a quase 26 séculos.” Nos dias atuais os professores não vêm explorando muito a História da Matemática como um aliado didático. Vê-se que em poucos momentos a tendência histórica é trabalhada com o conteúdo abordado, visando somente seguir a programação escolar que se limita apenas a demonstrações mais importantes e a uma avaliação do aprendizado do aluno em resolver exercícios pré-estabelecidos. A História traz uma ligação com o passado, fazendo os alunos perceberem aonde ela foi utilizada e como ela poderá ser útil para algum entendimento futuro. Segundo Severino Melo (2003): “Quem não conhece a história perde a ligação com o passado, não compreende bem o presente e não tem clareza com relação as projeções sobre o futuro.” Logo, se faz necessário considerar que a história pode contribuir muito na educação dos alunos abrindo um leque de possibilidades para a melhoria da mesma. No ensino tradicional e tecnicista a Matemática é vista como um saber acabado e pronto, ou como um conjunto de técnicas. Porém, ela deve ser vista como uma informação dinâmica e viva, sendo ela produzida historicamente nas diferentes sociedades e organizada com uma linguagem simbólica própria de algumas culturas, seguindo as necessidades da sociedade. Sobre isso, Fiorentini (1995), contribui dizendo: Assim como acontece com todo conhecimento a Matemática é também um saber historicamente em construção que vem sendo produzido nas e pelas relações sociais e, como tal, tem seu pensamento e sua linguagem. Ocorre, entretanto, que essa linguagem com o passar dos anos foi se tornando formal, precisa e rigorosa, distanciando-se daqueles conteúdos dos quais se originou, ocultando, assim, os processos que levaram a Matemática a tal nível de abstração e formalização. Com uma visão ampla temos nomes conhecidos entre os problemas gerais e os locais; sendo eles: Freudental (1977), Lakatos (1978) Arboleda (1983), Struik (1985), Fernandez (1989), Anglin (1992), Miguel (1993), Vianna (1995), Matthews (1995), Grugnetti (1995), e D’Ambrósio (1996), entre outros, que apresentaram trabalhos para compreensão do problema e as razões em favor da utilização da História no contexto didático se tornam convincentes. Segundo Lakatos (1978): “As matemáticas se apresentam como um conjunto sempre crescente de verdades eternas e imutáveis, nas quais não podem entrar os contra- exemplos, as refutações ou a crítica. O tema em estudo se reveste de um ar autoritário (...) O estilo dedutivista esconde a luta e oculta a aventura. Toda história se desvanece, as sucessivas formulações tentativas do teorema ao longo do procedimento probatório é condenado ao esquecimento, enquanto que o resultado final é exaltado ao estado de infalibilidade sagrada.” Ainda de acordo com Miguel & Miorim (2004:82), a influência positivista na adoção da História da Matemática também pode ser percebida nas justificativas de Félix Klein e de Poincaré. Klein, ao defender que o ensino da Matemática deveria ser feito do mesmo modo que a humanidade desenvolveu o conhecimento matemático, do mais simples ao mais abstrato e elevado. Poincaré ao atribuir à história a função de levar os estudantes a percorrerem os caminhos da construção do rigor matemático. A visão evolucionista na elaboração de programas de ensino de matemática, influenciou na construção de programas para o ensino da matemática, para seguir um cronograma pedagógico de acordo com os acontecimentos da história. Como exemplo, encontramos a citação de Miguel & Miorim (2004:84) do capítulo introdutório do livro A Matemática: seu conteúdo, métodos e significados, escrita pelos matemáticos russos Aleksandrov, Kolmogorov, Laurentiev e outros, que afirmavam ser objeto de ensino da escola primária osresultados básicos da aritmética e da geometria; da escola secundária a matemática elementar; do ensino superior que não se dedique exclusivamente às Humanidades, os fundamentos da análise, a teoria das equações diferenciais e a álgebra superior e, finalmente, a atribuição do estudo das idéias e resultados da matemática atual aos departamentos universitários de Matemática e Física. 2 OBJETIVOS Utilizar a História como meio de ligação entre os conceitos matemáticos e o aluno, fazendo com que tenha uma nova visão de como é realmente a Matemática. 3 JUSTIFICATIVA Mostrar que a História pode contribuir muito para a educação, tanto como conhecimento como metodologia, se entrelaçando com as demais tendências, visando acrescentar meios de despertar o interesse dos educandos. 4 REVISÃO DA LITERATURA 4.1 POR QUE ENSINAR HISTÓRIA DA MATEMÁTICA? Miguel em seu artigo “As Potencialidades Pedagógicas da História da Matemática em Questão: Argumentos Reforçadores e Questionadores”, publicado no segundo semestre de 1997 pela Revista ZETETIKÉ aborda alguns argumentos freqüentes que motivam e desmotivam o uso da história da matemática no campo da educação como metodologia de aprendizagem. Abaixo, citamos esses argumentos como seus principais defensores. 1º Argumento: A História é uma fonte de motivação para o Ensino Aprendizagem da Matemática. Há um número expressivo de matemáticos que recorrem à categoria psicológica da motivação para justificar a necessidade de se recorrer à história no processo ensino-aprendizagem da matemática. Dentre eles, destacam-se SIMONS (1923), HASSLER (1929), WILTSHIRE (1930), HUMPHRPYS (1980), MESERVE (1980), BOOKER (1988) e SWETZ (1989). Acredita-se que o processo histórico pode despertar o interesse dos alunos, pois sai do cotidiano das aulas tradicionais gerando uma espécie de “relax” emocional. 2º Argumento: A História constitui-se numa fonte de objetivos para o Ensino da Matemática. O principal defensor desse argumento foi o matemático JONES (1969). Ele traz a idéia de que é possível buscar na História apoio para juntamente com os alunos, atingir objetivos pedagógicos como, por exemplo, pensar que a matemática pode ser vista como uma criação humana. Ainda existe a possibilidade de ser questionar quais são os motivos que levam as pessoas a fazerem matemática, as necessidades que servem de estímulo ao desenvolvimento dos conceitos matemáticos, a ligação entre a matemática e outras disciplinas, entre elas: filosofia, religião, lógica, etc. A história só pode ser utilizada para alcançar esses objetivos se estiver contextualizada. 3º Argumento: A História constitui-se numa fonte de métodos adequados de Ensino da Matemática. Esse ponto de vista, já era defendido desde o século XVIII, principalmente por CLAIRAUT (1892) e posteriormente por KLEIN (1945) que acreditavam que poderíamos buscar apoio na história da matemática para escolhermos métodos pedagogicamente adequados e interessantes para a abordagem de tópicos tais como: resolução de equações e de sistemas de equações; métodos de extração de raiz quadrada; de determinação da área de um círculo; de construção de polígonos regulares, etc. 4º Argumento: A História é uma fonte para seleção de problemas práticos, curiosos, informativos e recreativos a serem incorporados nas aulas de Matemática. Para MESERVE (1980), há a necessidade pedagógica do uso da história da matemática juntamente com a resolução de problemas, pois se torna didaticamente eficiente para a aprendizagem matemática. Na procura de métodos motivadores para as aulas de hoje, utilizando-se História, transfere-se de um plano entendido fora do conteúdo de ensino para um em que a motivação aparece anexada a solução de problemas. Os problemas históricos motivam, segundo SWETZ (1989), porque possibilitam o esclarecimento e o reforço de muitos conceitos que estão sendo ensinados, constituem veículos de informação cultural e sociológica, mostram a habilidade matemática de nossos antepassados e ainda permitem criar uma analogia entre os processos utilizados para resolução dos problemas no passado e nos dias de hoje. 5º Argumento: A História é um instrumento que possibilita a desmistificação da matemática e a desalienação de seu ensino. A maneira como a matemática é apresentada, logicamente construída e toda emplumada, não condiz com a maneira como ela foi historicamente produzida. Assim, a história serve como veículo para mostrar as reais dificuldades encontradas pelos matemáticos da época. Para reforçar a idéia, veja o que KLINE (1972) disserta em sua tese: Os cursos regulares de matemática são mistificadores num aspecto fundamental. Eles apresentam uma exposição do conteúdo matemático logicamente organizado dando a impressão de que os matemáticos passam de teorema a teorema quase naturalmente, de que eles podem superar qualquer dificuldade de que os conteúdos estão completamente prontos e estabelecidos... As exposições polidas dos cursos não conseguem mostrar os obstáculos do processo criativo, as frustrações e o longo e árduo caminho que os matemáticos tiveram que trilhar para atingir urna estrutura considerável. 6º Argumento: A História constitui-se num instrumento de formalização de conceitos matemáticos. A palavra ‘formalização’ não é entendida da forma habitual pelos proponentes desse ponto de vista. É entendida como ‘o processo de traçar caminhos para se chegar a um determinado fim’ (FERREIRA 1992). Dessa maneira, uma das formas de perceber as diferentes formalizações do mesmo conceito matemático se daria através do conhecimento do desenvolvimento histórico. 7º Argumento: A História é um instrumento de promoção do pensamento independente e crítico. O exemplo mais significativo desse ponto de vista é o apresentado abaixo, que nos foi oferecido por LAKATOS em seu livro Provas e Refutações (1978). Foi essa ‘história destilada’ que LAKATOS colocou deliberadamente na base de sua proposta de que o ensino-aprendizagem da matemática pela história ser o único capaz de promover a constituição de um pensamento independente e crítico, pois ele é contrário ao enfoque euclidiano ou dedutivista: Ainda não se compreendeu suficientemente que a atual educação científica e matemática é um foco de autoritarismo e que é a pior inimiga do pensamento independente e crítico. Embora em matemática esse autoritarismo siga o padrão dedutivista (...) em ciência ele age através do padrão indutivista. A história destilada então, pode ser vista como uma ferramenta de auxílio ao que os historiadores chamam de história narrativa ou história crônica, aquela que é meramente lógica e epistemológica, pois a destilada, conduz o aluno há uma reflexão e um pensamento crítico e independente sobre a produção do conhecimento, não apenas um conhecimento reprodutivista. 8º Argumento: A História é um instrumento unificador dos vários campos da Matemática. A idéia de que as aulas devem focar o estilo axiomático-dedutivista de séculos anteriores é totalmente deixada de lado para que a história assuma esse papel orientador, basta perceber num dos trechos de sua dissertação o que afirma KLINE (1972): Os cursos usuais apresentam segmentos da matemática que parecem ter pouca relação entre si. A história pode fornecer uma perspectiva para a matéria como um todo e relacionar os conteúdos dos cursos não apenas uns com os outros como também com o corpo, com o núcleo principal do pensamento matemático. Nem todos são a favor dessa visão histórica e nem tão pouco axiomática, para ZUNIGA (1987), por exemplo, a matemática não deve ser encarada comouma unicidade, mas como algo multifragmentado, constituída de um complexo de regiões autônomas, com diversas regras e métodos diferentes. 9º Argumento: A História é um instrumento promotor de atitudes e valores. KLINE sugere que a história deve mostrar a diferença que existe entre a matemática apresentada atualmente e a matemática produzida, mostrando todo o processo de construção do conhecimento, com seus erros e lacunas, porque só assim, o aluno conseguirá desenvolver valores positivos, mesmo que estes se restrinjam ao âmbito dos valores acadêmicos. Ao desmistificar a matemática pronta e acabada, a história serviria para mostrar aos alunos a coragem, a persistência, a tenacidade e as dificuldades enfrentadas pelos matemáticos da época, criando assim, uma formação de cidadão e pesquisador. 10º Argumento: A História constitui-se num instrumento de conscientização epistemológica. O eminente matemático e filósofo Henri Poincaré (1854-1912) foi um dos grandes defensores dessa idéia. Para ele, a didática da história assume uma dimensão psicológica que consiste na possibilidade de se trazer para o plano de consciência do aluno a necessidade de submissão aos padrões atualizados de rigor, a função didática da história é psicológica, mas o objetivo que se busca é estritamente epistemológico. Assim, a história seria útil para mostrar ao aluno que demonstrações de teoremas nem sempre seguiram o rigor exigido hoje pela matemática, mas que foram construídos com o passar do tempo. Não se espera que o professor esqueça dos formalismos e do rigor matemático envolvidos, mas que mostre ao aluno de forma clara e sucinta o conhecimento em questão. Os alunos ainda não possuem uma maturidade psicológica para entender, sendo que, num futuro próximo, quando já estiverem maduros, se retome esse conhecimento de uma forma mais formal e rígida, segundo os ideais matemáticos. 11º Argumento: A História é um instrumento que pode promover a aprendizagem significativa e compreensiva da Matemática. Esse ponto de vista foi defendido por ZÚNIGA (1988) nos seguintes termos: A participação da história dos conteúdos matemáticos como recurso didático não só serve como elemento de motivação, mas também como fator de melhor esclarecimento do sentido dos conceitos e das teorias estudadas. Não se trata de fazer uma referência histórica de duas linhas ao iniciar um capítulo, mas de realmente usar a ordem histórica da construção matemática para facilitar uma melhor assimilação durante a reconstrução teórica. Isso é central. Os conceitos e noções da matemática tiveram uma ordem de construção histórica. Esse decurso concreto põe em evidência os obstáculos que surgiram em sua edificação e compreensão. Ao recriar teoricamente esse processo (obviamente adaptado ao estado atual do conhecimento) é possível revelar seu sentido e seus limites. A história deveria servir, então, como o instrumento mais adequado para a estruturação do delineamento mesmo da exposição dos conceitos (...) Com isso não se quer dizer que se deve reproduzir mecanicamente a ordem de aparição histórica dos conceitos matemáticos; sem dúvida, todas as ciências possuem certa lógica interna que se dá a partir de sínteses teóricas importantes e que se deve assimilar no ensino-aprendizagem. Só se coloca a necessidade de buscar um equilíbrio verdadeiramente dialético entre essa lógica interna e a história de sua evolução conceitual, enfatizando a importância do segundo. Para JONES (1969), a função pedagógica da história se realiza apenas quando ela cria uma aprendizagem da matemática baseada na compreensão e na significação, sendo esta última ligada a discussão dos porquês, das razões para aceitação dos fatos e procedimentos utilizados. Para JONES, existem três tipos de porquês: os cronológicos, os lógicos e os pedagógicos. Os primeiros estão relacionados diretamente as razões de natureza histórica, por exemplo, a pergunta: ‘por que há 60 segundos em um minuto?‘, não há uma razão lógica, mas sim histórica envolvendo essa questão. Já os porquês lógicos são baseados em explicações já aceitas anteriormente, exemplo disso são as questões de natureza axiomática. E por último e não menos importante, está os porquês pedagógicos, que são os relacionados com os procedimentos utilizados em sala de aula. Essa categorização poderia sugerir-nos que a história só interviria como instrumento auxiliar na explicação da primeira categoria de porquês, isto é, dos porquês cronológicos. Não é isso, porém, o que pensa Jones. Para ele, a história não só pode como deve ser o fio condutor que ‘amarraria’ as explicações que poderiam ser dadas aos porquês pertencentes a qualquer uma das três categorias. É na defesa dessa possibilidade que se revela o poder da história para um ensino- aprendizagem da matemática baseado na compreensão e na significação. 12º Argumento: A História é um instrumento que possibilita o resgate da identidade cultural. Esse ponto de vista foi defendido por Paulus GERDES (1991), embora ele jamais tenha tomado explicitamente partido da discussão referente às potencialidades pedagógicas da história da matemática, foi quem, mais contribuiu para que essa questão pudesse ser enfocada sob um novo ponto de vista. Isso porque a história da matemática não lhe aparece nem como um ponto de partida e nem como algo pronto e acabado que pudesse se constituir em objeto de uso abuso por parte dos educadores. Acima, foram apresentados alguns argumentos que motivam o uso da história no ensino da matemática, a partir de agora, apresentamos alguns argumentos questionadores sugeridos por Miguel (1997): 1º Argumento Questionador: Ausência de literatura adequada. Esse argumento, levantado por GRATTAN-GUINNESS (1973) e também por BYERS (1982), segundo MIGUEL, deve ser visto não como um entrave ao desenvolvimento das relações entre história e pedagogia, mas deveria ser entendido como um apelo a necessidade de constituição de núcleos de pesquisa em história da matemática dos quais façam parte historiadores, matemáticos e educadores matemáticos e outros profissionais que possam contribuir para a elaboração de reconstituições esclarecedoras de épocas, temas, situações e biografias. 2º Argumento Questionador: Natureza imprópria da literatura disponível. Segundo MIGUEL, um segundo argumento que se coloca em continuidade direta com o primeiro, afirma que a natureza da literatura histórica disponível a torna particularmente imprópria à utilização didática. Isso porque é uma característica específica das publicações matemáticas destacarem unicamente os resultados matemáticos e ocultarem a sua forma de produção. Devido a isso, aquilo que poderia ter alguma importância pedagógica, isto é, os métodos extra-lógicos subjacentes aos processos de descoberta estariam irremediavelmente perdidos e a reconstituição deles constituiria um empreendimento extremamente complexo mesmo para um historiador profissional. Quem nos chama a atenção para esse fato é também BYERS (1982). 3º Argumento Questionador: O elemento histórico é um fator complicador. Para muitos, isso é um problema, pois o aluno seria confrontado com problemas originais que não estão no seu contexto atual, trazendo uma enorme dificuldade para entendê-los e ainda despenderia um enorme tempo. Para GRATTAN-GUINNESS (1973), a história não só pode como deve estar presente na abordagem dos conteúdos do ensino a nível universitário. Não se trata, acrescenta ele, de fazer da história da matemática uma disciplina à parte como se ela fosse um ramo separado da matemática, mas de encará-la como parte essencial de todos os ramos. Porém, nos demais níveis de ensino, sobretudo na educação primária, a história é inútil se encararmos a sua utilização do modo como foi proposta para o nível universitário. Nesses demais níveis, a alternativa que propõe é aquilo que chama de ‘históriasatírica’, ou seja, uma imitação do desenvolvimento de um determinado tema, omitindo os contextos históricos nos quais se desenvolveu. Uma analogia que pode ser feita é com a história destilada de LAKATOS. 4º Argumento Questionador: Ausência na criança do sentido de progresso histórico. GRATRAN-GUINNESS, em seu argumento psicológico apresenta-se como um quarto e sério obstáculo à utilização pedagógica da história: Mesmo pondo de lado os inevitáveis assuntos técnicos envolvidos, as crianças têm pouco ou nenhum sentido de progresso histórico, pelo menos não o possuem para os temas científicos que elas associam com as coisas imediatas. O que tem de se observar é que o problema de aprendizagem da história não está relacionado apenas ao campo psicológico, mas também social, visto que depende de cada país a sua orientação para qual idade é necessário que uma criança saiba sua história. Existe ainda um ponto levantado por MALRIEU (1974), no fato de que a história é de fato aprendida quando há uma transferência afetiva do acontecimento com suas lembranças. Assim, uma criança, não possui um passado e logicamente não poderá ter lembranças para serem ligadas à história apresentada. Outro fator importante é a incapacidade da criança quanto a duração de algo, esse fato nos é lembrado por LEGRAND (1974) da seguinte forma: ...o obstáculo só poderia ser superado por ela quando o próprio presente for concebido engendrando continuamente o passado, isto é, quando ele for capaz de religar numa mesma intuição eventos simultâneos e ordenar linearmente eventos sucessivos. Por fim, MIGUEL lembra que esses argumentos questionadores não devem impedir o uso da história da matemática no ensino, mas devem ser questões a serem estudadas e discutidas buscando uma melhor compreensão e a instauração de uma construção solidária e esclarecedora. 5 METODOLOGIA Como parte do seminário sobre Tendências matemáticas, faz-se necessário a utilização de uma atividade para complementar e exemplificar a tendência apresentada. Para tanto, em nosso trabalho, faremos uso de um assunto de grande poder histórico e que está presente em nosso dia-a-dia, o número de ouro. Inicialmente apresentaremos, através de uma coletânea de diversos trabalhos um pouco de sua história, sua aplicabilidade e seus usos. Mais tarde, discorreremos sobre a atividade propriamente dita, apresentando os materiais utilizados e os procedimentos durante a aula. 5.1 UM POUCO SOBRE O NÚMERO DE OURO Também chamado de razão áurea, razão de ouro, divina proporção, proporção em extrema razão, divisão de extrema razão, o número de ouro é encontrado a partir da razão entre a medida de um segmento AB e as medidas de suas partes AC e CB. Relativamente a esta divisão, o matemático alemão Zeizing formulou, em 1855, o seguinte princípio: "Para que um todo dividido em duas partes desiguais pareça belo do ponto de vista da forma, deve apresentar a parte menor e a maior a mesma relação que entre esta e o todo.”. O número de ouro é representado pela letra grega Φ (phi maiúsculo) em homenagem ao matemático grego Fídias e seu valor aproximado é 1,618. CONTEXTO HISTÓRICO “A geometria possui dois grandes tesouros: um é o teorema de Pitágoras; o outro, a divisão de uma linha em extrema e média razão. O primeiro, podemos comparar a uma medida do áureo; ao segundo, podemos chamar de jóia preciosa.” (KEPLER, 1571 – 1630). A escola grega de Pitágoras estudou e observou muitas relações e modelos numéricos que se encontravam na beleza, natureza, entre outros, mas certamente a mais importante é a razão áurea, conhecida também como razão divina ou proporção divina. Um outro fato familiar à escola de Pitágoras era que existem cinco, e nada mais que cinco sólidos convexos regulares que podem cada um, serem circunscritos por uma esfera: o tetraedro, o hexaedro (cubo), o octaedro, o icosaedro e o dodecaedro. Os gregos antigos atribuíram um significado diferente ao dodecaedro: suas doze faces regulares correspondiam aos doze signos do zodíaco. Cada face pentagonal, associada à divisão áurea, era de um interesse especial para os pitagóricos. O ponto P de duas diagonais divide cada uma delas na proporção áurea (Figura 1). P divide AQ e AB internamente e QB externamente nessa proporção. Um outro fato do conhecimento desses antigos geômetras era que a razão do raio do circuncírculo de um decágono regular para um dos lados é a razão áurea. No final do século XII o matemático Fibonacci, provou através de uma fórmula numérica que de um retângulo que possuía seus lados proporcionais em extrema e média razão, chamado de retângulo perfeito, derivam uma infinidade de quadrados e retângulos todos com as mesmas proporções do primeiro que, em projeções harmoniosas, cria-se uma série de espirais. Os arquitetos e escultores gregos incorporavam esta razão em suas obras. Fídias, o famoso escultor grego, fazia uso delas. As dimensões do Partenon (Figura 2), em Atenas, construído no século V a.C., podiam ser encaixadas quase exatamente em um retângulo áureo quando seu frontão triangular ainda estava intacto. Figura 2: Partenon Assim, sugeriu-se, no início do século XX, que a letra grega Φ – a letra inicial do nome de Fídias – fosse adotada para designar a razão áurea. A onipresença do Φ (phi) na matemática despertou o interesse de muitos matemáticos na Idade Média e durante a Renascença. Em 1509, foi publicado um tratado de Luca Pacioli, De Divina Proportione, ilustrado por Leonardo da Vinci. Reproduzido em 1956 em uma grandiosa edição, é um conjunto de idéias fascinante da aparição do phi em várias figuras planas e sólidas. No Renascimento, demonstrou-se que o corpo humano (Figuras 3.1, 3.2 e 3.3) obedece à proporção divina: o umbigo divide a altura do corpo humano em dois segmentos que estão na razão de ouro; a altura do seu crânio e a medida da mandíbula até o alto da cabeça; a medida da cintura até a cabeça e o tamanho do tórax; a medida do seu ombro à ponta do seu dedo e a medida do seu cotovelo à ponta do seu dedo; o tamanho dos dedos e a medida da dobra central até a ponta; a medida da dobra central até a ponta dividido e da segunda dobra até a ponta; a medida do seu quadril ao chão e a medida do seu joelho ao chão. Figura 3.1 Corpo Humano Figura 3.2 Mão Humana Figura 3.3 Orelha Humana Há registros históricos de que um grego mediu as alturas de 65 mulheres e comparou os resultados com as alturas de seus respectivos umbigos, tendo obtido a média de 1,618. Da Vinci também usou o número de ouro em suas obras e se aplicarmos o retângulo na face da Monalisa (Figura 4), veremos que tem um rosto onde as proporções são exatas. E se dividirmos o referido retângulo por uma linha que passe nos olhos, o novo retângulo obtido também é de ouro e o próprio tamanho do quadro representa a razão de ouro. Figura 4: Monalisa CONSTRUÇÃO DO RETÂNGULO ÁUREO E DA ESPIRAL LOGARÍTMICA Seja um segmento AB, com medida x, qualquer, trace uma perpendicular em B cuja altura deve ser 0,618 de x, construindo um retângulo áureo como mostra a figura 5. Figura 5 Determine um ponto E em AB , tal que EB = BC e traçando uma perpendicular teremos um quadrado e um retângulo, repetindo o processo no retângulo ADEF e, em cada retângulo que aparece na figura 6. Figura 6: Retângulo áureo Centro em E, faz-se o arco BF. Com raio DF determina-se G em AD e H em EF. Com raio HF e centro em H, traça-se o arco GF como na figura 7. Figura 7 Repetindo sucessivamente o procedimento acima, determina-se a Espiral Logarítmica também chamada Espiral Eqüiângular (Figura 8). Figura 8: EspiralLogarítmica ou Eqüiângular CÁLCULO ALGÉBRICO DO NÚMERO DE OURO O problema de determinar a divisão áurea de uma reta está solucionado em Euclides II, 11. Tomemos um segmento AB de comprimento 1u, dividido em dois segmentos pelo ponto C (Figura 9). Tomemos a e 1-a como comprimentos de AC e CB, respectivamente. Se C é um ponto, tal que 1 está para a assim como a está para 1- a, C é a secção áurea ou divisão áurea de AB. Na terminologia dos matemáticos antigos, AB está dividida pelo C em “extrema e média razão”. Kepler a chamava de “divina proporção”. Tomemos como base o segmento AB. Sendo a medida (AB) = 1, a medida (AC) = a e medida (CB) = (1 – a), temos: O valor algébrico de phi pode ser calculado facilmente a partir da relação acima: Figura. 09 Como é um cálculo envolvendo medida, desprezaremos a raiz negativa, logo: Sendo a a medida do segmento maior dizemos que 0,618... é denominado SECÇÃO ÀUREA do segmento AB. Assim, temos que: = O número 0,618... é o inverso do número de ouro. OUTRAS RELAÇÕES ASSOCIADAS AO NÚMERO DE OURO O phi também está associado com qualquer seqüência de inteiros formada de acordo com a lei, segundo a qual cada termo é a soma dos dois termos anteriores, quaisquer que sejam os dois primeiros termos: 11 −+ += nnn uuu .A razão de termos sucessivos, 1+nu / nu , aproxima-se cada vez mais de phi à medida que n aumenta. Podemos tomar como exemplo aleatório, 5 e 2 como termos iniciais, 1u e 2u , dando a seqüência 5, 2, 7, 9, 16, 25,..., 280, 453, 733,..., 13153, 21282,..., a partir da qual podemos determinar aproximações do phi: 16/9 = 1,7777... 453/280 = 1,6178... 733/453 = 1,6181... 21282/13153 = 1,61803... Este processo nos leva cada vez mais próximos do valor de phi,que até a sétima casa decimal é 1,6180340. Alguns cálculos demonstrarão que as aproximações variam, sendo alternadamente maiores e menores que phi: 453/280 = 1,6178... < Φ, 733/453 = 1,6181... > Φ. a = Na ausência de qualquer restrição aos dois termos iniciais da série, podemos começar com os mais simples, o que resulta na série de Fibonacci, assim chamada por Edward Lucas em 1877: 0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144,... .Calculando 40u / 39u a partir da seqüência de Fibonacci chegamos mais uma vez a razão áurea, ou seja, 40u / 39u = 102334155/63245986 = 1,61803398... A apreciação da arte baseia-se em dois fatores distintos, um hereditário e o outro que depende de treinamento, um da natureza, outro da educação. O primeiro é instintivo, baseado no inconsciente racial. O segundo, o fator educativo, desenvolve- se através do treinamento. Tanto na matemática como na música, há certas combinações que exigem somente um mínimo de educação artística para a sua apreciação como objetos de beleza. Na matemática, o círculo, a elipse, o quadrado; na música, intervalos musicais simples – podem estimular alguma resposta emocional com treinamento preliminar significante. Certas mensagens nervosas recebidas pelos centros visuais do cérebro podem despertar ecos associativos nos centros auditivos. Existem três intervalos musicais emocionalmente fortes que se destacam de todos os demais graças à sua consonância: é o uníssono, a oitava e a sexta maior. Estes intervalos são esteticamente agradáveis porque estes pares de notas não produzem vibrações entre os seus harmônicos. As vibrações são características da dissonância que ofende o ouvido como desafinação. Correspondentes aos três intervalos musicais agradáveis, há três retângulos próprios: Intervalo Musical Razões de Freqüências Retângulo Razão dos segmentos laterais Uníssono 256:256 = 1:1 Quadrado 1:1 Oitava 512:256 = 2:1 Quadrado duplo 2:1 Sexta Maior 512:320 = 8:5 Retângulo áureo 8:5 De acordo com a experiência e a observação, o intervalo musical que proporciona grande satisfação a um número de pessoas é a sexta maior, com razão de freqüência equivalente a 8:5, aproximadamente. O que corresponde ao prazer que se experimenta quando se contempla o retângulo áureo, cujos lados adjacentes acham-se na proporção de Φ:1 que é aproximadamente igual a 8:5. O NÚMERO DE OURO EM DIVERSAS ÀREAS Da mesma forma, podemos encontrar as relações áureas na configuração de alguns animais e plantas, encontrar proporções similares em conchas, nos girassóis e em vários outros elementos da natureza. Figura 10: Concha Figura 11: Girassol Figura 12: Sementes de maçã Nos dias de hoje essa proporção ainda é muito usada. Ao obter internacionalmente algumas medidas usadas no cotidiano, os projetistas procuraram "respeitar" a proporção divina. A razão entre o comprimento e a largura pode ser de um cartão de crédito, alguns livros, jornal, uma foto revelada, entre outros. Pode ser encontrada como uma espiral no arranjo das folhas em torno dos caules dos ramos de uma planta, facilitando a incidência dos raios solares com a mesma intensidade sobre todas elas. É possível encontrar Fibonacci na disposição dos ramos das seguintes plantas: Olmo, Tília, Limeira, Faia, Aveleira, Amora Silvestre, Carvalho, Cerejeira, Macieira, Azevinho, Ameixeira, Cardo-morto, Choupo, Álamo, Roseira, Pereira, Salgueiro e Amendoeira. É possível encontrar os números de Fibonacci em arranjos de folhas–fitotaxia. Um padrão helicoidal para a direita e para a esquerda em torno do caule. Nas ramificações dos galhos ou ramos que ocorrem a cada mês como na espirradeira ou cevadilha. Na população de coelhos o número final dos casais de coelhos no final de cada mês seria: 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233, assim ao final de uma ano haveriam 233 casais de coelhos. UTILIZAÇÃO DO NÚMERO DE OURO NA GRÉCIA ANTIGA E NO EGIPTO O uso do número de ouro nos leva aos antigos egípcios e gregos podendo ser encontrado, especialmente, na grande pirâmide de Gisé onde o quociente entre a altura de uma face pela metade do lado da base é Φ. Por outro lado, cada bloco da pirâmide era Φ vezes maior que o bloco do nível acima e até mesmo os comprimentos das câmaras interiores da pirâmide eram Φ vezes maiores que as larguras. APLICAÇÃO DO NÚMERO DE OURO NA ATUALIDADE O número de ouro aparece em vários elementos, designadamente através do retângulo de ouro, em cartões de crédito, na identidade, na maioria dos livros retangulares, em embalagens e em arquitetura. ARQUITETURA MODERNA Um exemplo da utilização da proporção divina na arquitetura moderna é a Sede das Nações Unidas em Nova Iorque, que tem a forma de um retângulo de ouro (à esquerda). Outros exemplos são os edifícios Le Corbusier (retângulo dourado), a Torre de Tatlin onde foi usada a espiral dourada, a Catedral de Notre Dame, a Torre CN em Toronto. ARTE A procura pela perfeição e beleza através da utilização da proporção áurea é muito visível na arte, em obras como “O Nascimento de Vênus” de Botticelli, na qual Vênus se encontra nesta proporção, ou “O Sacramento da última ceia” de Salvador Dali. Mas sem dúvida alguma, o artista que mais utilizou a número de ouro nas suas obras foi Leonardo da Vinci. Obras como a “Anunciação”, “A última Ceia” e “La Gioconda” são exemplos disso. LITERATURA Impressionantemente, o phi também nos surge na literatura. Está presente na Ilíada de Homero onde a proporção das estrofes maiores e menoresdá Φ, em Os Lusíadas de Luís de Camões onde a chegada à Índia divide a sua obra na razão de ouro e na Eneida de Virgílio relativamente à razão entre as estrofes maiores e menores. MÚSICA A razão áurea aparece similarmente em composições musicais. As Sinfonias nº. 5 e nº. 9 de Beethoven são prova disso, mas também o baterista Max Roach utiliza a proporção de ouro relacionada com os tempos de bombo e caixa. CINEMA No filme “O encouraçado Potemkin” de Sergei Eisentein, os inícios de cenas importantes da trama estavam na proporção de ouro relativamente ao tamanho das fitas de película. Como dizem alguns matemáticos, “É dito que onde houver “harmonia” lá encontraremos o Número de Ouro”. Este número Φ (phi) é indicado como a máxima expressão da harmonia e equilíbrio. DNA A molécula do DNA, o programa de toda a vida, é baseada no segmento áureo. Ele mede 34 Å (ângstrons) de comprimento por 21 Å de largura para cada ciclo completo de sua espiral dupla. O DNA tem dois sulcos em sua espiral, cuja razão entre o maior e o menor é phi, ou mais precisamente, de 21 ângstrons para 13 ângstrons. NA BOLSA DE VALORES O uso dos números de Fibonacci na bolsa de valores está baseado nos trabalhos pioneiros de Ralph Nelson ELLIOTT (1871-1948), um analista financeiro norte-americano que estudou o comportamento do índice Dow Jones, da Bolsa de Valores de Nova Iorque, a partir da década de 20 do século passado. Tendo presenciado a quebra da bolsa em 1929 e a Grande Depressão que dela se seguiu, Elliott concluiu que as flutuações da bolsa não eram aleatórias. Sua idéia básica é a de que as flutuações da bolsa seguem um padrão de crescimento e decrescimento que podem ser analisados segundo os números de Fibonacci, uma vez determinada a escala de observação. Assim, as relações entre picos e vales do gráfico da flutuação de bolsa tendem a seguir razões numéricas aproximadas das razões de dois números consecutivos da seqüência de Fibonacci. Como o próprio Elliott afirma, sua teoria não é capaz de prever com precisão as flutuações da Bolsa, mas de diminuir a probabilidade de riscos. NA BÍBLIA Embora talvez, não imediatamente óbvio phi e o segmento áureo também aparecem na Bíblia. A ARCA DE NOÉ E O RETÂNGULO ÁUREO Em Gênesis 6:15, Deus ordena a Noé que construa a arca: “Deste modo a farás: de trezentos côvados será o comprimento; de cinqüenta, a largura; e a altura, de trinta.” Assim, as extremidades da arca, de 50 por 30 côvados, estão na proporção de 5 para 3, ou 1,666…, que é uma boa aproximação de phi (a diferença não é visível a olho nu). A ARCA DA ALIANÇA É UM RETÂNGULO ÁUREO Em Êxodo 25:10, Deus manda Moisés construir a Arca da Aliança, para nela guardar as Tábuas da Aliança com os israelitas, os Dez Mandamentos, dizendo: “Também farão uma arca de madeira de acácia; de dois côvados e meio será o seu comprimento, de um côvado e meio, a largura, e de um côvado e meio, a altura.” A razão entre 2.5 e 1.5 é 1.666..., que é tão próximo de (1.618...) que a diferença não é visível a olho nu. A Arca da Aliança é assim construída usando o Segmento Áureo, ou a Divina Proporção. Esta é a mesma razão entre 5 e 3, número da série de Fibonacci. CONSIDERAÇÕES FINAIS SOBRE A RAZÃO ÁUREA Observamos a importância da Razão Áurea no desenvolvimento da humanidade. Seja nas construções, nas observações da natureza ou na procura pela perfeição e pelo belo, o número Φ (phi) está sempre presente. Ainda hoje ele se faz presente nos estudos e desenvolvimentos de novos produtos. Pensar matematicamente acerca do mundo que nos rodeia, é ser capaz de ler a natureza e entendê-la através de uma linguagem que nem sempre é imediatamente perceptível, sob a qual, a natureza foi construída, criada, ou simplesmente escrita. A experiência de perceber a beleza da matemática é tão difícil de interpretar, para as pessoas, quanto de transmiti-la para um aluno. Ela é assimilada, e não ensinada. O estudante pode apenas ser encorajado a ver o esplêndido da visão por si mesmo. O prazer, mediado através do intelecto, origina em estratos inferiores da mente a arena das emoções. POINCARÉ apud HUNTLEY (1985), escreveu: “Pode parecer surpreendente que a sensibilidade deva ser apresentada simultaneamente com as demonstrações matemáticas, as quais me parecem, podem interessar somente ao intelecto. Mas não se tivermos em mente o senso da beleza matemática, da harmonia e das formas e da elegância geométrica. Ela é uma sensação estética real que todos os matemáticos verdadeiros reconhecem, e esta é a verdadeira sensibilidade... As combinações úteis são precisamente as mais belas; refiro-me àquelas que mais podem encantar aquela sensibilidade especial que todos os matemáticos conhecem, mas acerca das quais os leigos são tão ignorantes que muitas vezes ficam tentados a rir delas”. (p.140 -141) A proporção áurea tem o poder de criar harmonia, porque une diferentes partes, de tal forma que cada uma mantém sua identidade e ao mesmo tempo se integra ao todo. Ela nos mostra que as limitações não são apenas restritivas, mas também criativas. E isso não vale só para as formas, mas para tudo nesta vida. ATIVIDADE Inicialmente será passado um desenho animado do Pato Donald falando sobre a Razão Áurea, posteriormente será feita breve apresentação para tirar eventuais dúvidas e por fim, serão chamados dois alunos para que seja calculada a presença da Razão Áurea na estética do corpo humano, que pode ser verificada entre as medidas: • Na cabeça – dividindo o comprimento total da face pelo comprimento da linha dos olhos até o queixo. A distância entre a base do nariz e a extremidade do queixo dividida pela distância da linha da boca até a extremidade do queixo. • No tronco – Dividindo o comprimento do tronco (da base do pescoço à pélvis) pela distância entre a base do pescoço e o umbigo. • Na mão – Entre os dedos e a própria mão. • Na altura - Dividindo a altura da pessoa pelo comprimento da altura do chão até a altura do umbigo. Ainda faremos a medição de alguns objetos do dia-a-dia que não percebemos a presença da razão áurea, mas que lá se encontra. MATERIAIS: Serão utilizados: calculadoras (para operações aritméticas), réguas, fita métrica (várias) e outros materiais.. 6 CONCLUSÃO Ressaltamos que a importância da História e de seu uso didático assume cada vez mais seu lugar nas discussões pedagógicas para o ensino de Matemática. As posições de resistência quanto ao uso da História parecem ser provenientes de uma falta de experiência precedente nesse campo. A falta de tradição de um referencial para aplicação pedagógica da História (até para criticá-la) deixa a sensação de algo que deverá ser construído no decorrer de uma nova via de prática pedagógica que contemple a História. Por outro lado, podemos dizer que somente o uso da História como via não única, mas insubstituível em suas características permitirá uma visão mais ampla da Matemática na tentativa de compreendê-la globalmente, incluindo aí suas relações dialéticas, relações que dão margem às seguintes reflexões, entre outras: qual a verdadeira matemática? A pura ou a aplicada? (dialética entre a abstração e o real), a matemática é descoberta ou inventada? A matemática tem relação com a sociedade ou seu desenvolvimento ocorre por necessidades dela mesma? 7 CONSIDERAÇÕES FINAIS Após a exposição dos diferentes argumentos reforçadores e questionadores parece-nos que devemos encarar com certa cautela a suposta importância pedagógica da história. Entre as posições opostas que tentam nos convencer de que a história tudo pode ou de que a história nada pode, parece-nos mais adequado assumir uma posição intermediária que acredita que a história - apenasquando devidamente reconstituída com fins explicitamente pedagógicos e organicamente articulada com as demais variáveis que intervêm no processo de planejamento didático - pode e deve desempenhar um papel subsidiário em Educação Matemática, qual seja o de um ponto de referência par a problematização pedagógica. Isso porque, - apesar da constatação de que a matemática que se apresenta nos currículos oficiais e nos manuais didáticos é, lamentavelmente, concebida como algo que produziu resultados, mas não tem história, enquanto, como assinala ROGERS (1983), o currículo de história continua a ignorar uma parte significativa de nossa cultura científica e matemática -, nem a história da matemática escrita sob ponto de vista do matemático, nem as breves e episódicas referências à matemática que aparecem nas obras dos historiadores de oficio conseguem realçar aqueles elementos e aspetos que poderiam, eventualmente, trazer uma real contribuição aos professores que têm intenção de planejar as suas aulas lançando mão de tal recurso. Para poderem ser pedagogicamente úteis, é necessário que histórias da matemática sejam escritas sob o ponto de vista do educador matemático. Tais histórias tentariam e tenderiam a privilegiar certos temas e não outros, a enfatizar a reconstituição, não apenas dos resultados matemáticos, mas, sobretudo dos contextos psicológico, sóciopolítico e cultural nos quais esses resultados se produziram, contribuindo desse modo para a explicitação das relações que a matemática estabelece com a sociedade em geral e com as diversas atividades teóricas e práticas. Inúmeros outros aspectos deveriam também ser visados por essas histórias da matemática pedagogicamente orientada, tais como aqueles assinalados por Winchester - 1989 em relação à ciência em geral: os problemas conceptuais envolvidos na formação de um novo campo de pesquisa ou no avanço de um domínio antigo, as inúmeras dificuldades de interpretação, construção de teorias, abandono de teorias ou os problemas morais e estéticos que se apresentam no processo. No que se refere particularmente aos problemas morais e éticos, é desastroso que a educação científica e matemática tenha se isentado em relação à sua problematização, restringindo-se a uma abordagem estritamente técnica e aparentemente neutra dos ‘fatos’ científicos e matemáticos. Uma história da matemática pedagogicamente orientada poderia prestar grande auxílio para os professores intencionados em contrapor-se a tal tendência tecnicista do ensino. REFERÊNCIAS BYERS, V. Por Que A Estudar História da Matemática? In: Int. J. Math. Educ. Sci. Technol., 13(1): 59-66, 1986. BOYER, Carl. História da Matemática, 2ª ed., editora Edgard Bluecher. Pag. 6, São Paulo, 2003. BROLEZZI, A. C. Matemática e História: Algumas Relações e Implicações Pedagógicas. Dissertação de Mestrado, Universidade de São Paulo, 1995. CARAÇA, Bento de Jesus. Conceitos Fundamentais da Matemática. Lisboa: Sá da Costa, 1984. CLAIRAUT, A. C. Elementos de Geometria. Trad. Por J. 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