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0 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DA BAHIA - CAMPUS BARREIRAS CURSO DE LICENCIATURA EM MATEMÁTICA LEANDRA DE ALMEIDA PORTO A APRENDIZAGEM DE QUADRILÁTEROS MEDIADA PELOS NÍVEIS DO PENSAMENTO GEOMÉTRICO DE VAN HIELE: um estudo a partir da arquitetura de Catolândia-BA BARREIRAS-BA 2017 1 LEANDRA DE ALMEIDA PORTO A APRENDIZAGEM DE QUADRILÁTEROS MEDIADA PELOS NÍVEIS DO PENSAMENTO GEOMÉTRICO DE VAN HIELE: um estudo a partir da arquitetura de Catolândia-BA Monografia apresentada ao Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Bahia - Campus Barreiras, como requisito parcial de avaliação para a conclusão do Curso de Licenciatura em Matemática. Orientador: Prof. Dr. João Batista Rodrigues da Silva. BARREIRAS-BA 2017 2 LEANDRA DE ALMEIDA PORTO A APRENDIZAGEM DE QUADRILÁTEROS MEDIADA PELOS NÍVEIS DO PENSAMENTO GEOMÉTRICO DE VAN HIELE: um estudo a partir da arquitetura de Catolândia-BA Monografia avaliada e aprovada em: _______de setembro de 2017 pela comissão formada pelos seguintes professores: ______________________________________________________ Prof. Dr. João Batista Rodrigues da Silva (Orientador) Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia da Bahia – IFBA ______________________________________________________ Profª. Ms. Neiva dos Santos Pereira (Professora da Disciplina) Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia da Bahia - IFBA ______________________________________________________ Profª. Ms. Eliana Gomes de Oliveira (Professora Convidada) Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia da Bahia - IFBA ______________________________________________________ Simone Neres de Oliveira Macêdo (Convidada) Colégio Estadual Professor Alexandre Leal Costa BARREIRAS-BA 2017 3 AGRADECIMENTOS Agradeço a Deus, pelo dom da vida e por ser o meu guia em que sempre busquei forças para continuar esta jornada. Aos meus pais, Domingos e Elenita, pelo amor incondicional e por acreditarem sempre nas minhas escolhas. Ao meu namorado, Bernardino Junior, pelo carinho e por estar sempre ao meu lado nos momentos difíceis. Ao meu orientador, Prof. Dr. João Batista Rodrigues da Silva, pela orientação, apoio, confiança e por todo incentivo durante a realização desta pesquisa. Aos professores de matemática do curso de Licenciatura em Matemática do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Bahia (IFBA), em nome coordenador do curso, Anderson Almeida, da professora de TCC, Neiva dos Santos Pereira, da professora Eliana e do professor Fábio Bordignon, que contribuíram expressivamente à minha formação. Aos meus colegas e amigos de graduação, Cleivânia, Débora, Romilson, Uebert, Danilo, Renilson, Lucas, Robson, pelo incentivo e apoio nas horas de sufoco. Vocês foram muito importantes durante toda essa caminhada! A todos que, de alguma forma, contribuíram no desenvolvimento deste trabalho e me encorajaram a persistir, o meu sincero agradecimento! 4 “Não é sobre chegar no topo do mundo E saber que venceu É sobre escalar e sentir Que o caminho te fortaleceu”... (Ana Vilela) 5 RESUMO A presente pesquisa tem como objetivo analisar as contribuições do pensamento geométrico de Van Hiele na aprendizagem de quadriláteros dos alunos do oitavo ano do Ensino Fundamental, utilizando a arquitetura como recurso metodológico. Assim, a pesquisa pretende responder o seguinte questionamento: Quais as contribuições do pensamento geométrico de Van Hiele para a aprendizagem de quadriláteros dos alunos do oitavo ano A do Ensino Fundamental da Escola Normal Municipal Nossa Senhora da Penha? Para isso, apoiou-se na teoria do pensamento geométrico do casal Van Hiele (1957) que propõe a evolução na aprendizagem de Geometria de acordo com cinco níveis hierárquicos de compreensão numerados de 1 a 5, a saber: Visualização; Análise; Dedução Informal; Dedução Formal; Rigor e, nos trabalhos de COSTA (2016), SANTOS (2016), COSTA; CÂMARA DOS SANTOS (2015) que abordam a teoria de Van Hiele em seus estudos. Neste sentido, utilizou- se da abordagem qualitativa segundo os pressupostos de PRODANOV; FREITAS (2013), como também apoiou-se pesquisa-ação abordada por THIOLLENT (1986). Assim, utilizou-se os seguintes instrumentos: o questionário socioeducativo com a finalidade de traçar o perfil dos alunos; o questionário pré-teste que visa diagnosticar o conhecimento prévio dos alunos acerca do conteúdo quadrilátero e o pós-teste que tem como objetivo verificar se houve avanços em relação a aprendizagem dos alunos após a sequência didática. Para análise de dados, recorreu-se a fenomenologia, uma vez que procurou mostrar e esclarecer os dados obtidos a partir das análises dos questionários e das atividades propostas. Nesse sentido, a sequência didática foi elaborada segundo a teoria de Van Hiele e, utilizou-se a arquitetura, em específico, o prédio da Prefeitura Municipal de Catolândia – Bahia como recurso metodológico. Através da sequência didática foi possível a construção do conhecimento geométrico dos alunos. Pois, diante de cada atividade elaborada e aplicada em consonância com os níveis de Van-Hiele e com as fases de aprendizagem verificou-se avanços nos níveis de raciocínio geométrico dos alunos do oitavo ano A da ENMNSP, que vão desde a visualização dos quadriláteros até a identificação de características e propriedades. Palavras – chave: Aprendizagem de Geometria. Teoria de Van Hiele. Quadriláteros. 6 ABSTRACT The present study has the objective of analyzing the contributions of Van Hiele 's geometric thinking in the learning of quadrilaterals of eighth grade students, using architecture as a methodological resource. Thus, the research intends to answer the following question: What are the contributions of Van Hiele's geometric thinking to the learning of quadrilaterals of the eighth grade students of Elementary School of the Normal Municipal School Nossa Senhora da Penha? For this, it was based on the geometric thought theory of the Van Hiele couple (1957) that proposes the evolution in the learning of Geometry according to five hierarchical levels of comprehension numbered from 1 to 5, namely: Visualization; Analysis; Informal deduction; Formal Deduction; Rigor and, in the work of COSTA (2016), SANTOS (2016), COSTA; CAMERA DOS SANTOS (2015) that approach the Van Hiele’s theory in their studies. In this sense, it was used the qualitative approach according to the assumptions of PRODANOV; FREITAS (2013), as well as supported in research-action addressed by THIOLLENT (1986). Thus, the following instruments were used: the socio-educational questionnaire for the purpose of tracing the students' profile; the pre-test questionnaire that aims to diagnose the students' previous knowledge about the quadrilateral content and the post-test that aims to verify if there were advances in relation to student learning after the didactic sequence. For data analysis, it was used phenomenology , since it sought to show and clarify the data obtained from the analyzes of the questionnaires and the proposed activities. In this sense, the didactic sequence was elaborated according to the theory of Van Hiele and, the architecture was used, in particular, the building of the City Hall of Catolândia - Bahia as a methodological resource. Through the didactic sequence it was possible to construct the geometric knowledgeof the students. For each activity developed and applied in accordance with the Van-Hiele levels and the learning phases, progress has been made in the levels of geometric reasoning of the students of the eighth year, class A, of the ENMNSP, ranging from the visualization of the quadrilaterals till the identification of characteristics and properties. Key – words: Geometry learning. Van Hiele's Theory. Quadrilaterals. 7 LISTA DE FIGURAS Figura 01 – Representação de quadriláteros ............................................................................. 24 Figura 02 – Quadrilátero ABCD .............................................................................................. 24 Figura 03 – Quadrilátero ABCD .............................................................................................. 25 Figura 04 – Quadrilátero ABCD .............................................................................................. 25 Figura 05 – Trapézio ABCD .................................................................................................... 26 Figura 06 – Trapézios ............................................................................................................... 27 Figura 07 – Trapézio isósceles ................................................................................................. 27 Figura 08 – Trapézio isósceles ................................................................................................. 28 Figura 09 – Paralelogramo ABCD ........................................................................................... 29 Figura 10 – Paralelogramo ABCD ........................................................................................... 29 Figura 11 – Paralelogramo ABCD ........................................................................................... 30 Figura 12 – Retângulo ABCD .................................................................................................. 31 Figura 13 – Losango ABCD ..................................................................................................... 31 Figura 14 – Losango ABCD ..................................................................................................... 32 Figura 15 – Quadrado ABCD ................................................................................................... 32 Figura 16 – Representação do conjunto dos quadriláteros ....................................................... 33 Figura 17 – Localização do município de Catolândia na Unidade de Federação (UF) ............ 35 Figura 18 – Mapa limites de Catolândia ................................................................................... 36 Figura 19 – Mapa satélite de Catolândia – Bahia ..................................................................... 37 Figura 20 – Casa antiga dos tempos áureos da Vila Santana ................................................... 38 Figura 21 – Casas da fundação da Vila Santana ....................................................................... 38 Figura 22 – Casas da Vila Catão .............................................................................................. 38 Figura 23 – Igreja Nossa Senhora da Penha – reformada em 1990 .......................................... 39 Figura 24 – Prefeitura Municipal de Catolândia ...................................................................... 39 Figura 25 – Classificação dos quadriláteros pelo aluno A4 à questão 1 do questionário pré- teste ........................................................................................................................................... 51 Figura 26 – Classificação dos quadriláteros pelo aluno A3 à questão 1 do questionário pré- teste ........................................................................................................................................... 52 Figura 27 – Desenho da aluna A18 à questão 2 do questionário pré-teste ............................... 53 Figura 28 – Desenho da aluna A12 à questão 2 do questionário pré-teste ............................... 53 Figura 29 – Desenho da aluna A7 à questão 2 do questionário pré-teste ................................. 54 Figura 30 – Desenho do aluno A3 à questão 3 do questionário pré-teste ................................ 55 8 Figura 31 – Desenho da aluna A16 à questão 3 do questionário pré-teste ............................... 55 Figura 32 – Resposta da aluna A18 à questão 7 do questionário pré-teste .............................. 60 Figura 33 – Resposta do aluno A3 à questão 8 do questionário pré-teste ................................ 61 Figura 34 – Resposta do aluno A11 à questão 8 do questionário pré-teste .............................. 61 Figura 35 – Alunos do 8º ano A visitando o prédio da Prefeitura ............................................ 64 Figura 36 – Palestra com o controlador interno e o chefe de gabinete ..................................... 64 Figura 37 – Controlador interno mostrando a galeria dos prefeitos ......................................... 65 Figura 38 – Prefeitura Municipal de Catolândia ...................................................................... 65 Figura 39 – Controlador interno explicando as atribuições de um prefeito ............................. 66 Figura 40 – Planta baixa de uma casa ...................................................................................... 69 Figura 41 – Aluno A14 desenhando o esboço da planta baixa ................................................. 71 Figura 42 – Grupo G1 realizando a atividade III ..................................................................... 75 Figura 43 – Grupo G2 finalizando o trabalho da atividade III ................................................. 76 Figura 44 – Atividade III: Discussão das características dos quadriláteros ............................. 77 Figura 45 – Contorno do retângulo feito pela aluna A17 ......................................................... 80 Figura 46 – Descrição das características do retângulo feito pela aluna A17 .......................... 81 Figura 47 – Descrição das características do trapézio feito pelo aluno A13 ............................ 81 Figura 48 – Comparação das características comuns e diferentes dos quadriláteros feito pela aluna A17 .................................................................................................................................. 82 Figura 49 – Contorno das figuras consideradas paralelogramos feito pela aluna A17 ............ 82 Figura 50 – Justificativa da Aluna A17 à questão 5 do questionário pós-teste ........................ 86 Figura 51 – Justificativa da Aluna A10 à questão 5 do questionário pós-teste ........................ 86 Figura 52 – Resposta da aluna A7 à questão 6 do questionário pós-teste ................................ 87 Figura 53 – Resposta do aluno A1 à questão 6 do questionário pós-teste................................ 87 Figura 54 – Resposta do aluno A3 à questão 8 do questionário pós-teste................................ 89 9 LISTA DE QUADROS Quadro 01 – Características do modelo de Van Hiele ............................................................. 22 Quadro 02 – Fases de aprendizagem do modelo Van Hiele ..................................................... 23 Quadro 03 – Quadro síntese dos procedimentos ...................................................................... 47 Quadro 04 – Primeira questão do questionário pré-teste .......................................................... 51 Quadro 05 – Segunda questão do questionário pré-teste .......................................................... 53 Quadro 06 – Terceira questão do questionário pré-teste ..........................................................54 Quadro 07 – Quarta questão do questionário pré-teste ............................................................. 56 Quadro 08 – Quinta questão do questionário pré-teste ............................................................. 57 Quadro 09 – Sexta questão do questionário pré-teste............................................................... 58 Quadro 10 – Sétima questão do questionário pré-teste ............................................................ 59 Quadro 11 – Oitava questão do questionário pré-teste ............................................................. 60 Quadro 12 – Cronograma de atividades desenvolvidas na sequência didática ........................ 63 Quadro 13 – Atividade II: Construção da planta baixa ............................................................ 70 Quadro 14 – Atividade III: Construção da maquete ................................................................. 73 Quadro 15 – Primeira questão do questionário pós-teste ......................................................... 83 Quadro 16 – Segunda questão do questionário pós-teste ......................................................... 84 Quadro 17 – Terceira questão do questionário pós-teste .......................................................... 84 Quadro 18 – Quarta questão do questionário pós-teste ............................................................ 85 Quadro 19 – Quinta questão do questionário pós-teste ............................................................ 85 Quadro 20 – Sexta questão do questionário pós-teste .............................................................. 87 Quadro 21 – Sétima questão do questionário pós-teste ............................................................ 88 Quadro 22 – Oitava questão do questionário pós-teste ............................................................ 89 Quadro 23 – Nona questão do questionário pós-teste .............................................................. 89 Quadro 24 – Décima questão do questionário pós-teste........................................................... 90 Quadro 25 – Quadro síntese da evolução dos níveis do pensamento geométrico de Van Hiele .................................................................................................................................................. 91 10 LISTA DE TABELAS Tabela 01 – Idade dos alunos ................................................................................................... 48 Tabela 02 – Respostas dos alunos à questão 4 do questionário pré-teste ................................. 56 Tabela 03 – Respostas dos alunos à questão 5 do questionário pré-teste ................................. 58 Tabela 04 – Respostas dos alunos à questão 6 do questionário pré-teste ................................. 59 Tabela 05 – Respostas dos alunos à questão 7 do questionário pré-teste ................................. 59 11 LISTA DE SIGLAS E ABREVIAÇÕES EF – Ensino Fundamental ENMNSP – Escola Normal Municipal Nossa Senhora da Penha IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística IDEB – Índice de Desenvolvimento da Educação Básica IDHM – Índice de Desenvolvimento Humano Municipal IFBA – Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Bahia INEP – Instituto Nacional de Estudos e Pesquisas Educacionais Anísio Teixeira PCN’s – Parâmetros Curriculares Nacionais PIB – Produto Interno Bruto PIBID – Programa Institucional de Bolsa de Iniciação à Docência PNUD – Programa das Nações Unidas para o desenvolvimento SEI – Superintendência de Estudos Econômicos e Sociais da Bahia VAB – Valor Agregado Bruto 12 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO .................................................................................................................. 14 CAPÍTULO I .......................................................................................................................... 17 2. REVISÃO DA LITERATURA ......................................................................................... 17 2.1 A IMPORTÂNCIA DA APRENDIZAGEM DE GEOMETRIA ...................................... 17 2.2 O PENSAMENTO GEOMÉTRICO DE VAN HIELE ...................................................... 19 2.2.1 Descrição do modelo de Van Hiele ............................................................................... 20 2.3 QUADRILÁTEROS ENQUANTO CONTEÚDO MATEMÁTICO ................................ 23 2.3.1 Trapézio .......................................................................................................................... 26 2.3.2 Paralelogramo ................................................................................................................ 28 2.3.2.1 Retângulo ...................................................................................................................... 30 2.3.2.2 Losango ........................................................................................................................ 31 2.3.2.3 Quadrado ...................................................................................................................... 32 2.4 DIFICULDADES NA APRENDIZAGEM DE QUADRILÁTEROS ............................... 33 2.5 CIDADE DE CATOLÂNDIA............................................................................................ 35 2.6 UM POUCO DA ARQUITETURA ................................................................................... 37 CAPÍTULO II ......................................................................................................................... 41 3. METODOLOGIA ............................................................................................................... 41 3.1 ABORDAGEM E TIPO DE PESQUISA ........................................................................... 41 3.2 INSTRUMENTOS ............................................................................................................. 43 3.3 SEQUÊNCIA DIDÁTICA ................................................................................................. 44 3.4 UNIVERSO DA PESQUISA ............................................................................................. 44 3.5 SUJEITOS DA PESQUISA ............................................................................................... 45 3.6 PROCEDIMENTOS ........................................................................................................... 45 CAPÍTULO III ....................................................................................................................... 48 4. ANÁLISE DOS DADOS .................................................................................................... 48 4.1 PERFIL DOS SUJEITOS PARTICIPANTES DA PESQUISA ........................................ 48 4.2 DESCRIÇÃO E ANÁLISE DO QUESTIONÁRIO PRÉ-TESTE ..................................... 50 4.3 DESCRIÇÃO DA SEQUÊNCIA DIDÁTICA ................................................................... 62 4.3.1 Atividade I: Visita ao prédio da Prefeitura Municipal de Catolândia ..................... 63 4.3.2 Atividade II: Construção da planta baixa ................................................................... 68 4.3.3 Atividade III: Construção da maquete ........................................................................ 73 13 4.3.4 Atividade IV: Quadriláteros na arquitetura ............................................................... 78 4.4 DESCRIÇÃO E ANÁLISE DO QUESTIONÁRIO PÓS-TESTE ..................................... 83 CONSIDERAÇÕES FINAIS ................................................................................................. 93REFERÊNCIAS ..................................................................................................................... 96 APÊNDICE A – Termo de Autorização para Divulgação de Informações..................... 100 APÊNDICE B – Termo de Consentimento Livre e Esclarecido ...................................... 101 APÊNDICE C – Questionário Socioeducativo ................................................................... 102 APÊNDICE D – Questionário pré-teste ............................................................................. 104 APÊNDICE E – Questionário pós-teste ............................................................................. 107 14 1. INTRODUÇÃO A Geometria é um campo da matemática muito importante para a formação do aluno, pois favorece uma série de habilidades e competências em prol do seu desenvolvimento intelectual. O estudo deste ramo é um campo fértil que pode ser explorado não somente no livro didático, mas também a partir do cotidiano das pessoas e em contextualização com demais áreas do conhecimento. Ressalta-se que, ao trazer para sala de aula os conteúdos de forma contextualizada e fazer com que o aluno perceba a presença da Geometria no meio que nos cerca, pode contribuir para aprendizagem significativa dos conceitos geométricos. Assim, é importante frisar a importância da Geometria para o processo de ensino e aprendizagem, pela capacidade de proporcionar organizar o pensamento matemático e o raciocínio dedutivo. O fato da Geometria ter sido renegada durante anos desencadeou uma certa fragilidade e insegurança quanto a seu ensino. Como consequência disso, a aprendizagem dos alunos se apresenta fragmentada, e cada vez mais, nota-se que os alunos apresentam dificuldades em resolver problemas que envolvem conceitos geométricos elementares, que por sua vez, pode comprometer sua formação. Com o intuito de reverter esse quadro, pesquisadores e educadores da área vem desenvolvendo teorias sobre a aprendizagem de Geometria e também na busca por novas metodologias capazes de assegurar um ensino que promova uma aprendizagem com compreensão. Tais teorias são empregados no sentido de orientar a aprendizagem de Geometria, além de servir como aporte para os professores de matemática. Diante dos recursos oferecidos para o processo de aprendizagem de Geometria, destaca-se a teoria do pensamento geométrico do casal Van Hiele. Tal modelo consiste no fato dos alunos evoluírem na aprendizagem de Geometria de acordo com cinco níveis hierárquicos de compreensão. Essa teoria se revela como guia para a aprendizagem, que além de avaliar as habilidades dos alunos em Geometria, auxilia o professor em sua prática pedagógica. Nesse sentido, é possível contribuir para o desenvolvimento da aprendizagem em Geometria, em específico do conteúdo quadriláteros, por meio das construções arquitetônicas presentes no cotidiano do aluno, uma vez que ele perceba a presença da matemática por meio de vivências concretas, possibilita uma aprendizagem significativa da aplicação dos conceitos geométricos estudados em sala de aula. A proximidade da pesquisadora com o tema, emergiu durante a participação como bolsista no Programa Institucional de Bolsa de Iniciação à Docência (PIBID). Nesta ocasião, 15 percebeu-se que uma quantidade considerável dos alunos do Ensino Fundamental (EF), em especial, os alunos do oitavo ano apresentavam dificuldades em compreender conceitos e propriedades relacionados a Geometria, em específico, dos quadriláteros. Outro fator contribuinte, está relacionado a disciplina de Estágio Supervisionado de Matemática II, devido ter tido a oportunidade de ministrar aulas nas séries/anos do EF. Um dos estágios foi realizado no nono ano do EF, cujo conteúdo abordado era os quadriláteros. Ao dar continuidade, ficou perceptível que os alunos não conseguiam assimilar muito bem as definições e as propriedades. Em decorrência disso, o conteúdo não era aprendido, o que podia ser observado constantemente em situações de não saber aplicar o conteúdo estudado em diferentes contextos. Sabe-se da importância da matemática no desenvolvimento de capacidades cognitivas. No entanto, a partir dos fatos apresentados na literatura, das constatações evidenciadas no Estágio Supervisionado e de relatos de professores, uma quantidade considerável dos alunos apresentam resistência para com a disciplina de matemática, pelo fato de estarem convictos do estereótipo de que matemática é difícil de aprender. E não sendo obstante, dentre os conteúdos, a abordagem da Geometria em sala de aula não é prioridade. Nesse cenário em que a Geometria se apresenta pouco utilizada no âmbito da sala de aula, justifica-se as dificuldades dos alunos em relação a aprendizagem do conteúdo quadriláteros. Devido as lacunas na aprendizagem, muitas barreiras são encontradas que dificultam ou impossibilitam a aquisição de novos conhecimentos, de modo que, se não sanadas, há uma grande possibilidade de surgir novos obstáculos que o impedem de conhecer a importância e a utilidade da matemática, e consequentemente da aprendizagem de outros conteúdos. A partir do exposto, surge o interesse da pesquisadora pelo tema em questão. Assim, esta pesquisa apresenta o seguinte questionamento: Quais as contribuições do pensamento geométrico de Van Hiele para a aprendizagem de quadriláteros dos alunos do oitavo ano A do Ensino Fundamental da Escola Normal Municipal Nossa Senhora da Penha? Nessa perspectiva, esta pesquisa tem como objetivo geral, analisar as contribuições do pensamento de Van Hiele na aprendizagem de quadriláteros dos alunos do oitavo ano A do Ensino Fundamental. Tal finalidade se desdobrou nos seguintes objetivos específicos: Levantar informações acerca da arquitetura da cidade de Catolândia – Bahia, compondo sua história; Conhecer a teoria do pensamento geométrico de Van Hiele e suas implicações ao processo de aprendizagem; 16 Identificar as dificuldades de aprendizagem no conteúdo quadriláteros; Elaborar uma sequência didática mediada pelos níveis do pensamento geométrico de Van Hiele; Aplicar a sequência didática mediada pelos níveis do pensamento geométrico de Van Hiele; Verificar a aprendizagem dos alunos referente ao conteúdo quadrilátero a partir da teoria de Van Hiele. A presente pesquisa visa proporcionar uma reflexão acerca da aprendizagem dos conteúdos de Geometria, por meio de um processo de mediação dos conceitos geométricos e de habilidades de resolução. Além disso, a exploração de estratégias de resolução a partir da análise do espaço em que as pessoas vivem, percebendo o que nele há, são fatores preponderantes na construção do conhecimento. Logo, destaca-se também, a importância dessa pesquisa como contribuição para a prática pedagógica enquanto professora de matemática e também como colaboradora para alguns educadores em diversas situações presentes no cenário educacional, uma vez que, os resultados dessa pesquisa poderão ser adaptados de acordo com a série/ano e o conteúdo e, aplicados as etapas de ensino, fornecendo resultados no que tange a aprendizagem e também o ensino de Geometria. Dessa forma, esta pesquisa foi organizada em três capítulos e, em resumo, podem ser descritos como segue: No primeiro capítulo, destaca-se a base teórica da pesquisa, apresentando a teoria do pensamento geométrico de Van Hiele e a arquitetura como recurso metodológico. No segundo capítulo, é apresentado o percurso da pesquisa, expondo a metodologia, os instrumentos utilizados e os procedimentos metodológicos empregados. Além disso, é exposto a sequência didática, o universo e os sujeitos da pesquisa. No terceiro capítulo, é exposto o perfil dos sujeitos participantes da pesquisa,a descrição e análise do questionário pré-teste, o desenvolvimento da sequência didática, bem como a descrição e análise do questionário pós-teste. Em seguida, é apresentado as considerações finais a partir das análises feitas durante toda a pesquisa. Por fim, o apêndice está constituído pelo questionário socioeducativo, questionários pré-teste e pós-teste e pelos seguintes documentos: termo de consentimento livre e esclarecido; termo de autorização para divulgação de informações de escolas. 17 CAPÍTULO I 2. REVISÃO DA LITERATURA Neste capítulo são apresentadas algumas concepções teóricas relacionadas à importância da aprendizagem de Geometria; a teoria do pensamento geométrico do casal Van Hiele; os quadriláteros enquanto conteúdo matemático, bem como as dificuldades de aprendizagem. Em seguida é discorrido sobre o perfil da cidade de Catolândia – Bahia, além de uma breve abordagem de sua arquitetura. 2.1 A IMPORTÂNCIA DA APRENDIZAGEM DE GEOMETRIA A Geometria é uma área muito relevante da matemática (OLIVEIRA JÚNIOR; MIZIARA, 2014). Está presente em inúmeras situações do dia a dia das pessoas: na natureza, na arte, nas construções arquitetônicas, enfim, podemos observar diferentes formas geométricas a nossa volta. É inquestionável sua importância para a formação do sujeito, visto que, com a Geometria os alunos “podem desenvolver a autonomia de pensamento e raciocínio, desvinculando-se daquele método pronto, típico de reprodução (OLIVEIRA; LEIVAS, 2017, p. 109). E é por meio da construção dos conceitos geométricos que se desenvolve habilidades e competências relevantes como a análise, a reflexão, a abstração e a generalização. Assim, a aprendizagem de Geometria possibilita que os alunos “compreendam, argumentem e realizem análises mais complexas a partir das formas e estruturas geométricas existentes em seu contexto habitual” (SANTOS; SANT’ANNA, 2016, p. 3). Em concordância com Dall’Alba e Kaiber (2015) sem a aprendizagem de Geometria não tem como desenvolver o raciocínio visual e o pensamento geométrico. Ainda, de acordo com o autor, sem esses elementos, dificilmente consegue-se resolver situações cotidianas que necessitam da Geometria. Além disso, “Sem conhecer Geometria a leitura interpretativa do mundo torna-se incompleta, a comunicação das ideias fica reduzida e a visão da Matemática torna-se distorcida” (LORENZATO, apud DALL’ALBA; KAIBER, 2015, p.3). Outro elemento relevante no que concerne a importância da Geometria está no fato de impulsionar as estruturas mentais, que por sua vez serve de ferramenta para as demais áreas do conhecimento e desempenha importante papel no ensino, uma vez que, intuição, 18 formalismo, abstração e dedução são características que constituem sua essência (DALL’ALBA; KAIBER, 2015). Com relação a Geometria, os Parâmetros Curriculares Nacionais de Matemática (PCN’s) tem um eixo específico, denominado Espaço e Forma, que traz em seu contexto questões importantes desse ramo da matemática no EF, uma vez que, Os conceitos geométricos constituem parte importante do currículo de Matemática no ensino fundamental, porque, por meio deles, o aluno desenvolve um tipo especial de pensamento que lhe permite compreender, descrever e representar, de forma organizada, o mundo em que vive. [...] O trabalho com noções geométricas contribui para a aprendizagem de números e medidas, pois estimula a criança a observar, perceber semelhanças e diferenças, identificar regularidades e vice-versa. (BRASIL, 1998, p. 51). O documento destaca também que é através da observação e da experimentação que se inicia o processo de identificação das características de figuras geométricas e a partir de então começa a utilizar as propriedades próprias para definir classes de formas. Os PCN’s apontam ainda, sobre a importância de instigar o aluno a reconhecer diferentes formas de figuras, bem como posições relativas dos objetos que se encontram no seu dia a dia. Na História da Matemática, os conhecimentos produzidos acerca da Geometria estão relacionados a necessidade do homem em resolver situações problemas do cotidiano e em descrever e compreender o lugar onde se vive. No entanto, apesar de sua grande importância, há, de acordo com Oliveira e Gazire (2012), Gargnin et al (2016) dificuldades no processo de aprendizagem e também de ensino de Geometria, devido a um ensino fragmentado e insuficiente de Geometria plana. O ensino de matemática, especificamente de Geometria vem confrontando problemas há algumas décadas. Estudos referentes ao abandono da Geometria nas escolas brasileiras foram iniciados em meados da década de 1990 por autores como Pavanello (1993) e Lorenzato (1995) que destacavam em seus trabalhos o descaso com a Geometria nas escolas, enfatizando as causas e as consequências desse abandono. De acordo com Fuck (2013), mais de 20 anos se passaram e observa-se uma tímida abordagem da Geometria nos currículos escolares, nos livros didáticos e uma considerável quantidade de trabalhos em eventos vem enfatizando a respeito da importância da aprendizagem e do ensino de Geometria. No entanto, estudos como Leivas (2012), Mattei e Justo (2015) e Costa Júnior (2015) apontam em seus trabalhos que apesar dos avanços, as dificuldades de aprendizagem e também do ensino de Geometria ainda persistem. 19 De acordo com Mattei e Justo (2015) após a validação da lei 5692/71, as escolas brasileiras tiveram a liberdade de selecionar os conteúdos que iriam compor o currículo escolar, sendo que muitas escolas, dentre elas, as públicas, excluíam ou deixavam os conteúdos de Geometria como os últimos indicados. O que implica dizer, que os professores os abordariam apenas no final do ano letivo, caso houvesse tempo disponível para tal. O que ocasionou o abandonado dessa área matemática e consequentemente inquietação por parte dos docentes. Pode-se mencionar que este descaso com a Geometria, [...] teve como consequência uma aprendizagem fortemente apoiada na memorização de fórmulas e na repetição de procedimentos, deixando o desenvolvimento do pensamento geométrico dos alunos em segundo plano (VIEIRA; ALLEVATO, 2015, p. 44). Essa inquietação fez com que pesquisadores e professores matemáticos buscassem e desenvolvessem novas metodologias capaz de atenuar as dificuldades de aprendizagem e de ensino de Geometria. Uma dessas novas metodologias é o estudo da Teoria do Pensamento Geométrico proposto pelo casal de holandeses Van Hiele. Esta por sua vez, “possui uma forte base estruturalista e apoia-se nas contribuições de Piaget sobre o desenvolvimento cognitivo do ser humano, sem deixar de lado a didática da Matemática” (PEREIRA et al, apud VIEIRA; ALLEVATO, 2015, p. 44). Esse modelo propõe a classificação da maturidade geométrica do aluno em cinco níveis de compreensão, conforme está sendo abordado a seguir. 2.2 O PENSAMENTO GEOMÉTRICO DE VAN HIELE O modelo do pensamento geométrico do casal de educadores Holandeses Dina Van Hiele-Geldof (1911-1958) e Pierre Marie Van Hiele (1909-2010) tem sido utilizado como instrumento facilitador para aprendizagem dos conteúdos de Geometria. De acordo com Costa (2016) essa teoria pode contribuir também com a prática pedagógica do professor de matemática, visto que, avalia as habilidades e as dificuldades geométricas apresentadas pelos alunos, além de proporcionar um olhar mais aprofundado acerca das suas expectativas de aprendizagem. Esta teoria é fruto das teses de doutorado do casal Van Hiele, sob orientação de Hans Freudenthal, na Universidade de Utrecht, Holanda (1957). Quando Dina veio a falecer, logo após a conclusão de sua tese, foi Pierre quem posteriormente disseminou a teoria, publicando 20 o pensamento geométrico do casal. Este método enfatiza que não pode haver aprendizagem quandoo nível de ensino está em um grau superior ao do pensamento do aluno, uma vez que, [...] cada nível é caracterizado por relações entre os objetos de estudo e linguagem própria. Consequentemente, não pode haver compreensão quando o curso é dado num nível mais elevado do que o atingido pelo aluno” (OLIVEIRA; LEIVAS, 2017, p. 111). Conforme afirma Cardoso e Nasser (2016, p. 3) “a teoria sugere que os alunos progridem através de uma sequência hierárquica de níveis de compreensão, enquanto aprendem Geometria”. E para que aconteça essa progressão, é preciso que metodologia, vocabulário e os materiais didáticos sejam adequados. Além do mais, o progresso na aprendizagem não está necessariamente relacionado a idade ou a maturação do aluno (COSTA; CÂMARA DOS SANTOS, 2015), mas sim a forma como o ensino é desenvolvido. 2.2.1 Descrição do modelo de Van Hiele A teoria do casal Van Hiele sugere cinco níveis de desenvolvimento do pensamento geométrico: Visualização; Análise; Dedução Informal; Dedução Formal; Rigor. “Estes níveis explicam como se produz o desenvolvimento do raciocínio geométrico dos estudantes. [...] e [...] a linguagem, o insight e o tipo de experiências vivenciadas desempenham papeis essenciais nesse desenvolvimento” (CARDOSO; NASSER, 2016, p.3). Tal teoria segue uma sequência numérica e hierárquica de 1 a 5, respectivamente: Nível 1: visualização (ou reconhecimento): neste nível inicial, o aluno tende a pensar simplesmente por considerações visuais. Assim, as figuras geométricas são identificadas e nomeadas apenas por meio de sua aparência, sendo que ainda não são capazes de reconhecer algumas de suas propriedades. Nível 2: análise: os alunos passam a identificar características das figuras geométricas por meio da observação e da experimentação, ou seja, por meio de medidas e de desenhos. No entanto, não conseguem especificar inter-relações entre figuras geométricas ou propriedades dessas figuras. Nível 3: dedução informal: o aluno consegue estabelecer inter-relações entre figuras geométricas e propriedades dessas figuras. “São capazes de acompanhar argumentos informais numa demonstração, mas não conseguem criar uma nova prova partindo de premissas diferentes (OLIVEIRA; GAZIRE, 21 2012, p.9). Neste nível, os alunos reconhecem classes de figuras e a inclusão de classe passa a ser compreendida. Nível 4: dedução formal: o aluno tem domínio do processo dedutivo e consequentemente das demonstrações. Passa a ter conhecimento sobre condições necessárias e suficientes. “Um curso de geometria de nível superior deveria ser ministrado nesse nível” (OLIVEIRA; GAZIRE, 2012, p.9). Nível 5: rigor: neste último nível, o aluno é capaz de realizar deduções abstratas e “provavelmente estariam matriculados na disciplina Geometria de um curso de nível superior” (OLIVEIRA; GAZIRE, 2012, p.9). Ao realizar testes apoiados na teoria vanhieliana, os resultados da pesquisa de Oliveira e Gazire (2012), mostraram que maioria dos alunos do Ensino Médio se encontravam no primeiro e/ou no segundo níveis de compreensão do modelo, demostrando dificuldades de aprendizagem em Geometria. Costa et al (2015), utilizou-se da teoria de Van Hiele como um dos parâmetros para averiguar se o uso da robótica educacional no ensino de Geometria auxiliava os alunos do EF II da escola estadual Virgínius da Gama e Melo a desenvolverem melhor o pensamento geométrico em relação ao conteúdo classificação dos segmentos de retas. Os resultados evidenciaram que apesar da falta de conhecimento prévio dos alunos, percebeu-se um avanço no desenvolvimento do pensar geométrico desse conteúdo. A pesquisa de Santos e Câmara dos Santos (2016) propôs identificar em que nível de pensamento geométrico de Van Hiele situavam os alunos do EF II (sexto ao nono) de uma escola pública municipal de Pernambuco a respeito do conteúdo de quadriláteros. Os autores utilizaram a teoria para verificarem se nesta determinada escola houve uma evolução nos níveis de Van Hiele ao passo que o aluno avança de série. Os resultados mostraram que todos os alunos se encontravam no primeiro nível de Van Hiele independentemente da série/ano. A partir de então, os autores perceberam a necessidade de realizarem uma intervenção em grupo de alunos, utilizando uma ferramenta tecnologia e os níveis de van Hiele como base, para verificar como ocorre a mudança de níveis e se a tecnologia contribui para tal mudança. Após os cinco níveis de conhecimento, o modelo apresenta cinco características peculiares que auxiliam os professores na prática pedagógica (DALL’ALBA; KAIBER, 2015), as quais são descritas a seguir. 22 Quadro 01 – Características do modelo de Van Hiele CARACTERÍSTICAS DESCRITORES 1. Sequencial Para chegar a um nível mais avançado, o aluno deve, necessariamente, passar por todos os níveis anteriores a este. 2. Avanço O avanço de um nível para outro independe da idade, pois está relacionado ao conteúdo e aos métodos de instruções. Os métodos devem ser elaborados para não ser possível ao aluno pular um nível, sendo que alguns métodos intensificam o avanço e outros podem tardar ou, até mesmo, impossibilitar a progressão. 3. Intrínseco e Extrínseco Um objeto intrínseco em um nível é extrínseco ao outro nível. 4. Linguística Existem níveis distintos de símbolos linguísticos e sistemas de relações que unem os símbolos. 5. Combinação inadequada Se o nível das aulas estiver mais elevado do que o nível do pensamento geométrico dos alunos, o avanço não irá ocorrer. Fonte: (DALL’ALBA; KAIBER, 2015, p. 73) Tais características apresentadas são uma breve descrição do modelo Van Hiele. É importante destacar que o progresso de um nível para o outro depende da influência do professor por meio da sequência didática, pois essa mudança de níveis não ocorre por processos naturais. Essa sequência didática é elencada por cinco fases de aprendizagem: informação, orientação dirigida, explicitação, orientação livre e integração. Em conformidade com Santos (2016), para que o processo da sequência nos níveis de Van Hiele aconteça, o aluno tem que passar por estas cinco fases de aprendizagem, que se relacionam com os níveis da teoria. E ainda de acordo com autor, estas fases apresentam as seguintes características: 23 Quadro 02 – Fases de aprendizagem do modelo Van Hiele FASES DE APRENDIZAGEM CARACTERÍSTICAS 1. Questionamento ou informação Professor e aluno dialogam sobre o material de estudo; Apresentação do vocabulário do nível a ser atingido; O professor deve perceber quais os conhecimentos anteriores do aluno sobre o assunto a ser estudado. 2. Orientação dirigida Os alunos exploram o assunto de estudo através do material selecionado pelo professor; As atividades deverão proporcionar respostas específicas e objetivas. 3. Explicitação O papel do professor é o de observador; Os alunos trocam experiências, os pontos de vista diferentes e contribuirão para cada um analisar suas ideias. 4. Orientação livre Tarefas constituídas de várias etapas, possibilitando diversas respostas a fim de que o aluno ganhe experiência e autonomia. 5. Integração O professor auxilia no processo de síntese, fornecendo experiências e observações globais, sem apresentar novas ou discordantes ideias. Fonte: Nasser (2010) apud Santos (2016, p.31) De acordo com Oliveira e Leivas (2017), as fases de aprendizagem podem ocorrer simultaneamente e em qualquer ordem, exceto, a última fase só deve ocorrer mediante o desenvolvimento das anteriores, pois as mesmas fornecem a base necessária para que de fato aconteça a aprendizagem. Essas fases são essenciais para que o professor possa ajudar o aluno a progredir de um nível para outro. 2.3 QUADRILÁTEROS ENQUANTO CONTEÚDO MATEMÁTICOPara a definição de quadrilátero, considere quatro pontos distintos A, B, C e D em um mesmo plano, sendo que três deles não pertencem a mesma reta. A reunião dos segmentos AD e CD , BC , AB que se interceptam apenas nas extremidades, é chamado de quadrilátero ABCD (DOLCE; POMPEO, 1993). Ainda de acordo com os autores, um quadrilátero é um polígono simples de quatro lados. A Figura 01 apresenta exemplo de dois quadriláteros. 24 Figura 01 – Representação de quadriláteros Quadrilátero convexo Quadrilátero côncavo Fonte: Elaborado pela autora Souza e Pataro (2012, p. 132) define como sendo um polígono convexo “todo segmento de reta, cujas exterminadas pertencem a esse polígono, tem todos os seus pontos no interior do polígono”. Define ainda que um polígono é não convexo, isto é, côncavo, “quando existe pelo menos um segmento de reta, cujas extremidades pertencem a esse polígono, porém não tem todos os seus pontos no interior do polígono”. Além de destacar os elementos: vértices, lados, ângulos internos, ângulos externos e diagonais de um quadrilátero, Souza e Pataro (2012) classificou os quadriláteros quanto ao paralelismo de seus lados, isto é, em paralelogramo e trapézio. Acrescentando, Dolce e Pompeo (1993), apresenta duas importantes propriedades a respeito dos quadriláteros: a) A soma dos ângulos internos de um quadrilátero é igual a 360º; Dem.: Considere o quadrilátero ABCD da Figura 02. Trace o segmento de reta AC . Observe que o quadrilátero ABCD foi decomposto em dois triângulos: . ACD e ABC Figura 02 – Quadrilátero ABCD Fonte: Elaborado pela autora Sabe-se, que a soma dos ângulos internos de um triângulo é igual a 180º. De posse dessa propriedade, tem-se que a soma dos ângulos internos do ABC é igual a 180°. Da mesma forma, a soma dos ângulos internos do ΔACD é igual a 180°, com isso, segue que: 2 180ºδθη 1 180ºζβε Somando membro a membro as equações 1 e 2, temos: 360ºδγβα 360ºδθζβεη 180º 180ºδθηζβε ∎ 25 b) A soma dos ângulos externos de um quadrilátero também é igual a 360º; Dem.: Considere o quadrilátero ABCD da Figura 03. Note que o ângulo interno e o ângulo externo adjacente são suplementares, ou seja: 720ºεβζγηδθα 180ºεβ 180ºζγ 180ºηδ 180ºθα Figura 03 – Quadrilátero ABCD Fonte: Elaborado pela autora Já sabemos que a soma dos ângulos internos de um quadrilátero é igual a 360º (demonstrado no item anterior). Logo temos: 360ºεζη 360º720ºεζη 720ºεζηθβγδα 720ºεβζγηδθα 360º Portanto, a soma dos ângulos externos do quadrilátero ABCD é igual a 360º.∎ c) Um quadrilátero tem apenas duas diagonais. Diagonal é um segmento de reta que une dois de seus vértices não-consecutivos. Considere o quadrilátero ABCD, como mostra a Figura 04. Observe que parte apenas uma diagonal de cada vértice. Por exemplo, a diagonal que parte do vértice A liga-o aos demais vértices, com exceção do próprio vértice A e dos vértices consecutivos: B e D, ou seja, liga-o apenas ao vértice C. Figura 04 – Quadrilátero ABCD Fonte: Elaborado pela autora 26 Dessa forma, o número de diagonais que parte do vértice A do quadrilátero ABCD pode ser obtida subtraindo a quantidade de vértices do quadrilátero ABCD, pela quantidade de vértices que não são ligados ao vértice A, que são: A, B e D, ou seja: . 134 Como o quadrilátero ABCD tem quatro vértices, então multiplicamos a quantidade de diagonais que parte de um único vértice, ou seja, 1(um), pela quantidade de vértices do quadrilátero, ou seja: . 414 No entanto, note que as diagonais CA e AC representam a mesma diagonal, assim como . DB e BD Então para não contarmos duas vezes a mesma diagonal, dividimos por 2, ou seja, . 2 2 4 2 14 Logo, qualquer quadrilátero possui apenas duas diagonais. De posse da definição e das propriedades de quadriláteros, ressalta-se que existem quadriláteros que possuem características especiais que os diferem em sua nomenclatura, estes são conhecidos como quadriláteros notáveis, que por sua vez, são quadriláteros convexos que possui ao menos um par de lados opostos paralelos. Dolce e Pompeo (1993) conceitua quadrilátero notável como sendo os trapézios, os paralelogramos, os losangos, os quadrados e os retângulos. Sendo que os três últimos são casos particulares de paralelogramo. Observe a apresentação de cada um deles a seguir. 2.3.1 Trapézio Em concordância com Souza e Pataro (2012), trapézio é um quadrilátero que possui somente um par de lados opostos paralelos, o qual comumente são chamados de bases. Acrescentando ainda à definição, é sempre um polígono convexo. O quadrilátero ABCD da Figura 05 é um trapézio se, e somente se, . BC//ADou DC//AB Figura 05 – Trapézio ABCD Fonte: Elaborado pela autora 27 Como mostra a Figura 06, os trapézios podem ser classificados quanto aos outros dois lados não bases, isto é, em isósceles e escaleno. Quando o trapézio tem dois ângulos retos, tem-se um trapézio retângulo (SOUZA; PATARO, 2012). Observe a representação a seguir. Figura 06 – Trapézios Trapézio isósceles Trapézio escaleno Trapézio escaleno Trapézio retângulo BCAD FGEH JKIL OPMP e MNMP Fonte: Elaborado pela autora Nota-se ainda que o trapézio retângulo é um caso particular do trapézio escaleno. De acordo com (SOUZA; PATARO, 2012), os trapézios isósceles apresentam as seguintes propriedades: a) Os ângulos internos da mesma base do trapézio isósceles são congruentes; Dem.: Considere o trapézio isósceles ABCD da Figura 07. Trace CE paralelo a , AD de modo a obter o paralelogramo . AECD Temos que , ADCE pois se trata dos lados opostos do paralelogramo . AECD Temos ainda que , BCAD pois o trapézio ABCD é isósceles. Dessa forma temos, BCCE ; e temos também ,A B̂Cηβ pois como CBE é isósceles, então os ângulos da base são congruentes; e o ângulo da base η do triângulo CBE é o mesmo ângulo AB̂C do quadrilátero ABCD. Figura 07 – Trapézio isósceles Fonte: Elaborado pela autora Como temos , CE//AD então , αβ pois se trata de ângulos correspondentes. Com isso, concluímos que . ηα Observe ainda que: 28 2 º180αCD̂A Med 1 º180ηDĈB Med Pois, ângulos colaterais internos são suplementares, uma vez que, são formados por retas paralelas e uma transversal. Igualando 1 e 2 temos: CD̂A MedDĈB Med αCD̂A Med ηDĈB Med Portanto, . CD̂ADĈB ∎ b) As diagonais são congruentes. Dem.: Considere o trapézio isósceles ABCD da Figura 08. Trace as diagonais , BD e AC de modo a obter os triângulos: . ABC e ABD Figura 08 – Trapézio isósceles Fonte: Elaborado pela autora Temos que: , BCAD pois o trapézio ABCD é isósceles; AB é lado comum dos ; ABC e ABD e , ηα (Como demonstrado no item anterior). Logo, pelo caso de congruência de triângulos: Lado – Ângulo – Lado (LAL), temos que . ABCABD Portanto . BDAC ∎ 2.3.2 Paralelogramo São quadriláteros que possui dois pares de lados opostos paralelos (SOUZA; PATARO, 2012, p. 254) e são sempre polígonos convexos. E ainda de acordo com o autor, apresenta as seguintes propriedades: a) Os lados opostos do paralelogramo são congruentes; Dem.: Considere o paralelogramo ABCD da Figura 09. Por hipótese tem-se que BC//AD e CD//AB . Trace a diagonal AC , de modo que, o paralelogramo ABCD seja decomposto em dois triângulos: ACD e ABC . 29 Figura 09 – Paralelogramo ABCDFonte: Elaborado pela autora Observe que, por hipótese CD//AB e temos AC transversal a CD e AB . Logo, β γe δα , pois se tratam de ângulos alternos internos, e sabemos que dois ângulos alternos internos tem medidas congruentes quando são formados por retas paralelas e uma transversal. Temos ainda que AC é lado comum do ACD e ABC . Então pelo caso de congruência de triângulos: Ângulo – Lado – Ângulo (ALA), temos que ACDABC . Portanto, concluímos que CDAB . Da mesma forma, concluímos que BCAD , ou seja, os lados opostos do paralelogramo ABCD são congruentes∎. b) Os ângulos opostos do paralelogramo são congruentes; Dem.: Considere o paralelogramo ABCD da Figura 10. Como já demonstrado no item anterior, temos que ACDABC , isto é, possuem lados e ângulos correspondentes congruentes, logo temos ζε . Figura 10 – Paralelogramo ABCD Fonte: Elaborado pela autora Temos ainda que β γe δα , ou seja, θη ζβγα Portanto, concluímos que os ângulos opostos do paralelogramo ABCD são congruentes∎. c) As diagonais do paralelogramo cortam-se ao meio, nos seus respectivos pontos médios. 30 Dem.: Considere o paralelogramo ABCD da Figura 11. Trace as diagonais BD e AC , de modo a obter os triângulos: CDM e ABM . Figura 11 – Paralelogramo ABCD Fonte: Elaborado pela autora Observe que βα , pois são ângulos alternos internos e θη , pois são ângulos opostos pelo vértice. E temos ainda que CDAB , visto que, são lados opostos do paralelogramo (demonstrado no item a)). Então pelo caso de congruência de triângulos: Lado – Ângulo – Ângulo oposto oLAA , temos que CDMABM . Portanto, MDBM e MCAM , ou seja, M é o ponto médio das diagonais . BD e AC ∎ O paralelogramo pode ser classificado conforme as medidas de seus lados e de seus ângulos internos em: retângulo, losango e quadrado (SOUZA; PATARO, 2012). Observe a descrição de cada um a seguir. 2.3.2.1 Retângulo O retângulo é um quadrilátero notável que tem quatro ângulos internos retos (90º). É considerado um paralelogramo devido apresentar as mesmas propriedades que ele, ou seja, possuem lados opostos e ângulos internos opostos congruentes e as diagonais interceptam-se no ponto médio. Conforme (SOUZA; PATARO, 2012) apresenta a seguinte propriedade particular: a) As diagonais do retângulo são congruentes. Dem.: Considere o retângulo ABCD da Figura 12. Trace as diagonais BD e AC , de modo a obter os triângulos: ABC e ABD . 31 Figura 12 – Retângulo ABCD Fonte: Elaborado pela autora Sabemos que BCAD , pois o retângulo ABCD é um paralelogramo, logo possui lados opostos paralelos. Temos ainda que 90ºβα , e AB é o lado comum do . ABC do e ABD Então, pelo caso de congruência de triângulos: Lado – Ângulo – Lado (LAL), temos ABCABD . Com isso, concluímos que . BDAC ∎ 2.3.2.2 Losango O losango é um quadrilátero que possui os quatro lados iguais. De fato, o losango também faz parte do conjunto dos paralelogramos pois apresenta lados opostos e ângulos internos opostos de mesma medida e as diagonais cruzam-se nos respectivos pontos médios. Souza e Pataro (2012) destaca as seguintes propriedades particulares do losango: a) As diagonais do losango são perpendiculares entre si; Dem.: Considere o losango ABCD da Figura 13. Trace as diagonais BD e AC , de modo a obter os triângulos: . CDM e BCM , ADM , ABM Figura 13 – Losango ABCD Fonte: Elaborado pela autora Por hipótese temos que o losango ABCD é um paralelogramo, então M é o ponto médio de BD e AC , e ainda, . MDBM e MCAM Logo pelo caso de congruência de triângulos: Lado – Lado – Lado (LLL) temos . CDMBCMADMABM Então, os ângulos cujo vértice é M são congruentes, isto é, γδβα e suplementares. Portanto, BDAC , ou seja, as diagonais são perpendiculares.∎ 32 b) As diagonais correspondem às bissetrizes dos ângulos internos. Dem.: Considere o Losango ABCD da Figura 14. Sabemos que CDMBCMADMABM (demonstrado no item anterior), então temos ζε . Portanto á diagonal BD é bissetriz do ângulo interno . D̂ ∎ Figura 14 – Losango ABCD Fonte: Elaborado pela autora Analogamente, prova-se que a diagonal BD é bissetriz do ângulo B̂ e que a diagonal AC é bissetriz dos ângulos internos . Ĉ e  2.3.2.3 Quadrado O quadrado é um quadrilátero que possui quatro lados e quatro ângulos internos congruentes (todos retos). E segundo Souza e Pataro (2012), apresenta as seguintes propriedades em relação as diagonais: a) As diagonais são congruentes e perpendiculares entre si; b) Correspondem às bissetrizes dos ângulos internos. Assim como o caso do retângulo e do losango, o quadrado também é um paralelogramo, pois apresenta lados opostos paralelos, ângulos internos opostos congruentes e a diagonais se interceptam nos respectivos pontos médios. Observe a Figura 15. Figura 15 – Quadrado ABCD Fonte: Elaborado pela autora 33 ABCD é um quadrado se, e somente se, BDAC ; BDAC . Podemos analisar ainda o fato do quadrado ser um retângulo e um losango simultaneamente, visto que possuem as mesmas propriedades. De acordo com as classificações e as propriedades dos quadriláteros, pode-se representar o conjunto dos quadriláteros notáveis conforme Figura 16. Figura 16 – Representação do conjunto dos quadriláteros Quadriláteros notáveis Fonte: Elaborado pela autora Desta forma, tem-se algumas consequências imediatas das definições apresentadas anteriormente, as quais pode-se citar: todo retângulo e losango são paralelogramos, pois possuem pares de lados opostos congruentes; todo quadrado é retângulo e também losango, pois possui lados opostos paralelos e congruentes. Vale lembrar que, em alguns dos casos mencionados, a recíproca não é verdadeira. Cabe ressaltar a importância de abordar as propriedades dos trapézios bem como dos paralelogramos, incluindo os retângulos, os losangos e os quadrados, explorando-os em suas diversas formas e posições, afim de sanar dificuldades apresentados pelo aluno. A exemplo, não saber que todo quadrado é retângulo e losango simultaneamente. Então, para auxiliar na compreensão dos conceitos de quadriláteros notáveis, utilizou- se da exploração das figuras geométricas presentes nas construções arquitetônicas do cotidiano do aluno, por este recurso, ter o potencial de estabelecer significado para aprendizagem do conteúdo, uma vez que, muitos alunos consideram a matemática em si como sem sentido e pouco relevante. 2.4 DIFICULDADES NA APRENDIZAGEM DE QUADRILÁTEROS As dificuldades dos alunos em relação a aprendizagem dos conteúdos de Geometria no EF, mais especificamente, dos quadriláteros, ainda são frequentes para muitos alunos que Paralelogramos Quadrados Losangos Retângulos Trapézios Trapézios Isósceles Trapézios Escalenos 34 estão cursando o Ensino Médio (COSTA; CÂMARA DOS SANTOS, 2015) e até mesmo o Ensino Superior (COSTA; ROSA DOS SANTOS, 2016). Sendo que, de acordo com Brasil (1998), é um conteúdo a ser construído/sistematizado na quinta série/sexto ano do EF. Sousa (2015), afirma que para uma quantidade considerável de alunos do EF, o conceito de quadriláteros não está bem definido. Segundo o autor, os alunos não reconhecem caraterísticas próprias dos quadriláteros, tais como as definições de propriedades relacionadas aos lados, ângulos, diagonais e simetria. E quanto as definições incompletas observadas, referiam-se apenas aos lados dos quadriláteros, o que constata uma aprendizagem deficitária do conteúdo. Estudo realizado por Costa e Câmara dos Santos (2015) investigaram os níveis de raciocínio geométrico dos estudantes do Ensino Médio referente ao conceito de quadriláteros. Os resultados mostraramque os alunos apresentavam várias dificuldades com a compreensão do conceito de quadriláteros. A maioria não reconhecia os quadriláteros como figuras que possuem propriedades e tão pouco identificar tais propriedades. Como exemplo citado pelo autor, eles não consideravam o quadrado e o retângulo, quando estes não estavam no seu formato “padrão”, como um retângulo, utilizando como justificativa, o fato de não possuírem formatos iguais. Tais dificuldades ficaram ainda mais agravante, quando os alunos consideraram como um não retângulo de quatro lados, um triângulo e uma circunferência. Ainda referente as dificuldades em relação a aprendizagem de quadriláteros, trabalho recente como Costa e Rosa dos Santos (2016) analisaram os níveis de pensamento geométrico dos alunos de uma turma de Licenciatura em Matemática a respeito do conceito de quadriláteros notáveis. Os dados obtidos revelaram que pouco menos da metade, reconheciam as figuras geometrias apenas por meio de sua aparência física, ou seja, encontravam-se no primeiro nível de Van-Hiele. Tal situação levaram os autores a destacarem o fato dos alunos ainda não conseguirem identificar os quadriláteros notáveis com base em suas propriedades. Os autores analisaram também que cerca de um terço da turma se enquadravam no segundo nível de Van-Hiele, onde o aluno reconhece que as figuras geométricas são portadoras de propriedades, e 18% estavam em transição do primeiro para o segundo nível. Verificaram ainda, que poucos alunos caminhavam em direção ao terceiro nível, onde ocorre a ordenação das propriedades dos quadriláteros. É notório o fato dos alunos, muitas vezes, não relacionarem o conteúdo estudado em sala de aula com situações do seu dia-a-dia e por isso é constante os questionamentos a respeito da aprendizagem de tal conteúdo justamente por não reconhecerem sua importância. 35 Diante do exposto, fica evidente a necessidade de mudar essa realidade, buscando meios de sanar ou diminuir essa defasagem em relação ao conteúdo de Geometria. 2.5 CIDADE DE CATOLÂNDIA Cidade brasileira localizada na região Oeste da Bahia (Figura 17), o município de Catolândia foi instituído pela Lei Estadual nº 1.758, de 27 de julho de 1962. Possui extensão territorial de 2 423.720 km e está situado a 893 km da Capital Salvador (BAHIA, 2015). Catolândia encontra-se aproximadamente entre as coordenadas de latitude - 12° 18' 57,350" e longitude - 44° 51' 45,146", a uma altitude média de 650 m acima do nível do mar (IDEM). Figura 17 – Localização do município de Catolândia na Unidade de Federação (UF) Fonte: Elaborado pela autora O município se insere na microrregião Geográfica de Barreiras, que faz parte da mesorregião do Extremo Oeste Baiano e seu território faz divisa ao Norte com os municípios de Angical e Barreiras; ao Sul com os municípios de São Desidério e Baianópolis; ao Leste com os municípios de Cristópolis e Baianópolis e ao Oeste com os municípios de Barreiras e São Desidério, conforme pode ser visto na Figura 18. 36 Figura 18 – Mapa limites de Catolândia Fonte: http://www.ibge.gov.br De acordo com IBGE (2010), a cidade possuía 2.612 habitantes e densidade demográfica de 4,06 habitantes por 2k , sendo que desse total da população, 1.645 (62,98 %) residiam na zona rural e 967 (37,02 %) na zona urbana, resultando em um nível de urbanização de 37,2% (SEI, 2011). Segundo estimativas do IBGE para 2016, o número de habitantes passaria para 3.695 pessoas, evidenciando um crescimento de 41,5% em relação a 2010. Segundo pesquisas do IBGE (2014), o Produto Interno Bruto (PIB) de Catolândia, a preços correntes, é de R$ 56.6 milhões, sendo o PIB per capita de R$ 15,550,61. O município possui uma economia proveniente dos setores de comércio e serviços (78,0% do Valor Agregado Bruto - VAB), da agropecuária (12,9% do VAB) e da indústria (9,1% do VAB) (IDEM). Em relação a estrutura educacional, a sede de Catolândia possui um estabelecimento de Ensino Pré-Escolar: Creche; dois estabelecimentos de EF: sendo um de EF I e um de EF II; e um estabelecimento de Ensino Médio. A nota do IDEB (Índice de Desenvolvimento da Educação Básica) das séries iniciais: 4ª série/5º ano, em 2015, foi de 4.0, onde a meta projetada era de 3.9. Já as series finais: 8ª serie/ 9º ano, a nota do IDEB deste mesmo ano foi de 3.2, onde a meta projetada era de 3.9 (INEP, 2016). Segundo dados do Programa das Nações Unidas para o desenvolvimento (PNUD, 2013), o Índice de Desenvolvimento Humano (IDHM) de Catolândia teve um aumento de 0,426 em 2000 para 0,582 em 2010. No entanto, mesmo com esse acréscimo, o município se posiciona na faixa de desenvolvimento baixo (entre 0,500 e 0,599), ocupando a 4590ª posição dentre os 5.565 municípios brasileiros e a 241ª posição em relação aos 417 municípios baianos. 37 2.6 UM POUCO DA ARQUITETURA Ao observar as obras arquitetônicas, percebe-se em suas estruturas a aplicação de princípios geométricos em suas construções. Vive-se no mundo de formas, imagens e explorar “situações quotidianas e o exercício de diversas profissões, como a engenharia, [...] a arquitetura, [...], demandam do indivíduo a capacidade de pensar geometricamente” (BRASIL, 1998, p.122). As construções arquitetônicas da cidade de Catolândia, em sua maioria, são obras simples, sem muita sofisticação. Algumas casas antigas que resistiram ao tempo fazem parte do centro histórico. Como mostra o mapa satélite da Figura 19, Catolândia é considerada uma cidade de pequeno porte, segundo as definições de classificação de cidades brasileiras do IBGE. Figura 19 – Mapa satélite de Catolândia – Bahia Fonte: https://maps.google.com.br. Acesso em: 03 de mar. 2017 Município de Catolândia antes de ser denominada como cidade, foi conhecida no passado como Vila de Santana, posteriormente Vila de Catão. Catolândia constitui uma variação do nome Catão, homenagem ao morador e um dos fundadores da cidade, Agostinho José de Lima Catão (PORTO, 2002). No trecho sinalizado na Figura 19, estão localizadas as casas antigas que fazem parte da fundação da Vila Santana (PORTO, 2002). Ainda de acordo com o autor, a casa da Figura 20 é uma construção dos tempos áureos da Vila Santana. Casas antigas do princípio da Vila Santana 38 Figura 20 – Casa antiga dos tempos áureos da Vila Santana Fonte: Acervo da autora A Figura 21 mostra as casas da fundação da Vila Santana que permaneceram até os dias de hoje. Figura 21 – Casas da fundação da Vila Santana Fonte: Acervo da autora A Figura 22 mostra as casas antigas da Vila Catão. As casas apresentadas nas figuras 21 e 22, fazem parte do centro histórico de Catolândia (PORTO, 2002). Figura 22 – Casas da Vila Catão Fonte: Acervo da autora 39 Segundo Porto (2002), com o aumento da população, foi construída no século XIX uma igreja cuja padroeira, Nossa Senhora da Penha, foi trazida de Portugal por volta de 1880. Figura 23 – Igreja Nossa Senhora da Penha – reformada em 1990 Fonte: Acervo da autora Como pode ser observado, as residências construídas são, em sua maioria, casas simples e tradicionais. Contudo, para a realização deste trabalho, foi escolhido a construção arquitetônica do prédio da Prefeitura Municipal de Catolândia (Figura 24). As figuras geométricas nela presente permitem abordar as propriedades dos quadriláteros com os alunos do oitavo ano da Escola Normal Municipal Nossa Senhora da Penha (ENMNSP). Figura 24 – Prefeitura Municipal de Catolândia Fonte: Acervo da autora Além de conhecer um pouco da arquitetura de Catolândia, retratando brevemente sua história, é uma estratégia de abordar o conteúdo quadriláteros de forma a despertar a curiosidade do aluno para a presença da matemática no cotidiano das pessoas, uma vez que, 40 unir o abstratoao concreto, possibilita dar sentido real e consequentemente a aprendizagem torna significativa. 41 CAPÍTULO II 3. METODOLOGIA Neste capítulo serão discorridos sobre a abordagem e o tipo de pesquisa utilizados neste estudo a fim de obter resultados com relação aos objetivos estabelecidos. Serão definidos os instrumentos adequados e os procedimentos empregados de modo a encontrar a resposta do problema a ser investigado. Além disso, será sinalizado o modo como serão organizados e analisados os dados obtidos. 3.1 ABORDAGEM E TIPO DE PESQUISA Segundo Prodanov; Freitas (2013, p. 44) a pesquisa é “um conjunto de ações, propostas para encontrar a solução para um problema, as quais têm por base procedimentos racionais e sistemáticos. [...] é realizada quando temos um problema e não temos informações para solucioná-lo”. Dessa forma, pode-se considerar a pesquisa como um processo utilizado na obtenção de respostas à pergunta e tem por finalidade basicamente, a solução de problemas. Ressalta-se que é necessário a utilização de procedimentos científicos (GERHARDT; SILVEIRA, 2009) que visam proporcionar dados sobre o tema em questão. Para tanto, há diversos tipos de pesquisas que se classificam quanto a sua abordagem, sua natureza, seus objetivos e seus procedimentos. A caracterização varia de acordo com os critérios estabelecidos pelo objeto do estudo, a metodologia e o interesse do pesquisador. Nesta circunstância, pode-se mencionar a importância da pesquisa científica para o estudante de graduação, visto que “é um exercício que permite despertar o espírito de investigação diante dos trabalhos e problemas sugeridos ou propostos pelos professores e orientadores” (PRODANOV; FREITAS, 2013, p. 49). Além disso, contribui para a formação profissional do acadêmico, promovendo a produção de conhecimento, pois é a partir da pesquisa, da busca por respostas à pergunta investigada que se chega ao conhecimento, a ciência (KAUARK, 2010). Diante desse contexto, busca-se por respostas ao problema a ser investigado: Quais as contribuições do pensamento geométrico de Van Hiele para a aprendizagem de quadriláteros dos alunos do oitavo ano do EF da ENMNSP? O presente estudo configura-se como uma pesquisa qualitativa, pois esta abordagem permite observar, descrever e analisar um fenômeno 42 a partir dos dados coletados diretamente do contato com o pesquisador. Dessa forma, em conformidade com Prodanov; Freitas (2013, p. 70) na pesquisa qualitativa, A interpretação dos fenômenos e a atribuição de significados são básicas [...]. Esta não requer o uso de métodos e técnicas estatísticas. O ambiente natural é a fonte direta para coleta de dados e o pesquisador é o instrumento-chave. Tal pesquisa é descritiva. Os pesquisadores tendem a analisar seus dados indutivamente. O processo e seu significado são os focos principais de abordagem. De fato, a pesquisa qualitativa é um método científico que expõe a realidade e busca respostas, explicações que proporcionam compreensão e consequentemente conhecimento aos envolvidos no processo. Além disso, em conformidade com Gerhardt; Silveira (2009), estamos preocupados em saber como ocorre o desenvolvimento e a evolução da compreensão de um grupo social, explicando como ocorreu e porque ocorreu determinado fenômeno sem utilizar métodos que quantificam esses valores. Portanto, essa opção metodológica melhor se adequa a presente pesquisa, pelo fato de fornecer a pesquisadora subsídios para analisar a contribuição do pensamento geométrico de Van Hiele para aprendizagem de quadriláteros, possibilitando compreender o processo de desenvolvimento dos alunos envolvidos no que tange o tema em questão, optando ainda como ferramenta de auxílio a arquitetura presente em seu cotidiano. A natureza desta pesquisa a classifica como básica, pois discuti aspectos inerentes a aprendizagem de Geometria, viabilizando a construção de conhecimentos viáveis e de interesse de todos. Assim, conforme menciona Gerhardt e Silveira (2009, p. 34), a pesquisa básica tem por objetivo ‘gerar conhecimentos novos, úteis para o avanço da Ciência, sem aplicação prática prevista”. Com relação aos objetivos, esta pesquisa é caracterizada como exploratória, pois segundo Kauark (2010) este tipo de pesquisa tem por objetivo conhecer o problema a ser investigado, tornando-o mais compreensível. Além disso, acrescentando à definição, Fiorentini e Lorenzato (2009, p. 69-70) expõe que a pesquisa exploratória “Funciona como uma sondagem e visa verificar se uma determinada ideia de investigação é viável ou não”. Ou seja, busca constatar a veracidade de algo em um determinado fenômeno. E quanto aos procedimentos técnicos, empregou-se como estratégia metodológica a pesquisa-ação, que segundo Thiollent (1986, p. 14) define como sendo: 43 [...] um tipo de pesquisa social que é concebida e realizada em estreita associação com uma ação ou com a resolução de um problema coletivo e no qual os pesquisadores e os participantes representativos da situação da realidade a ser investigada estão envolvidos de modo cooperativo e participativo. Nessa perspectiva, a pesquisa-ação é uma prática reflexiva de caráter social que além de proporcionar observar e compreender a realidade do ambiente investigado, procura também modificá-lo. Acrescentando ainda a definição, “é um tipo especial de pesquisa participante” (FIORENTINI; LORENZATO, 2009, p. 112) pelo fato de ser um processo interativo entre o pesquisador e os envolvidos no processo da pesquisa. Com base nessa caracterização, a presente pesquisa tem o intuito de investigar as dificuldades apresentadas pelos alunos do oitavo ano do EF de uma escola pública de Catolândia-BA em relação ao conteúdo quadrilátero. Sendo detectado tais dificuldades será realizada uma sequência didática baseada na teoria de Van Hiele e posteriormente será utilizado como recurso metodológico a obra arquitetônica da Prefeitura Municipal de Catolândia – BA a fim de verificar sua contribuição para aprendizagem dos alunos. Ratificando ainda a definição de pesquisa-ação dada por Fiorentini e Lorenzato (2009), é um tipo de pesquisa focalizada na reflexão-ação. Ou seja, cada prática reflexiva requer uma nova ação e vice-versa. E ainda com base em Fiorentini et al. (1998, apud FIORENTINI; LORENZATO, 2009) é um processo na qual cada etapa pode ser associada ao movimento de uma espiral de reflexão e de ação sucessivamente. 3.2 INSTRUMENTOS De acordo com Kauark (2010), é necessário os instrumentos de coleta de dados para encontrar respostas ao problema em questão. Nesse sentido, de acordo com os objetivos dessa pesquisa, utilizou-se como recurso os instrumentos: questionário e observação. Gil (2008) conceitua questionário como sendo [...] a técnica de investigação composta por um conjunto de questões que são submetidas a pessoas com o propósito de obter informações sobre conhecimentos, crenças, sentimentos, valores, interesses, expectativas, aspirações, temores, comportamento presente ou passado etc. (GIL, 2008, p. 121). Nessa perspectiva, o questionário será um recurso importantíssimo para esta pesquisa, visto que, utilizaremos dois questionários direcionados aos alunos do oitavo ano do EF. O primeiro (pré-teste) - consiste em diagnosticar o conhecimento prévio acerca do conteúdo quadriláteros. 44 E o segundo (pós-teste) - por sua vez, consiste em verificar se houve uma evolução com relação a aprendizagem do conteúdo quadriláteros, mediante intervenção pedagógica baseada na teoria de Van Hiele e averiguar a contribuição da obra arquitetônica como recurso didático. Além disso, será utilizada a observação, pois de acordo com Gil (2008), consiste em um instrumento
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