Facultad de Educación MEMORIAS CONGRESO INTERNACIONAL DIDÁCTICA DE LA MATEMÁTICA Una mirada epistemológica y empírica John Alexander Alba Compilador MEMORIAS CONGRESO INTERNACIONAL DIDÁCTICA DE LA MATEMÁTICA Una mirada epistemológica y empírica MEMORIAS CONGRESO INTERNACIONAL DIDÁCTICA DE LA MATEMÁTICA Una mirada epistemológica y empírica John Alexander Alba Compilador Congreso Internacional Didáctica de la Matemática: Una Mirada Epistemológica y Empírica (2015 Sept. 9-11 : Universidad de La Sabana, Facultad de Educación, Santa Marta (Colombia) Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática: Una Mirada Epistemológica y Empírica ; compilador John Alexander Alba. -- Universidad de La Sabana. -- Chía : Universidad de La Sabana, 2015. 314 p. ; cm. (Colección Compilaciones; 01) Incluye bibliografía 1. Matemáticas – Enseñanza - Metodología 2. Filosofía de las matemáticas 3. Teoría del conocimiento 4. Cálculo – Enseñanza secundaria 5. Educación superior 6. Pedagogía I. Alba, John Alexander, compilador II. Universidad de La Sabana (Colombia). III. Tit. CDD 372.7 CO-ChULS Reservados todos los derechos Comité Académico Universidad de La Sabana © Universidad de La Sabana, Facultad de Educación Bruno D’Amore, presidente Dirección de Publicaciones © Guy Brousseau, John Alexander Alba, Luis Carlos Martha Fandiño, vicepresidente Campus del Puente del Común Arboleda, Ferdinando Arzarello, Giorgio Bolondi, Ricardo John Alexander Alba, Km 7 Autopista Norte de Bogotá Cantoral, Bruno D’Amore, Raymond Duval, Martha Isabel secretario general Chía, Cundinamarca, Colombia Tel. (571) 8615555 Ext. 45001 Fandiño Pinilla, Vicenç Font, Athanasios Gagatsis, Juan Díaz Godino, Salvador Llinares, Raquel Susana Abrate, María Comité Editorial www.unisabana.edu.co Carolina Ferrero, Marcel David Pochulu, Harold Álvarez John Alexander Alba publicaciones@unisabana.edu.co Campos, Erika Ariza, Daniel Cifuentes, Gloria Neira, Bulmaro Alejandro Angulo E. Juárez Hernández, Guillermina Sánchez López, José Henry Ramírez Dionicio Zacarias, Lidia Aurora Hernández Rebollar, María Yimmy Triana Araceli Juárez Ramírez, María Eugenia Martínez Merino, Marta Graciela Nardoni, Marcel David Pochulu, Teresa Pontón Comité Evaluador Ladino, Julián Humberto Santos Torres, Miryan Trujillo Ph.D. Maura Iori Cedeño, Marlene Alves Dias, Tânia Maria Mendonça Campos, Ph.D. Pedro Rojas Sirlene Neves de Andrade, Eloisa Benitez-Mariño, Rigoberto Ph.D. George Santi Gabriel-Argüelles, Marcela Cante Morales, José Gabriel Ph.D. Rodolfo Vergel Primera edición: octubre de 2015 Diseño de colección y diagramación: Kilka Diseño Gráfico Corrección de estilo: Hernando García Bustos Sánchez Ruiz, Carlos Armando Cuevas Vallejo, Freddy Yesid Villamizar Araque, Olga Lucía Duarte Bolívar, Luz Ángela Flórez Olarte, José Antonio Juárez López, Fabiana Mahtabel Arteaga Cervantes, Patricia Marisel Konic, Ruy Cesar Pietropaolo, Tânia Maria Mendonça Campos, Angélica da Fontoura García Silva, Boris Mauricio Pulido P., Oscar Antonio Pulido C., Oscar Jardey Suárez, Henry Alexander Ramírez Bernal, Alexander Rincón Rojas, John Alexander Alba Vásquez, Helmer Jesús Ruiz Díaz, Yilton Riascos Forero, Myriam Vásquez Vásquez, Jhoana Katheryne Sandoval, Marlon Felipe Burbano y Yilton Riascos Forero. El material aquí consignado incluye los resúmenes de las trece conferencias centrales, las nueve ponencias y los diecisiete pósteres que hicieron parte del Congreso Internacional Didáctica de la Matemática: una Mirada Epistemológica y Empírica, efectuado en Santa Marta (Colombia), del 9 al 11 de septiembre de 2015 y organizado por la Facultad de Educación de la Universidad de La Sabana. El material muestra resultados de investigaciones y experiencias de aula en el campo de la educación matemática, desarrolladas en diferentes partes del mundo. CONTENIDO I. RESÚMENES DE LAS CONFERENCIAS CENTRALES 13 Peregrinaciones en la didáctica de las matemáticas 15 Guy Brousseau Desarrollo de competencias profesionales de profesores de matemáticas en ejercicio: una propuesta de formación desde la reflexión sobre la práctica 16 John Alexander Alba Objetividad matemática, historia y educación matemática 16 Luis Carlos Arboleda En la búsqueda de las raíces culturales y cognitivas de conceptos matemáticos 17 Ferdinando Arzarello Transformar la evaluación estandarizada en evaluación formativa 18 Giorgio Bolondi Socioepistemología de la variación y el cambio 18 Ricardo Cantoral Antecedentes ilustres de la paradoja cognitiva de Duval 19 Bruno D’Amore Cuestionamientos sobre la “elección” y utilización de teorías en Mathematics Education 19 Raymond Duval Una fórmula para medir objetivamente la dificultad de los estudiantes en la comprensión de un texto matemático. Uso con fines evaluativos didácticos Martha Isabel Fandiño Pinilla 20 Competencias profesionales para el desarrollo y la evaluación de competencias matemáticas en alumnos de secundaria 20 Vicenç Font Explorando el rol de las figuras geométricas en el pensamiento geométrico 21 Athanasios Gagatsis Articulación de la indagación y transmisión de conocimientos en la enseñanza y el aprendizaje de las matemáticas 21 Juan Díaz Godino El desarrollo de la competencia docente “mirar profesionalmente el aprendizaje de las matemáticas”. Algunas características en la formación inicial de profesores de matemáticas 22 Salvador Llinares II. PONENCIAS 23 Una experiencia con escenarios de investigación para la enseñanza del cálculo en carreras de administración 25 Raquel Susana Abrate, María Carolina Ferrero y Marcel David Pochulu Abstracciones de las ciencias básicas mediadas por la realidad aumentada, y su aplicación en la tecnología naval en electrónica 45 Harold Álvarez Campos Elementos de significado declarados en el diseño de tareas para la enseñanza de la integral: la resolución de problemas de cálculo de áreas 61 Erika Ariza, Daniel Cifuentes y Gloria Neira Enseñanza de la estadística con la integración de dos ideas didácticas: aprendizaje basado en proyectos (ABP) y actividades reveladoras del pensamiento (MEA). Una experiencia a nivel superior Bulmaro Juárez Hernández, Guillermina Sánchez López y José Dionicio Zacarias 77 Desempeño de estudiantes de secundaria en el uso y manejo de fracciones con sus diferentes representaciones 93 Lidia Aurora Hernández Rebollar, María Araceli Juárez Ramírez y María Eugenia Martínez Merino La comprensión que tienen los alumnos referida a números racionales, como objeto matemático, al terminar la escuela secundaria 107 Marta Graciela Nardoni y Marcel David Pochulu La comprensión de enunciados de problemas que introducen los racionales: desde una mirada semióticacognitiva y lingüística 127 Teresa Pontón Ladino Generando comprensiones del objeto geométrico: parábola, a través del uso del software CaRMetal 149 Julián Humberto Santos Torres Detección y superación de obstáculos cognitivos conferidos al concepto de función 163 Miryan Trujillo Cedeño III. PÓSTERES 175 Linear Function: Articulation between Forms of Knowledge and Symbolic Representations in the Transition from Secondary to Higher Education 177 Marlene Alves Dias, Tânia Maria Mendonça Campos and Sirlene Neves de Andrade Problemática en el trabajo con los números reales 185 Eloisa Benitez-Mariño y Rigoberto Gabriel-Argüelles Un programa para promover competencia emocional en matemáticas en alumnos de bachillerato Marcela Cante Morales y José Gabriel Sánchez Ruiz 193 Propuesta didáctica para la enseñanza de las cónicas mediante un entorno digital interactivo 203 Carlos Armando Cuevas Vallejo y Freddy Yesid Villamizar Araque La evaluación como estrategia para la motivación hacia el aprendizaje 223 Olga Lucía Duarte Bolívar y Luz Ángela Flórez Olarte Resultados de un diagnóstico sobre el manejo de equivalencias y su importancia en la resolución de tareas que implican la comprensión de las fracciones 233 José Antonio Juárez López y Fabiana Mahtabel Arteaga Cervantes Conflictos con el cero en la comprensión de los números decimales por futuros profesores 241 Patricia Marisel Konic Research about the Knowledge Required from Teachers to Teach Probability Notions in Final Years of Elementary School 249 Ruy Cesar Pietropaolo, Tânia Maria Mendonça Campos and Angélica da Fontoura Garcia Silva El aprendizaje autorregulado, una condición favorable en el aprendizaje de la noción de derivada: reflexión desde la práctica 257 Boris Mauricio Pulido P., Oscar Antonio Pulido C. y Oscar Jardey Suárez Promoviendo cambios de actitudes y creencias de estudiantes sobre el rol de la matemática en su formación profesional (en carreras de base no matemática) 265 Henry Alexander Ramírez Bernal Un acercamiento a las creencias y a las concepciones en torno a la demostración en matemáticas de algunos profesores de matemáticas de educación media Alexander Rincón Rojas y John Alexander Alba Vásquez 277 Representación polinomial de numerales escritos en el sistema decimal de numeración: un estudio con niños y niñas escolarizados 287 Helmer Jesús Ruiz Díaz y Yilton Riascos Forero La enseñanza de la geometría en el preescolar. Estudio de caso en el Valle del Cauca 295 Myriam Vásquez Vásquez Uso de herramientas de tecnologías de la información y la comunicación (TIC) como apoyo para la enseñanza y el aprendizaje de las matemáticas en educación media, superior y continuada: Universidad del CaucaProyecto Clavemat Jhoana Katheryne Sandoval, Marlon Felipe Burbano y Yilton Riascos Forero 305 I. RESÚMENES DE LAS CONFERENCIAS CENTRALES Peregrinaciones en didáctica de las matemáticas Guy Brousseau guy.brousseau@numericable.fr Profesor emérito de la Universidad de Bordeaux I, Francia L a historia no ha podido aún apropiarse del movimiento llamado las matemáticas modernas. Aunque sus efectos parecen hoy día establecidos, la complejidad extrema de sus manifestaciones y de sus fuentes continúa desafiando a los especialistas. Parece que habrá que esperar la desaparición de estos últimos para que se afiancen las interpretaciones apropiadas que respondan a las necesidades de las nuevas sociedades. El proyecto mundial de reforma a la enseñanza de las matemáticas fue concebido a finales del siglo XIX. Retrasado por las dos guerras mundiales, retomó su impulso en los años cincuenta y en 1970 logró en Francia la creación de los primeros IREM (Institutos de investigación sobre la enseñanza de las matemáticas) que emprendieron inmediatamente la formación de profesores y una intensa reforma a la enseñanza. Pronto aparecieron en el interior de algunos de estos IREM unos centros dedicados a la investigación científica en un nuevo campo de las ciencias matemáticas, concebido como “Epistemología experimental” y llamado en 1975 “Didáctica de las matemáticas”. Los primeros PhD. de este nuevo campo aparecieron hacia 1981. – 15 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Desarrollo de competencias profesionales de profesores de matemáticas en ejercicio: una propuesta de formación desde la reflexión sobre la práctica John Alexander Alba Vásquez john.alba@unisabana.edu.co Facultad de Educación, Universidad de La Sabana, Colombia Es común encontrar tanto en el contexto latinoamericano como en el colombiano, profesores de matemáticas que no cuentan con la formación matemática, pedagógica y didáctica requerida para enseñar con éxito a sus estudiantes. Enseñan de manera intuitiva recurriendo a su experiencia como estudiantes durante el período de escolaridad, para adaptarla al ejercicio de su práctica. Lo anterior presenta un escenario en el que este grupo de profesores requiere una estrategia de formación permanente específica que contribuya al desarrollo de competencias pedagógicas, didácticas y en algunos casos, matemáticas, que aporten a una mejora progresiva de su práctica. Esta ponencia presenta una propuesta de formación y actualización de este grupo particular de profesores en ejercicio fundamentada en la reflexión sobre la práctica. Objetividad matemática, historia y educación matemática Luis Carlos Arboleda arboleda@univalle.edu.co Grupo de Historia de las Matemáticas, Universidad del Valle, Instituto de Educación y Pedagogía, Cali, Colombia En este texto se van a examinar las condiciones en virtud de las cuales la historia de la práctica matemática puede utilizarse en la formación de docentes en matemáticas. A nuestro modo de ver, estas condiciones apuntan a discernir problemáticas como las siguientes: comprender las razones de ser de la lógica interna de las teorías matemáticas, indagar sobre las modalidades de objetivación de teorías (por ejemplo, la objetivación de los números reales), y valorar adecuadamente el papel de las concepciones de los matemáticos en su actividad, en particular, el ideal de lo simple – 16 I. Resúmenes de las conferencias centrales en la inteligibilidad matemática. En la parte final se tratará de situar la relación entre objetividad y apropiación de teorías en contextos de enseñanza culturalmente diversos. En la búsqueda de las raíces culturales y cognitivas de conceptos matemáticos Ferdinando Arzarello ferdinando.arzarello@unito.it Departamento de Matemática, Universidad de Torino, Italia La definición de PISA sobre conocimientos básicos de matemáticas contiene la capacidad de“uso de […] herramientas para describir, explicar y predecir fenómenos”. De hecho, muchos programas educativos nacionales en todos los grados sugieren involucrar a los estudiantes en el uso (concreto o virtual) de herramientas para modelar fenómenos y para entrar en ideas matemáticas. La utilización de instrumentos introduce una dimensión “experimental” en las matemáticas y puede cambiar profundamente los antecedentes de la educación. Como lo señalaba Bartolini Bussi, “en la educación de las matemáticas, la disponibilidad de la Tecnología de la Información y Comunicación (TIC) ha cambiado el panorama, incluyendo la creencia de que los objetos digitales pueden sustituir a las referencias en el mundo concreto en el que vivimos”. Sin embargo, estos cambios en el panorama no significan que tengamos que desechar todo el pasado: debemos arriesgar la acción de lanzar al bebé con el agua de baño. En otras palabras, la elaboración y aplicación de modelos pueden llevarse a cabo dentro de“un enfoque que no descuida, pero en cambio enfatiza, los aspectos culturales de las matemáticas, retomando a los destacados fundadores de las matemáticas modernas y tomando ventaja del apoyo de las TIC”. Este programa está muy presente en investigaciones alrededor del mundo y puede lograrse solo basando el diseño didáctico en una cuidadosa investigación de las raíces culturales, epistemológicas y cognitivas de los conceptos matemáticos, que los instrumentos, se supone, deben mediar. Basándome en algunos experimentos de enseñanza que yo guié en Italia, voy a ilustrar las posibilidades pedagógicas, cognitivas y epistemológicas que ofrece la tensión dinámica entre la naturaleza empírica de actividades con instrumentos, que abarca componentes perceptuales y operacionales, y la naturaleza deductiva de las matemáticas, que implica una formalización rigurosa y sofisticada. – 17 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica También voy a ilustrar cómo los materiales manipulables, instrumentos y las TIC, combinados adecuadamente en ambientes reales y virtuales, pueden ayudar a los estudiantes a comprender conceptos matemáticos, basando el aprendizaje en lo que hoy día, fundamentado en resultados de investigaciones frescas, se denomina un enfoque incorporado al aprendizaje de las matemáticas. Transformar la evaluación estandarizada en evaluación formativa Giorgio Bolondi giorgio.bolondi@unibo.it Dipartimento di Matematica, Università di Bologna, Italia La conferencia describe un recorrido formativo para docentes en servicio con base en el análisis de algunas preguntas de las Encuestas Nacionales del Servicio Nacional de Evaluación para INVALSI (Istituto Nazionale per la Valutazione del Sistema educativo di istruzione e formazione), de las que se desprenden macro-fenómenos de comportamiento de los estudiantes que ejemplifican y cuantifican los resultados obtenidos en la investigación sobre la didáctica de las matemáticas. Socioepistemología de la variación y el cambio Ricardo Cantoral rcantor@cinvestav.mx Cinvestav, Instituto Politécnico Nacional, México La Teoría Socioepistemológica de la Matemática Educativa (TSME) asume que para estudiar fenómenos didácticos ligados a las matemáticas se precisa acudir, y esto nos diferencia de otros enfoques teóricos, a un examen minucioso del saber, a su problematización. Proponemos aunar nuestra mirada a los estudios que se realizan sobre las relaciones entre profesores, alumnos y conocimiento escolar, incorporando las múltiples dimensiones del saber que hasta el momento se habían desatendido. Así mismo, respecto al estudio realizado sobre las restricciones institucionales de tipo pedagógico general, nosotros ampliamos el estudio hacia aquellas otras restricciones ligadas específicamente al saber matemático, pues creemos que solo así comenzaremos a construir puentes entre la investigación y la realidad del aula. – 18 I. Resúmenes de las conferencias centrales Antecedentes ilustres de la paradoja cognitiva de Duval Bruno D’Amorea,b – Martha Isabel Fandiño Pinillab – Maura Iorib – Maurizio Matteuzzic bruno.damore@unibo.it a Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Bogotá, Colombia b NRD Bologna, Departamento de Matemática, Universidad de Bologna, Italia c Departamento de Filosofía y Comunicación, Universidad de Bologna, Italia En un famoso artículo publicado en 1993, Raymond Duval evidenciaba el siguiente hecho: el estudiante puede confundir el objeto matemático O, que está tratando de construir cognitivamente, con una determinada representación semiótica R(O) de dicho objeto; y explicaba que esta confusión se debía a una especie de paradoja inevitable: solo quien ha construido el objeto O puede reconocer R(O) como representación de O y no como objeto en sí. Esta reflexión tuvo una gran influencia en los investigadores en los años sucesivos. Pero varios estudiosos de semiótica, si bien es cierto no lo dicen con estas mismas palabras, ya habían evidenciado el fenómeno; en este escrito nos proponemos recordar algunos. Cuestionamientos sobre la “elección” y utilización de teorías en Mathematics Education Raymond Duval duval.ray@wanadoo.fr Profesor emérito de la Universidad del Litoral, Argentina En esta comunicación nos interesan únicamente las teorías cognitivas, es decir, las teorías relativas al punto de vista de los procesos de adquisición de conocimientos. Para esto, comenzaremos por aclarar los diferentes puntos de vista que se impusieron en las investigaciones sobre la enseñanza y el aprendizaje y examinaremos los problemas sobre sus relaciones. Luego, evidenciaremos los dos criterios decisivos para evaluar la pertinencia y el aporte de una teoría cognitiva. Por último, abordaremos la cuestión, siempre conflictiva, de las relaciones entre el punto de vista cognitivo y el punto de vista matemático. – 19 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Una fórmula para medir objetivamente la dificultad de los estudiantes en la comprensión de un texto matemático. Uso con fines evaluativos didácticos Martha Isabel Fandiño Pinilla, Bruno D’Amore Doctorado de investigación DIE, Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Bogotá, Colombia (Grupo MESCUD) NRD, Departamento de Matemática, Universidad de Bolonia, Italia bruno.damore@unibo.it Esta conferencia proporciona una fórmula objetiva para la evaluación empírica de la comprensión de un texto matemático por parte de los estudiantes de todos los niveles. De esta fórmula se sugiere un uso para la evaluación y un uso didáctico. Competencias profesionales para el desarrollo y la evaluación de competencias matemáticas en alumnos de secundaria Vicenç Font vfont@ub.edu Facultad de Formación del Profesorado, Universidad de Barcelona, España Esta conferencia consta de cuatro partes. En la primera parte se reflexiona sobre la noción de competencia. En la segunda se reflexiona sobre cuatro aspectos clave para el desarrollo y evaluación de competencias en la enseñanza secundaria (el papel de la competencia disciplinar, el papel de la competencia en análisis didáctico de procesos de instrucción, la falta de claridad de las orientaciones curriculares y la falta de tiempo). En la tercera, se reflexiona sobre el papel desempeñado por la competencia de análisis didáctico en los métodos de evaluación de competencias. Por último, en la cuarta parte, se hacen algunas consideraciones sobre un currículo por competencias en la formación de profesores y sobre la importancia que tiene en ellos la competencia en análisis didáctico de procesos de instrucción. – 20 I. Resúmenes de las conferencias centrales Explorando el rol de las figuras geométricas en el pensamiento geométrico Athanasios Gagatsis gagatsis@ucy.ac.cy Facultad de Ciencias Sociales Universidad de Chipre, Chipre La forma de observar cualquier figura construida con herramientas específicas es un factor cognitivo crucial en la solución de problemas y en el razonamiento y prueba en la geometría (Duval, 2014). Numerosas teorías del pensamiento geométrico han sido desarrolladas y propuestas por varios investigadores. La investigación presentada en este documento está basada en las ideas teóricas de Raymond Duval (1988, 2006), quien distingue cuatro tipos de aprehensión figural en el registro de visualización geométrica: aprehensión perceptual, aprehensión secuencial, aprehensión operativa y aprehensión discursiva. En este estudio tratamos de responder a las siguientes preguntas de investigación: ¿Ha habido cambios en la aprehensión de la figura geométrica de los estudiantes desde los grados inferiores hasta la escuela secundaria? ¿Cuál es el rol de la aprehensión perceptual, la aprehensión operativa y la aprehensión discursiva en el rendimiento matemático para la solución de problemas geométricos? Articulación de la indagación y transmisión de conocimientos en la enseñanza y el aprendizaje de las matemáticas Juan D. Godino jgodino@ugr.es Departamento de Didáctica de la Matemática Universidad de Granada, España Diversas teorías postulan que el aprendizaje de las matemáticas debe estar basado en una pedagogía constructivista, orientada hacia la indagación de situaciones problema por parte de los estudiantes, y asignando al profesor un papel de facilitador. En un extremo opuesto se sitúan otras teorías que defienden un papel más protagónico por parte del profesor, que implicaría la transmisión explícita del conocimiento y la recepción activa de los estudiantes. En este trabajo, basándonos en una síntesis – 21 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica de estas posiciones en educación matemática, razonamos que la optimización del aprendizaje requiere adoptar una posición intermedia entre ambos extremos, reconociendo la dialéctica compleja entre indagación por parte del estudiante y transmisión del conocimiento matemático por parte del profesor. Nos fundamentamos en la asunción de presupuestos antropológicos y semióticos sobre la naturaleza de los objetos matemáticos, así como en supuestos relativos a la estructura de la cognición humana. El desarrollo de la competencia docente “mirar profesionalmente el aprendizaje de los matemáticas”. Algunas características en la formación inicial de profesores de matemáticas Salvador Llinares sllinares@ua.es Departamento de Innovación y Formación Didáctica, Universidad de Alicante, España Recientemente los formadores de profesores han empezado a considerar cómo los profesores usan el conocimiento de matemáticas y sobre el aprendizaje de las matemáticas para dotar de sentido a lo que sucede en sus lecciones. Un aspecto particular de la manera en que los profesores usan su conocimiento, los momentos de planificación, interacción y reflexión posterior, está vinculado a su capacidad para identificar e interpretar hechos relevantes en su clase desde la perspectiva del aprendizaje matemático pretendido en sus alumnos. Identificar e interpretar hechos relevantes para el aprendizaje de sus alumnos en sus clases para tomar decisiones de acción genera en los profesores conocimiento sobre su propia enseñanza y está vinculado a la noción de competencia docente “mirar profesionalmente” las situaciones de enseñanza-aprendizaje de las matemáticas. El término“mirada profesional”intenta dar cuenta de la forma especializada en la que los docentes“miran”los fenómenos de interés para la enseñanza. Un foco de atención de los formadores de profesores de matemáticas es apoyar el desarrollo de esta competencia docente en los programas de formación inicial. En esta presentación, describimos algunas características de esta competencia docente, de su desarrollo y de los contextos en que es posible apoyarlo. – 22 II. PONENCIAS UNA EXPERIENCIA CON ESCENARIOS DE INVESTIGACIÓN PARA LA ENSEÑANZA DEL CÁLCULO EN CARRERAS DE ADMINISTRACIÓN Raquel Susana Abrate raquelabrate@gmail.com Universidad Nacional de Villa María (Argentina) María Carolina Ferrero carolinaferr@hotmail.com Universidad Nacional de Villa María (Argentina) Marcel David Pochulu marcelpochulu@hotmail.com Universidad Nacional de Villa María (Argentina) Resumen S e relata una experiencia realizada con 123 estudiantes de carreras de administración, durante los años 2014 y 2015, en donde se abordaron contenidos de matemáticas siguiendo un modelo de enseñanza no tradicional. Estos estudiantes trabajaron con resolución de problemas y actividades de modelización, mediadas por nuevos recursos, que estuvieron centrados en dos ambientes de aprendizaje: de la semirrealidad y de situaciones de la vida real, según la clasificación que ofrece Skovsmose (2012) para los escenarios de investigación en la clase de matemáticas. Las clases se caracterizaron por promover un trabajo investigativo o de indagación en los estudiantes, y se buscó promover en los estudiantes la formulación – 25 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica de preguntas, la búsqueda de explicaciones, la posibilidad de explorar y explicar las propiedades matemáticas, etc. El análisis didáctico a priori y a posteriori de la experiencia se efectuó siguiendo los constructos que propone el enfoque ontosemiótico del conocimiento e instrucción matemática. En particular, se usaron las herramientas: configuración espistémica y cognitiva, funciones semióticas e idoneidad didáctica para valorar el proceso de estudio. Palabras clave: enfoque ontosemiótico, enseñanza de las matemáticas, modelización matemática, resolución de problemas. Abstract The present work is the result of a research carried out during 2014-2015 with 123 students attending Administration courses of study. In this research contents about Mathematics were approached following a non-traditional teaching model. The subjects worked with problem-solving and mathematical modeling activities which were mediated by new resources and focused on two learning milieus: semi-reality and real life situations, following the Skovsmose’s (2012) classification for research scenarios in the Math class. Lessons were characterized by stimulating research work and questioning among students, who were prompted to frame questions, look for explanations, explore and explain mathematical properties, among others. The a priori and posteriori didactic analysis was carried out following the constructs proposed by the Ontosemiotic Approach to mathematics knowledge and instruction. Particularly, the tools employed were: epistemic and cognitive configuration, semiotic functions and didactic competence to value the study process. Keywords: Mathematical modeling, mathematics teaching, ontosemiotic approach, problem solving. Introducción La enseñanza de las matemáticas para carreras no matemáticas plantea grandes desafíos en los profesores y las universidades desde hace muchos años, pues las tendencias marcan que debería enseñarse de manera contextualizada y a través de la resolución de problemas. No obstante, la problemática sobre el tipo de tareas y problemas que debieran proponer los profesores pareciera ser aún una dificultad por superar, y es frecuente que los estudiantes comiencen a tomar conciencia sobre – 26 II. Ponencias la importancia de las matemáticas una vez avanzados en los estudios de la carrera elegida, o al finalizar y desenvolverse en el mundo laboral. En este sentido, son numerosos los trabajos de investigación que toman las prácticas de matemáticas como objeto de estudio y las implicancias educativas que ellas tienen en los procesos de enseñanza y aprendizaje (Godino, Contreras y Font, 2006, Pochulu, 2007, Pochulu y Font, 2011, entre otros). Recientemente, también aumentó el interés sobre el tipo de tareas que los profesores de matemáticas proponen a los estudiantes, pues son consideradas clave para conseguir una enseñanza de calidad (por ejemplo, Mason & Johnston-Wilder, 2004, Tzur, Sullivan & Zaslavsky, 2008, Zaslavsky & Sullivan, 2011). Estas son el punto de partida de la actividad del alumno, la cual, a su vez, produce como resultado su aprendizaje. La investigación sobre el diseño de tareas se interesó por diferentes aspectos. Por ejemplo, Swan (2007) estudió la naturaleza y tipología de tareas; Stein, Smith, Henningsen & Silver (2000) y Rodríguez, Pochulu y Ceccarini (2011), las características que debe cumplir una tarea para ser estimulante o retadora para el alumno; Charalambus (2010), el papel que tiene el profesor en la implementación de la tarea a fin de lograr un proceso cognitivo relevante en los alumnos; Giménez, Font y Vanegas (2013), el diseño de tareas en la formación de futuros profesores de matemáticas de secundaria; Pochulu, Font y Rodríguez (2015) el análisis y diseño de tareas en profesores de profesores para promover un estilo de enseñanza acorde con los lineamientos curriculares. Con el propósito de trascender las clases habituales de matemáticas para carreras de administración, se trabajó con nuevas tecnologías, resolución de problemas y actividades de modelización, en entornos de aprendizajes que sientan las bases en escenarios de investigación, como los propone Skovmose (2012). Estas clases se caracterizaron por promover un trabajo investigativo o de indagación en los estudiantes, contraponiéndose al paradigma del ejercicio que ha dominado tradicionalmente las matemáticas en la formación de profesionales no matemáticos. A su vez, se buscó promover en los estudiantes la formulación de preguntas, la búsqueda de explicaciones, la posibilidad de explorar y explicar las propiedades matemáticas, etc. Los contenidos de matemáticas no se abordaron siguiendo el modo tradicional que solemos ver en programas de estudio. Por el contrario, se trabajaron con problemas contextualizados en donde se partió de casos particulares de los cuales se fueron construyendo conceptos más generales, con una participación activa de los estudiantes, y los profesores, mediadores de la construcción del conocimiento. – 27 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Marco teórico y metodológico Los conceptos teóricos que atraviesan el trabajo son: el de diario de clase del alumno como instrumento de evaluación, el de resolución de problemas como estrategia de enseñanza, el de escenario de investigación como forma de concebir y gestionar la clase de matemáticas en el nivel superior, y el de configuración epistémica/cognitiva como herramienta para valorar la comprensión que logran los estudiantes de un objeto matemático. Seguidamente se hace una descripción general de estos tres conceptos. Se entiende el diario de clase como un instrumento que permite recoger datos significativos sobre un proceso de enseñanza y aprendizaje, además de la reflexión sobre los mismos, su análisis y sistematización (Jurado Jiménez, 2011). Así mismo, permite recolectar opiniones, argumentos, destrezas y actitudes presentes en situaciones reales de aprendizaje, y donde es posible recuperar las discusiones espontáneas entre los estudiantes en las puestas en común iniciales (Porlán y Martín, 2000). Los diarios de clase, o bitácoras de los estudiantes, tuvieron por finalidad recuperar aspectos relacionados con la resolución de problemas y los procesos cognitivos involucrados en ella. Es complejo dar un concepto de “problema” y son numerosos los autores que han dedicado esfuerzos para definir o caracterizar el mismo, con múltiples acepciones. Al respecto, Rodríguez (2012) resalta el hecho de que: Uno define el concepto de problema para un sujeto, y no simplemente la noción de problema. Esto expresa que lo que para un individuo resulta ser un problema, bien podría no serlo para otro. Esta relatividad al sujeto es una característica inherente al concepto y a la vez empieza a poner de manifiesto la complejidad de su uso en el aula (p. 155). Debido a que la cualidad de “ser problema” es una cuestión relativa al sujeto que resuelve, esto viene a significar que frente a una primera lectura el estudiante no sabe exactamente cuál es el camino que debe seguir para resolver. Esta incertidumbre lo lleva a explorar distintas estrategias no formalizadas para acercarse a la resolución, las cuales no necesariamente son exitosas o válidas desde el punto de vista matemático. No obstante, estas estrategias, o heurísticas, son las que están presentes en el trabajo del matemático, y del propio ingeniero, cuando se encuentra ante una conjetura o problema abierto. En consecuencia, este tipo de estrategias son las que adquieren especial interés para la alfabetización matemática que se pretende instaurar en los estudiantes, intentando que las incorporen, reflexionen sobre ellas, – 28 II. Ponencias más allá del éxito que alcancen o no en la resolución y con los contenidos matemáticos que haya sido necesario considerar en la actividad (Rodríguez, 2012). Situado en la llamada Educación Matemática Crítica, como línea u enfoque teórico de la didáctica de las matemáticas, Skovsmose (2012) describe distintas tipologías de clases de matemáticas al cruzar dos dimensiones: el paradigma del ejercicio y el enfoque investigativo. Haciendo una distinción con el primero (paradigma del ejercicio), en donde se situaría la clase tradicional de matemáticas, propone el trabajo en la clase organizando proyectos que se montan sobre escenarios de investigación. Skovsmose (2012, p. 111) le da el nombre de “escenario de investigación a una situación particular que tiene la potencialidad de promover un trabajo investigativo o de indagación”en los estudiantes. Este ambiente de aprendizaje viene a contraponerse totalmente al paradigma del ejercicio que ha caracterizado tradicionalmente las clases de matemáticas. Si se tienen en cuenta los dos paradigmas que pueden dominar las clases de matemáticas: del ejercicio o de investigación y, además, se consideran como referencia contextos de la matemática pura, de la semirrealidad o situaciones de la vida real, se tendrían los siguientes ambientes de aprendizaje (enumerados del 1 al 6): Tabla 1. Ambientes de aprendizaje Formas de organización de la actividad de los estudiantes Paradigma del ejercicio Escenarios de investigación Tipo de referencia Matemáticas puras (1) (2) Semirrealidad (3) (4) Situaciones de la vida real (5) (6) Fuente: Skovsmose (2012, p. 116). Skovsmose (2012) expresa que la educación matemática se mueve solo en los ambientes (1) y (2) de la tabla 1, y sugiere moverse por los restantes. También sostiene que en los escenarios de investigación los estudiantes están al mando, pero se constituyen en tal si aceptan la invitación, la cual depende del profesor. Además,“lo que puede constituirse en un escenario de investigación para un grupo de estudiantes en una situación particular puede no convertirse en una invitación atractiva para otro grupo de estudiantes” (Skovsmose, 2012, pp. 114-115). Advierte además que un escenario de investigación debe promover en los estudiantes la formulación de preguntas, la búsqueda de explicaciones, la posibilidad de – 29 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica explorar y explicar las propiedades matemáticas, etc. Todo esto está condicionado por el tipo de problema o actividad que se les proponga y, obviamente, la gestión de la clase que realice el profesor. El enfoque ontológico y semiótico del conocimiento e instrucción matemática (EOS) que propone Godino (2000, 2003), como línea teórica y metodológica de la didáctica de las matemáticas, considera que toda práctica o actividad matemática está centrada en la resolución de problemas (en el sentido más amplio de su acepción, los cuales van desde simples ejercicios a instancias de modelación) y se pueden encontrar algunos o la totalidad de los siguientes elementos primarios: • Situaciones problema: problemas más o menos abiertos, aplicaciones extramatemáticas o intramatemáticas, ejercicios, etc. Constituyen las tareas que inducen la act ividad matemática. • Conceptos: están dados mediante definiciones o descripciones (número, punto, lado, perímetro, baricentro, etc.), técnicas o acciones del sujeto ante las tareas matemáticas (operaciones, algoritmos, técnicas de cálculo, procedimientos, etc.). • Propiedades o proposiciones: comprenden atributos de los objetos matemáticos, los que generalmente suelen darse como enunciados o reglas de validez. • Procedimientos: comprenden algoritmos, operaciones, técnicas de cálculo o modos de ejecutar determinadas acciones. • Argumentaciones: se usan para validar y explicar la resolución que se hizo de la situación problema. Pueden ser deductivas o de otro tipo, e involucran conceptos, propiedades, procedimientos o combinaciones de estos elementos. • Lenguaje: términos, expresiones, notaciones, gráficos, etc. Si bien en un texto vienen dados en forma escrita o gráfica, en el trabajo matemático pueden usarse otros registros como el oral, corporal o gestual. Además, mediante el lenguaje, sea este ordinario, natural o específico matemático, también se describen otros objetos no lingüísticos. Para el EOS, los seis objetos primarios que están presentes en una práctica matemática se relacionan entre sí formando configuraciones. Estas configuraciones (figura 1) son entendidas como las redes de objetos intervinientes y emergentes de los sistemas de prácticas y las relaciones que se establecen entre los mismos, y constituyen los elementos del significado de un objeto matemático particular. Las configuraciones pueden ser epistémicas o instruccionales si son redes de objetos institucionales (extraídas de un texto escolar, obtenidas de la clase que imparte un profesor, etc.), o cognitivas si representan redes de objetos personales (actividad de – 30 II. Ponencias los estudiantes). Tanto los sistemas de prácticas como las configuraciones se proponen como herramientas teóricas para describir los conocimientos matemáticos, en su doble versión, personal e institucional (Godino y Batanero, 1994). Figura 1. Componentes de una configuración epistémica/cognitiva Podemos advertir que en las configuraciones epistémicas/cognitivas, las situaciones-problema son las que le dan origen a la propia actividad matemática, y las que vienen a motivar el conjunto de reglas que aparecen en ella. El lenguaje, por su parte, sirve de instrumento para accionar en la actividad matemática que acontece. Los argumentos, en tanto, los entendemos como prácticas que aparecen para justificar las definiciones, procedimientos y proposiciones, las que están reguladas por el uso del lenguaje, que, por su parte, sirve de instrumento para la comunicación. Cada objeto matemático, dependiendo del nivel de análisis que se quiera hacer, puede estar compuesto por entidades de los restantes tipos. Un argumento, por ejemplo, puede poner en juego conceptos, proposiciones, procedimientos, o combinaciones entre ellos y, obviamente, está soportado por el lenguaje. El EOS concibe la comprensión básicamente como competencia y no tanto como proceso mental (Godino 2000, Font, 2011), pues sostiene que un sujeto comprende un determinado objeto matemático cuando lo usa de manera competente en diferentes prácticas. En concordancia con lo propuesto por el EOS, el proyecto de mejora para la formación inicial de profesores para el nivel secundario, Área: Matemática (INFD, 2010), introduce recomendaciones para que el futuro profesor alcance distintos grados de – 31 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica comprensión de la disciplina y cómo darse cuenta de ello. En particular, sobre los aspectos cognitivos referidos a la enseñanza de las matemáticas, dice: Comprender un objeto matemático significa haber transitado por diversas experiencias que le permitan al estudiante producir, organizar y reorganizar la red de relaciones que se deben establecer en la resolución de una situación problemática (intra y extra-matemática) que “obliga” al funcionamiento del objeto, los procedimientos o técnicas que se despliegan para resolverla, las definiciones, propiedades, argumentos que validan las acciones realizadas, todas ellas soportadas y reguladas por el lenguaje simbólico, propio de la Matemática, y la lengua natural (INFD, 2010, p. 122). Metodología y descripción de la experiencia El diseño metodológico de toda la experiencia se basó en la observación, análisis e interpretación de las prácticas operativas y discursivas realizadas por los estudiantes al resolver problemas y actividades de modelización que estuvieron centrados en dos ambientes de aprendizaje: de la semirrealidad y de situaciones de la vida real, según la clasificación que ofrece Skovsmose (2012) para los escenarios de investigación en la clase de matemáticas. Participaron de esta experiencia: • 93 estudiantes de la carrera de técnico superior en gestión y administración de las organizaciones (52 de la cohorte 2014 y 41 de la cohorte 2015) mientras cursaban matemáticas I en el Instituto de Educación Superior del Centro de la República “Dr. Ángel Diego Márquez” (Villa María, Argentina). • 30 estudiantes de la licenciatura en administración rural (23 de la cohorte 2014 y 17 de la cohorte 2015) mientras cursaban análisis matemático en la Facultad Regional Villa María de la Universidad Tecnológica Nacional (Argentina). El trabajo fue desarrollado como un estudio de caso y la investigación asumió las siguientes características: (a) interpretativa: ya que se tuvo en cuenta el sentido de las acciones de los sujetos; (b) cualitativa: puesto que el objeto de estudio no fue algo que se pudiera observar y cuantificar; (c) hermenéutica: dado que se hicieron interpretaciones de las interpretaciones que hacían los sujetos investigados (por ejemplo, las relaciones que establecían los estudiantes sobre objetos primarios que intervenían en la resolución de una tarea); (d) exploratoria: en tanto se pretendió recoger y analizar información que pudiera servir para orientar futuras investigaciones; (e) descriptiva: pues se generaron informes narrativos a partir de la investi– 32 II. Ponencias gación de campo efectuada; (f) de campo: debido a que se hizo mayoritariamente en el lugar de trabajo de los sujetos investigados; (g) etnográfica: en el sentido de que se pretendió comprender los acontecimientos tal como los interpretan los sujetos investigados, mediante una inmersión en su pensamiento y en su práctica, evitando en la medida de lo posible alterar la realidad estudiada. A su vez, la información también se obtuvo en el lugar de trabajo de los sujetos investigados. En el transcurso de los espacios curriculares involucrados en la experiencia, se les solicitó a los estudiantes que presentaran un escrito que reuniera sus mejores producciones (portfolio), con la intención de mostrar lo que habían aprendido en matemáticas. Presentaron cuatro trabajos, los cuales se enfocaron en grandes ejes temáticos: modelos funcionales, ecuaciones y sistemas de ecuaciones, problemas de optimización, integrales, entre otros. Además de los estudiantes, participaron de la experiencia tres profesoras de matemáticas que estaban a cargo de los trabajos prácticos, y un coordinador general del módulo de matemáticas quien cumplió la función de docente investigador. En cada uno de los cursos se trabajó con diferentes problemas montados en escenarios de investigación. Esto es, los problemas propuestos no fueron los mismos para todos los grupos ni el tiempo asignado para la resolución. Así mismo, las tres profesoras responsables de los trabajos prácticos destinaron un espacio de tiempo, durante las primeras clases, para trabajar con las narrativas que se les pedía realizar a los estudiantes en los diarios de clase, con la finalidad de introducirlos en el estilo de escritura. Esto llevó a una interacción entre ellos, solicitando mayor información sobre aspectos que no quedaron claros o que requerían ser profundizados. Para los porfolios que presentaron los estudiantes (cuatro en total), se les pidió que escogieran algunas resoluciones de problemas de los trabajos prácticos que respondieran a ciertas condiciones, tales como: • El problema que involucró mayor cantidad de estrategias, • El problema que involucró muchos intentos de resolución y no pudo ser culminado, • El mejor problema que se resolvió de manera individual, • El mejor problema que se resolvió en grupo, • El problema que muestra que se sabe muchas cosas de matemáticas. Para el cierre de cada trabajo que debieron presentar (los cuales recuperaban de los diarios de clase), se les solicitó que hicieran algunas reflexiones y comentarios, de acuerdo con pautas establecidas, como, por ejemplo, lo que no les gustó, lo que – 33 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica les resultó difícil y lo que más les agradó del problema; lo que aprendieron matemáticamente con el problema y lo que consideraban que no les había quedado claro aún; las explicaciones, comentarios o preguntas que hizo el docente o un/a compañero/a que le ayudaron a comprender alguna idea matemática. Se les expresó a los estudiantes que sus trabajos (porfolios) serían valorados en términos de los siguientes criterios: • Riqueza de estrategias utilizadas en la resolución de un problema y el análisis matemático efectuado en torno a ellas. • Uso apropiado de propiedades, conceptos, procedimientos y lenguaje matemático en las explicaciones y reflexiones. • Claridad en las reflexiones hechas en torno al propio aprendizaje matemático alcanzado con la resolución del problema. • Claridad en la escritura y forma de comunicar la información. Para que la narrativa se convirtiera en un instrumento de aprendizaje, tanto para el profesor como para los estudiantes, fue necesario hacer devoluciones permitiendo su reescritura. Eso posibilitó que el estudiante pudiera mejorar sus competencias para: • Reconocer, describir, organizar y analizar los elementos constitutivos de un problema para idear estrategias que permitan obtener, de forma razonada, una solución contrastada y acorde con ciertos criterios preestablecidos. • Interpretar y expresar con claridad y precisión informaciones, datos y argumentaciones. Además, se hizo una coevaluación, la cual sirvió de guía para los estudiantes en lo que hace a la narrativa que debían entregar, y para los profesores en cuanto a valorar los objetos matemáticos que se ponían en juego. A través de las narrativas realizadas por los estudiantes se pudo estructurar una primera configuración cognitiva, la cual puso en relieve el modo en que se articulaban con la situación problema, los conceptos, definiciones, propiedades, procedimientos, algoritmos y técnicas, mediante procesos de argumentación, en los cuales intervenían diferentes representaciones del lenguaje. Con la devolución de los trabajos y teniendo en cuenta la configuración cognitiva estructurada, se hacían preguntas y comentarios para mejorar las redes de relaciones entre los objetos primarios intervinientes. Esto permitió elaborar una segunda configuración cognitiva, la cual, al ser comparada con la primera configuración cognitiva y con la configura- – 34 II. Ponencias ción epistémica de referencia, daba evidencias de los avances alcanzados y del grado de comprensión logrado por el estudiante. A modo de ejemplos, se transcriben solo seis problemas propuestos a los estudiantes para que se advierta las características de los mismos. Es de destacar que los estudiantes no disponían de los conocimientos previos para su resolución, sino, más bien, a través de diferentes acercamientos intuitivos que hacían se lograba hacer emerger el conocimiento necesario para el mismo mediante una gestión de la clase por parte de los profesores en interacción con los grupos. Problema 1 Escoger tres productos que tengan envases diferentes (se entiende por envases diferentes, por ejemplo, al de una lata de conserva, una caja de arroz, una caja de leche, etc.) Analizar y fundamentar si el diseño del envase logra tener el volumen establecido minimizando los costos de material utilizado. Problema 2 Mostrar y fundamentar, mediante un estudio matemático, la forma óptima de sembrar cereales, oleaginosas, legumbres, hortalizas o frutales (elegir solo uno) para que el rendimiento por hectárea sea máximo. Nota: No se trata de contar la información que se buscó en internet, sino más bien, mostrar un trabajo matemático que ponga en evidencia que cierta distribución de las plantas es la óptima para lograr la mayor producción por hectárea. Problema 3 Un señor compró un campo en la zona serrana de Córdoba, a muy buen precio, y pagó US$ 13.140. Pasado un tiempo, fracciona el campo y se queda con 73 hectáreas para dedicarse a la cría de caballos de carreras. Si en la venta recuperó lo pagado por todo el campo y obtuvo una ganancia de US$ 6 por cada hectárea que vendió, con respecto al precio de compra, ¿es posible determinar cuántas hectáreas de campo compró? ¿Tiene solución única el problema? ¿Es posible encontrar un modelo matemático que describa la situación anterior? Justifica tus respuestas. – 35 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Problema 4 Analizar y fundamentar en qué momento es óptimo vender o faenar un animal destinado a producción de carne para que las utilidades sean máximas. Problema 5 En diferentes páginas de internet se brinda información para quienes quieran tomar la Ruta 40 y se advierte acerca de los controles fitosanitarios. En realidad, el control fitosanitario se hace para controlar los insectos que afectan cultivos frutihortícolas, en particular la Mosca del Mediterráneo (Ceratitis capitata). Esta mosca de la fruta está considerada por los especialistas como la más devastadora y perjudicial de todas las plagas conocidas por el hombre en los campos de cultivo, principalmente de donde salen las frutas y hortalizas más demandadas por los mercados. La sola presencia de este insecto en cualquier zona frutícola, si no se adoptan las medidas de control de manera oportuna, ocasiona grandes pérdidas por los daños directos e indirectos que causa a las frutas y economía de los productores. No obstante ello, llama la atención que algunos foristas expresen que pudieron atravesar estos controles sin que les quitaran la fruta que transportaban. ¡Aquí inicia nuestro problema! Si se hubiese ingresado una fruta infestada por la Mosca del Mediterráneo, ¿cuál sería la dinámica poblacional de estos individuos? ¿Qué grado de relevancia tendría este hecho para el control de la Mosca del Mediterráneo en la Provincia de Mendoza? Problema 6 En la página oficial del Ministerio de Educación perteneciente al Gobierno de la Provincia de Córdoba, cada agente puede descargar el Recibo Digital, y al hacerlo se encuentra con el anuncio: “El gobierno provincial confecciona aproximadamente 200.000 recibos normales y 50.000 de incentivos docente + planillas y demás informes en total de 380.000 hojas y 450.000 impresiones mensuales equivalentes a 47 árboles”. Si analizamos el texto de este anuncio, podemos ver que se justifica, de alguna manera, el hecho de estar emitiendo los recibos en formato digital, pues el papel que insumen sería el equivalente a 47 árboles. Ahora bien, ¿es adecuada la estimación de que se evita talar 47 árboles al emitir los recibos en formato digital? ¿Qué modelo matemático está detrás de este cálculo? – 36 II. Ponencias Análisis de la experiencia A modo de ejemplo, transcribimos un fragmento de una narrativa correspondiente al problema 4 para ejemplificar el estilo de escrito que solicitamos a los estudiantes. Destacamos que cada trabajo de los estudiantes (4 en total para cada uno de ellos) tiene no menos de 18 páginas y hasta un máximo de 40. Para este problema el estudiante recurrió a una base de datos extraída de un trabajo de investigación que estudia el crecimiento de pollos parrilleros ante diferentes tipos de alimentos balanceados. Con los datos obtenidos hizo diferentes ajustes funcionales y gráficas (que omitimos en la transcripción del episodio), con sus correspondientes lecturas e interpretaciones. Analizando los dos modelos cuadráticos sobre el peso vivo y el consumo por semana de alimento que desarrolla el Pollo Broiler Ross 308, nos arrojan la información sobre lo que podría acontecer en un futuro. De acuerdo con el gráfico de dispersión sobre el desarrollo del peso vivo del pollo, el mismo nos está diciendo que irá constantemente en aumento, pues nos quedó graficada una parábola con ramas hacia arriba. Mientras que para el consumo por semana de alimento, nos arroja una parábola con ramas hacia abajo. Esto nos permite deducir que a medida que pasa el tiempo comenzará a descender lo que consumen en alimentos los pollos Broiler Ross 308. Lo mencionado anteriormente sobre el comportamiento de la curva del consumo de alimento es poco razonable, porque según investigaciones que se han efectuado se recomienda que se sacrifiquen los pollos de esta raza a las 6 semanas, lo que es igual a 42 días de edad. Acorde con lo leído en los apuntes tomados como raíz de la información, los mismos indican que justamente el pollo Broiler Ross luego de alcanzada esta edad, sigue consumiendo una cantidad de alimento considerable, lo que significa que el consumo de alimento no disminuye, pero se pone en muestra que según esta raza que se usó en este tipo de producción se ha logrado evaluar los efectos de una edad de sacrificio óptima del pollo debido a los índices de factores técnicos y económicos, incluyendo la eficiencia de la producción y los costos ambientales, el bienestar de las aves y la calidad y rendimiento de la carne de pechuga en la línea pollos Broiler Ross 308 sobre otras razas del mercado. En el gráfico que aparece a continuación se puede observar el crecimiento logístico del pollo con relación a la edad en semanas y los gramos del mismo […]. – 37 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Este gráfico de crecimiento logístico hecho con los datos de la tabla 1 (figura 1) podemos asumir que el peso promedio del pollo Broirler Ross 308 se estabiliza aproximadamente en 3600 gramos. Esto no significa que en la realidad se comporte de esta manera. Nuestro objetivo fue encontrar un modelo funcional que mejor se adapte y represente la situación real y los comportamientos que siguen las variables analizadas. Es allí donde se llegó al supuesto de que la función polinómica de que pase por esos n + 1 puntos y que tengan el menor grado posible fue la más considerable para trabajar. Este polinomio que pasa por varios puntos determinados se llama un polinomio de interpolación. Hemos probado funciones: exponenciales (gráfico 5), potencial (gráfico 6) y polinómicas de tercer orden (gráfico 7) que se adaptaban, pero se determinó por elección para ambos casos funciones polinómicas de segundo orden, ya que estas se aproximaban bastante a una R2 = 1 y no variaba de una manera considerable con una función de tercer orden […]. Cabe destacar aquí que a medida que el orden de la función aumenta se ajusta cada vez más a los puntos de interpolación, lo cual no fue necesario ya que con una función de segundo orden se puede explicar de manera sencilla dicho problema […]. Sobre cada narrativa realizada por los estudiantes fuimos marcando los objetos primarios que conforman una configuración cognitiva, y la red de relaciones que se establecían entre ellos. La comparación de esta configuración cognitiva con una epistémica nos permitía hacer señalamientos a los estudiantes para que mejoraran sus narraciones y lograran articular objetos primarios que no tuvieron en cuenta inicialmente. Esto debió hacerse de esta manera, pues los primeros bocetos de los diarios de clase mostraban que los estudiantes tendían a relatar de manera escueta solo el camino exitoso de resolución y carente de reflexiones sobre el proceso cognitivo llevado a cabo. Cabe aclarar que esta situación ya anticipábamos que así ocurriría y por tal razón se planificaron actividades referidas a la escritura de los diarios. Frente al tipo de problemas (la mayoría carente de datos puntuales, con consignas deliberadamente abiertas o ambiguas) los estudiantes buscaban inicialmente encontrar rápidamente una solución y fue necesario remarcar que lo más importante no era “la respuesta”, sino el proceso seguido y las reflexiones que harían sobre el mismo. Incluso se presentaron casos en donde no arribaron a una respuesta adecuada y, en consecuencia, se resistían a hacer una narrativa de las estrategias puestas en juego, argumentando que no tenía sentido hacerlo cuando no habían encontrado solución alguna. – 38 II. Ponencias De todos modos, los estudiantes lograron trascender esta problemática y rescataron cuestiones positivas de la experiencia. En casi la totalidad de las narraciones hechas por los estudiantes fue necesario hacer señalamientos para que se completaran los trabajos, pues eran muy sucintas las explicaciones y reflexiones referidas a los caminos no exitosos, o los que no llevaron a la solución del problema, y el motivo por el cual eran abandonados. Esto aconteció en los dos primeros trabajos, no así con el tercero y cuarto, en donde se dominaba la técnica de escritura y se había entendido lo relevante que resultaba remarcar propiedades, procedimientos, conceptos, definiciones, diferentes usos de lenguaje, etc. No obstante, la experiencia llevada a cabo muestra que los estudiantes también hicieron mejoras significativas en sus habilidades relativas a la cooperación, el intercambio y el trabajo en grupo, como también en el desarrollo de sus competencias comunicativas y en resolución de problemas. Si bien se torna complejo mostrar evidencias de la evolución de todo el progreso que alcanzaron los estudiantes —pues surge del análisis hecho de los diarios de clase— esto se advierte en sus reflexiones y comentarios. Un ejemplo de ello se transparenta en los siguientes recortes de las reflexiones hechas en las narrativas. Estudiante A: con respecto a este espacio curricular, debo decir que mis conocimientos de matemáticas son muy básicos, y que pensaba que solamente se podía enseñar matemáticas a través de fórmulas (conceptual y prácticamente). Si bien nunca había tenido una experiencia así en cuanto a esta disciplina, estoy sorprendido; en un principio no me gustó nada debido a mi carencia de conocimientos en la materia, hasta que empecé a comprender algunos conceptos. Si bien no he aprendido lo que yo quería (ya que mis conocimientos son muy escasos), este método me facilitó las cosas para poder comprender conceptos que antes no tenía claro. Ni siquiera sabía que desde dos tablas hechas en Excel podía realizar un gráfico y que este me daría luego una fórmula que podría aplicar para resolver problemas básicos. Experiencias como las que tuve con Geogebra (por ejemplo) también fueron muy enriquecedoras, porque eso me permitió interpretar gráficos que antes no hubiese podido leer. Estudiante B: esta metodología me permitió ser reflexivo conmigo mismo: pensar detenidamente a las matemáticas con la finalidad de sacar conclusiones. Determinar que hay maneras más reales de hacer matemáticas, de contextualizar un problema sin necesidad de utilizar como recurso el solo hecho de hacer ejercicios matemáticos a repetición y sin saber el POR QUÉ ni el CÓMO llegamos al resultado esperado o correcto. – 39 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Comprender también que estamos rodeados de situaciones cotidianas, que necesitan este análisis matemático, como también preguntarse y repreguntarse cuál será el camino correcto, la metodología necesaria para llegar a tal fin. Estudiante C: a modo de cierre puedo decir que este espacio curricular me pareció muy interesante, en principio por el planteo, que apunta a la resolución de problemas reales y hace más fácil su interpretación para los que no somos “matemáticos”, y por otra parte porque me permitió comenzar a analizar funciones en EXCEL (solo lo usaba como hoja de cálculos) y descubrir Geogebra con su gran capacidad y muy aplicable en ámbito educativo. Otro de los aspectos positivos es que con el transcurso de las clases fuimos refrescando los conocimientos adquiridos en nuestro paso por la escuela secundaria (hace mucho tiempo) y terminando de entender cuestiones como las derivadas, que nunca había entendido a cabalidad, porque no me lo habían explicado claramente. El ejercicio paso a paso para obtenerla y la realización de sus gráficos logró el objetivo. Como aspecto negativo, creo que el corto tiempo (un cuatrimestre) para desarrollar los temas, junto a la presión de otras tres materias, más nuestros trabajos en las escuelas, etc., atentan contra la posibilidad de sacarles más provecho a los profesores. Finalmente, me queda agradecer a mis compañeros que en muchas ocasiones aportaron a la resolución de problemas, con alguna mirada distinta, y a los profesores que nos guiaron y aportaron un enorme bagaje de conocimientos y nos animaron a plantear las matemáticas de una manera que esté más al alcance de todos. En todas las narrativas aparecen reflexiones relevantes referidas al propio aprendizaje matemático logrado. Como ejemplo de esta situación, se transcriben parte de los comentarios hechos por dos estudiantes cuando resolvieron un problema referido a la validez matemática que tienen los algoritmos de multiplicación que usaban los romanos y los egipcios, al no emplear un sistema de numeración posicional como el actual. Estudiante D: esta experiencia me gustó mucho. Hay varias razones. En primer lugar me sirvió para aprender otros métodos de multiplicación en donde no requiero saber todas las tablas sino solamente la del dos, saber dividir por dos y obviamente sumar. En segundo lugar, aprendí también cómo es una escritura binaria, y nunca me hubiera imaginado que estaba encubierta en este método. Como tercer punto me gustó trabajar con esta actividad porque tuvimos que interpretar la información – 40 II. Ponencias solos y entenderla. El grupo me gusta también, trabajamos bien todos y formamos un buen equipo, es lo que personalmente creo. Estudiante E: Me gustó el problema ya que me informé acerca de cómo se empleaba y aplicaba la matemática, tanto en la antigüedad como en las diversas civilizaciones. Además, pude hacer un repaso y ver nuevamente de qué tratan los sistemas binarios. Conclusiones Si disponemos de buenos problemas que puedan llevar a los estudiantes a estar en un escenario de investigación como lo plantea Skovsmose (2012), y trabajamos con técnicas de narrativas para recuperar elementos primarios de un objeto matemático, las cuales contemplen aspectos cognitivos y metacognitivos, podremos valorar la comprensión que alcanzaron sobre los objetos matemáticos involucrados. En este ambiente de aprendizaje tendremos que analizar el modo en que cada estudiante produjo, organizó y reorganizó la red de relaciones que se establecen en la resolución de una situación problemática que obliga al funcionamiento del objeto matemático, la cual pone en juego los procedimientos, técnicas o algoritmos que son necesarios, los conceptos, definiciones, propiedades y argumentos que validan las acciones realizadas, todas ellas soportadas y reguladas por elementos lingüísticos (simbólicos o de la lengua natural). La organización de estos elementos primarios de un objeto matemático constituye una configuración cognitiva, de acuerdo con Godino, Batanero y Font (2007), y da cuenta de la comprensión alcanzada por un estudiante, de acuerdo con INFD (2010). Así mismo, el trabajo con resolución de problemas y en escenarios de investigación pudo mostrar tanto a profesores como a estudiantes que existen otras maneras de trabajar y hacer matemáticas en el aula. Esta modalidad de trabajo está más próxima a los campos profesionales de las carreras en las que se inscriben los estudiantes, y no se descuidaron los contenidos centrales que suelen ser preocupación de los profesores de las carreras de administración. No obstante, el modo de trabajo ofrece resistencias para aquellos estudiantes que se sienten más cómodos en ambientes tradicionales de enseñanza, y no en los que se les demanda un mayor protagonismo, búsqueda de información en diferentes fuentes, empleo de estrategias no habituales para la resolución de problemas, trabajo colaborativo en equipo, exposición oral de lo realizado, necesidad de validar argumentos, etc. – 41 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Cabe remarcar que el diario de clase como instrumento de evaluación demanda un gran esfuerzo por parte de los profesores. Resulta laborioso su análisis, más aún cuando se trabaja con grandes números de estudiantes, y donde no es posible demorar demasiado las devoluciones para hacer los ajustes pertinentes de los procesos de enseñanza y aprendizaje involucrados. A su vez, resulta dificultoso instaurarlo inicialmente en las clases de matemáticas, pues los estudiantes y profesores no tienen experiencias previas sobre narrativas de procesos cognitivos y metacognitivos propios seguidos en la resolución de problemas. Es de destacar que las narrativas son un instrumento muy valioso y útil para valorar la comprensión alcanzada por los estudiantes, pero tiene como fuertes detractores a los propios profesores y estudiantes. Los profesores porque no conciben que se pueda evaluar a través de otros formatos que no sean los exámenes parciales y finales (evaluaciones de producto) que contienen una serie de problemas y preguntas para ser desarrolladas, generalmente por escrito, en un tiempo acotado y al final del proceso de enseñanza y aprendizaje. Los estudiantes porque les demanda un mayor esfuerzo intelectual y se contrapone al formato que critican, pero al que están acostumbrados (evaluaciones tradicionales). El desafío está en intentar trabajar de un modo diferente en la clase de matemáticas y, con certeza, se obtienen resultados distintos. – 42 II. Ponencias Referencias Charalambous, C. (2010). Mathematical knowledge for teaching and tasks. Journal of Teacher Education, 60(1-2), 21-34. Font, V. (2011). Las funciones y la competencia disciplinar en la formación docente matemática. UNO, 56, 86-94. Giménez, J., Font, V., & Vanegas, Y. (2013). Designing Professional Tasks for Didactical Analysis as a research process. En C. Margolinas (Ed.), Task Design in Mathematics Education (pp. 581-590). Oxford, England: Proceedings of ICMI Study 22. Godino, J. (2000). Significado y comprensión en matemáticas. UNO, 25, 77-87. Godino, J. (2003).Teoría de las funciones semióticas. Un enfoque ontológico-semiótico de la cognición e instrucción matemática. Granada, España: Departamento de Didáctica de la Matemática de la UG. Godino, J. y Batanero, C. (1994). 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En los últimos años se ha venido fortaleciendo la idea del trabajo con la utilización e implementación de software libre y herramientas de colaboración, disponibles a cualquiera que desee utilizarlas. En este ámbito cobra fuerza la utilización de escenarios que utilizan la realidad aumentada (AR), puesto que hacen visible una realidad que podría ser imposible de ser apreciada en un ambiente controlado, como explosiones, disparos, vertimiento de fluidos, entre otros ejemplos. En nuestro campo del saber como lo es la formación naval militar, se han venido realizando desarrollos en materia de modelación tridimensional de todo tipo de elementos propios del escenario marinero, como son buques, armamento naval, nudos, maniobras, etc. Estos modelos fueron desarrollados en Autodesk 3d Studio Max, en la versión 9, texturizados con los colores más acercados – 45 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica a su realidad y situados en el espacio real en que el estudiante los encontrará, una vez cumpla con su etapa de traslado a bordo de las unidades a flote de la Armada Nacional. En lo referente a la visualización de los modelos se utiliza un visor público llamado BuidAR, desarrollado por HIT Lab NZ. Este visor es una herramienta libre disponible para fines académicos, y aunque presenta algunas limitaciones como la de presentación de videos y animaciones, es muy útil en la visualización de contenidos en 3D. Los diferentes elementos diseñados y construidos para las asignaturas de ciencias básicas álgebra lineal, geometría y matemáticas, hacen parte del componente teórico en la acción de formación de los estudiantes grumetes de segundo año, en las especialidades de electrónica, armas navales y comunicaciones electromagnéticas, y se constituyen en un banco de recursos disponibles en el que hacen que el proceso de formación vaya más allá de una sesión magistral y se convierta en un proceso dinámico en el que los estudiantes pueden aportar en el conocimiento adquirido. Palabras clave: álgebra, e-Learning, geometría, realidad aumentada, tridimensionalidad, vectores. Abstract The technological resources, be it computers, cell phones, digital dashboards, calculators and all kinds of software and websites are increasingly becoming part of the areas of daily life, bringing its benefits to the training of our students, if schools and training centers concerned. In recent years it has been strengthening the idea of working with the use and implementation of open source software and collaboration tools available to anyone who wishes to use them. In this field, gaining strength using scenarios using augmented reality (AR), since they make visible a reality that may be impossible to be appreciated in a controlled environment, such as explosions, fire, fluid management among other examples. In our field know how is the naval training, have been ongoing developments in three-dimensional modeling of all kinds of marine stage elements, such as ships, naval weapons, knots, maneuvers, etc. These models were developed in Autodesk 3d Studio Max, in version 9, textured with colors actually approached her and placed in real space in which the student will find, once fulfill its transfer stage aboard afloat units of the Navy. Regarding the display of the models using a public viewer called BuidAR developed by HIT Lab NZ. This viewer is a free tool available for academic purposes, and although it has – 46 II. Ponencias some limitations such as the presentation of videos and animations, is very useful in displaying 3D content. The various components designed and built for the subjects of Mathematics Basic Linear Algebra, geometry and are part of the theoretical component of the training program of the Grumetes sophomores, in the fields of electronics, naval weapons and electromagnetic communications, and they constitute a bank of resources available that make the process of training beyond a master class, and it becomes a dynamic process in which students can bring to the knowledge gained. Keywords: algebra, augmented reality, dimensionality, e-Learning, geometry, vectors. Introducción El proceso de formación está inmerso en un escenario cambiante, en el cual se evidencian todo tipo de actores, técnicas y procesos que de una u otra manera lo fortalecen, permitiendo que todos los actores construyan conocimiento a la luz de unas teorías válidas. En la experiencia de extender el aula y laboratorios mediante la realidad aumentada y recursos de base tecnológica, encontramos que se conjugan elementos (plugs) reconocedores de patrones, programas generadores de elementos en tercera dimensión y cámaras que posibilitan la adquisición de patrones, los cuales permiten ubicar los elementos digitalizados. En el campo de la enseñanza de las ciencias básicas se necesita tener en cuenta un alto nivel de abstracción para imaginar cómo se representan los procesos de movimientos vectoriales, tiros parabólicos y objetos de la geometría, entre otros procesos, a fin de comprender aún más los conceptos dados teóricamente en el aula. En este contexto, la implementación de todo tipo de materiales educativos computarizados con fines educativos aporta grandes fortalezas al rendimiento académico de los estudiantes, pues les permite desarrollar el pensamiento lógico matemático aplicable en su campo de formación específica. De igual manera, la educación es un proceso que ha estado presente desde los inicios de la historia humana, en el compartir experiencias, el aprendizaje de nuevos métodos o el quehacer cotidiano. Con la aparición de las tecnologías de la información y las comunicaciones (TIC) este proceso se ha potenciado, ya que se han creado nuevos contextos de aprendizaje (redes sociales en internet, multimedia, telefonía celular, etc.), que anteriormente – 47 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica no existían, y se han fortalecido los existentes de forma tal que personas que antes no tenían acceso a estos contextos ahora forman parte de ellos. Varios autores coinciden en que algunas de las razones por las que el adulto participa de forma más activa y protagónica en la educación son: la masificación de las TIC, la mayor incorporación del adulto al sistema educativo formal, lo atractivo de los contenidos tanto a la vista como al oído, entre otros; permitiendo así extender el aula tradicional al hogar, salas de entretenimiento y juegos especializados o simuladores. El propósito de este trabajo consiste en dar a conocer los diversos elementos o abstracciones de las matemáticas, el álgebra lineal y la geometría, que han diseñado en 3D y mediados por la realidad aumentada, para fortalecer o documentar el proceso dado en las clases de manera magistral. Contenido Herramientas computacionales Las herramientas computacionales que utilizan internet y todas las bondades de las redes y bases de datos son cada vez más el soporte de todo proceso de formación, sin distingo de lugar ni distancia. De igual manera, su uso en el proceso aprendizaje - enseñanza ha permitido la implementación de herramientas de apoyo virtual con soporte pedagógico sobre casi todas las áreas del conocimiento. En este campo, diversos autores (Rusk, Resnick & Maloney, 2007), coinciden en afirmar que la comunicación efectiva entre los estudiantes y los contenidos (campo del saber) requiere hoy día, para ser creativa y persuasiva, la escogencia y manipulación de los mismos tipos de medios que estos entornos de programación ponen al alcance de los estudiantes. De igual manera, se espera que conforme se gana experiencia con el marcado uso de estos medios, los estudiantes se vuelvan más perceptivos y críticos en el análisis de los casos que se les presentan en su mundo académico. En este nivel de crítica que alcanzan los estudiantes es donde realmente se potencian las operaciones mentales propias de un verdadero aprendizaje basado en el saber, conocer y ser; aprendizajes que, mediados con la ayuda de tecnologías, cada día van cobrando mayor importancia en una sociedad automatizada. En este escenario, el estudio de las distintas teorías de aprendizaje cobra vital importancia en el potenciamiento de la aprehensión del conocimiento impartido a través de los medios educativos, o del uso de cualquier mediador instrumental; en este caso, de la realidad aumentada. Estas teorías presentan como característica esencial el estudio de nuevos elementos en las redes cognitivas, basados tanto en experiencias previas como en la adqui– 48 II. Ponencias sición de habilidades en el razonamiento y en la adquisición de conceptos. Uno de los mecanismos para la apropiación de los objetos de aprendizaje fue creado en el año 1996, y se denominó el Comité de Estándares de Tecnologías de la Enseñanza (Learning Technology Standards Committee, LTSC), por parte del Instituto de Ingenieros Electricistas y Electrónicos (The Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE). Estos estándares permiten normalizar la interoperabilidad entre las tecnologías educativas de empresas, universidades y organizaciones de todo el mundo, bajo la concepción de reutilización de objetos virtuales de aprendizaje, utilizando metadatos. Sin embargo, esta representación no es del todo congruente con la lógica de descripciones ontológicas que faciliten la labor de distribución y localización de contenidos, junto a la construcción de unidades didácticas agregadas a partir de otras más básicas. La inclusión de estos esquemas más avanzados en materia de construcción de unidades didácticas, muestra a los beneficiarios de todo proceso educativo una gran cantidad de material mucho más rico en contenido mediático que el que se observa en la actualidad en portales de tele-aprendizaje. De igual manera, se evidencian a través de la sensibilización mediante la hipermedia, característica básica de los ambientes dirigidos a la web 2.0, los cuales permiten que el usuario explore la información o contenidos de acuerdo con sus necesidades o ritmo de aprendizaje. Las incorporaciones didácticas realizadas en 3D y su interacción con el estudiante mediante la realidad aumentada harán de la presentación de contenidos, herramientas mucho más efectivas en el proceso educativo de los estudiantes grumetes. Esto implicaría además una activa participación por parte de los beneficiarios de los aplicativos, como lo son los estudiantes, quienes darían los lineamientos (diseño, construcción, organización, etc.) para la conformación de herramientas válidas de mayor efectividad cognoscitiva. Las ciencias básicas y sus representaciones Las ciencias básicas en general necesitan un alto componente de representación de los conceptos para dominarlos. En los contenidos relacionados con los procesos sobre espacios vectoriales tratados con la óptica de la realidad aumentada tendrá los componentes siguientes: – 49 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica • Teorías sobre los espacios vectoriales. • Representación de los elementos en tercera dimensión. • Elaboración de patrones (reconocimiento). • Utilización de visores de realidad aumentada. • Para estos casos, se explicará cada uno de los actores de este proceso de representación. Espacios vectoriales La noción de espacio vectorial se utiliza para nombrar la estructura matemática que se crea a partir de un conjunto no vacío y que cumple con diversos requisitos y propiedades iniciales. Esta estructura surge mediante una operación de suma (interna al conjunto) y una operación de producto entre dicho conjunto y un cuerpo. La definición clásica de vectores define un vector como aquella cantidad que cumple con las siguientes características: a. Tiene magnitud y denota el tamaño del vector. Está dada por la medición que se hace desde el punto de aplicación hasta el extremo del vector (ver la figura 1). Figura 1. Magnitud de un vector b. Dirección. La dirección del vector hace referencia al plano en el que se encuentra ubicado, y lo constituye la línea de acción sobre la cual actúa. Para este caso se indica el ángulo con respecto a un eje (por ejemplo, la horizontal, vertical, diagonal, etc.) Figura 2. Dirección de un vector – 50 II. Ponencias c. Sentido. Como se aprecia en la figura 3, este hace referencia a la punta hacia donde se dirige el vector. Tendrá un sentido todo vector, y su opuesto si este es negativo (ver la figura 3). Figura 3. Sentido de un vector Para el caso de la presentación de los vectores en la realidad aumentada se deben tener en cuenta las características propias de los vectores, todas vez que son las partes las que denotan la presencia válida de un elemento de este tipo (vector). Figura 4. Modelación en 3D Studio Fuente: Elaboración propia. Representación de elementos en tercera dimensión El término gráficos 3D por computadora o por ordenador (3D Computer Graphics) se refiere a trabajos de arte gráfico que fueron creados con ayuda de computadoras y programas especiales 3D. En general, el término puede referirse también al proceso de crear dichos gráficos, o el campo de estudio de técnicas y tecnología relacionadas con los gráficos 3D. Un gráfico 3D difiere de uno 2D principalmente por la forma en que ha sido generado. Este tipo de gráficos se origina mediante un proceso de cálculos matemáticos sobre entidades geométricas tridimensionales producidas en un ordenador o computador, y cuyo propósito es conseguir una proyección visual en dos dimensiones para ser mostrada en una pantalla o impresa en papel. – 51 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica En general, el arte de los gráficos 3D es similar a la escultura o la fotografía, mientras que el arte de los gráficos 2D es análogo a la pintura. En los programas de gráficos por computador esta distinción es a veces difusa: algunas aplicaciones 2D utilizan técnicas 3D para alcanzar ciertos efectos como iluminación, mientras que algunas aplicaciones 3D primarias hacen uso de técnicas 2D. El proceso de creación de gráficos 3D por computador puede dividirse en estas tres fases básicas: • Modelado. • Composición de la escena. • Rénder. Figura 5. Observación en todos los planos Fuente: elaboración propia. Seguimiento de patrones Como patrón se puede catalogar el elemento que será seguido por el software, y que en él se desplegará la información que se ha programado que contenga. El estudio del seguimiento de patrones mediante programas de cómputo es ampliamente estudiado en el caso de los simuladores y los sistemas expertos, toda vez que su importancia radica en la ubicación en tiempo real, en ambientes controlados inicialmente para después ser utilizados en ambientes no controlados. En el caso militar sus aplicaciones se extienden a la tripulación de naves (aviones, submarinos, barcos, carros), guiados en planos virtuales, hacia escenarios digitalizados, mediante ubicación geo-espacial. En el caso de las cámaras digitales observamos que existen cámaras que detectan el componente facial, el cual permite observar los actores de una escena. – 52 II. Ponencias Figura 6. Detección de patrones Fuente: elaboración propia. En el caso médico o de estudio de pacientes, los signos vitales son ingresados en un computador y mediante seguimientos de operaciones se realizan procedimientos en los que se tendrá mucho mayor éxito y, lo más importante, con un mínimo error tolerable. Para el caso educativo en la Escuela Naval de Suboficiales A.R.C. “Barranquilla”, que es en el que se encuentran inmersos estos trabajos, se modelan elementos que son difícilmente apreciables en la realidad, por su complejidad, como son figuras geométricas, vectores, parábolas, entre otros modelos. Tiros parabólicos, movimiento de partículas, vistas de campos magnéticos, representación de gases y vapores, entre otros, podrán ser representados con la calidad y duración de la realidad observable. En este trabajo de investigación se implementan patrones que permitirán la visibilidad de objetos modelados en el computador; patrones creados de la propia autoría de los investigadores y estudiantes grumetes de las especialidades en radares, electrónica y tecnología naviera. Fase de diseño de prototipos en 3D En cada uno de los casos se han efectuado las mediciones de los elementos digitalizados, al tiempo que nos hemos apoyado en las experiencias de los docentes que han estado embarcados y que tienen la experiencia profesional de la asignatura. Las texturas de las superficies también se ponen lo más cercanas a la realidad, establecidas como mapas de bits o texturas. – 53 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Figura 7. Modelos de vectores Fuente: elaboración propia. Figura 8. Modelos de gráficos de ondas Fuente: elaboración propia. Figura 9. Modelo de toroide Fuente: elaboración propia. Figura 10. Estudiantes configurando la cámara de video Fuente: elaboración propia. – 54 II. Ponencias Utilización de visores de realidad aumentada Actualmente se encuentran disponibles una gran cantidad de visores de realidad aumentada, que pueden utilizarse con fines educativos. Estos son poderosos algoritmos que permiten la visibilidad de objetos diseñados en programas de cómputo, a través de escenarios que utilizan la cámara del computador. Existen diferentes tipos de visores, algunos en línea y otros descargables y configurables para el muestreo de diversos objetos, los cuales pudieran conformar libros digitales aumentados, y otros que permiten la visualización de videos y otros elementos de mayor complejidad. Para este caso se crearon patrones propios que permitieron la ubicación de diferentes objetos, y se pudo construir un texto que permitía relacionar los modelos tridimensionales con los elementos teóricos explicados en los manuales. Estos modelos fueron creados con el aplicativo mkpatt disponible en internet bajo licencia de software libre. Figura 11. Patrones creados de la realidad aumentada para configurar los actores Fuente: elaboración propia. Para la visualización de los modelos en estas experiencias se utilizó BuildAr. BuildAR trabaja con modelos 3D que pueden ser fabricados mediante programas como 3Dmax, Rhinoceros o similares que permitan exportar la extensión a .3DS. El programa reconoce el códec o pattern, a través de la cámara web, y lo vincula a un modelo 3D o un video superponiendo el punto de vista reconocido con ellos a través de capas, generando en la pantalla la integración de la realidad con el modelo virtual en tiempo real. Los códec o patterns son cuadrados de imágenes, las cuales pueden ser figuras en blanco y negro o mapa de bit en color, enmarcadas de negro. Ya que el programa reconoce los bordes del marco en una primera etapa y luego vincula la figura o imagen que se encuentra dentro. BuildAR tiene dentro de la barra de herramientas una opción de generación rápida de estos códec, pero se puede optimizar su utilización con la experiencia que se va ganando al usar la herramienta. – 55 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Experiencia del aula aumentada Para el caso de la formación de los estudiantes de tecnología naviera en la Escuela Naval de Suboficiales, se han construido estos modelos presentados, y fortalecen el proceso de formación en las asignaturas relacionadas con la estructura de los buques y la ubicación de los diferentes componentes de la superficie del buque. Figura 12. Elementos de AR aplicados a la formación tecnológica Fuente: elaboración propia. Metodología El actual proyecto en el que se evidencian los productos de modelación y representación en 3D sobre objetos de las ciencias básicas o abstracciones está contemplado como un proyecto de tecnología aplicada, el cual toma información del proceso de formación de suboficiales navales. La población que se beneficia de estos productos son los estudiantes grumetes del curso de tecnología naval en electrónica, en los énfasis de artillería, electrónica y comunicaciones electromagnéticas, pertenecientes a la Escuela Naval de Suboficiales A.R.C.“Barranquilla”. Una vez terminada esta fase, se procede a construir el ambiente en el cual estarán inmersos los componentes, previa construcción de los patrones o marcadores que estarán adheridos a cada componente. Finalmente se implementa la información en el escenario y se hacen los ajustes de colocación, ambientación y documentación. Conclusiones En la actualidad los procesos informáticos están abarcando todos los campos de la sociedad, incluso la parte educativa, la cual está potenciando todos los campos como la ingeniería, la modelación, la arquitectura, la medicina, la odontología, entre otros. – 56 II. Ponencias La realidad aumentada genera un gran aporte a la construcción de ambientes que son, en algunos casos, imposible de ser visualizados. Estos casos de simulación de la realidad involucran al estudiante en procesos más cercanos a su formación, logrando un aprendizaje significativo de conceptos difícilmente observables sin ayuda tecnológica. Así mismo, el aprendizaje y el e-learning aportan gran valor en la representación de los objetos, en la compartimentación de la información y en la disponibilidad de la misma, pues los contenidos son accesibles en cualquier momento por el estudiante, siempre y cuando este cuente con la tecnología necesaria. Por otra parte, la modelación aporta grandes elementos tanto en la representación como en la simulación de objetos de manera computacional. Lo que sí necesita este campo es que los docentes tengamos las herramientas conceptuales y tecnológicas para poder construir nuestros propios elementos o contenidos. Finalmente, en esta experiencia queda la gran oportunidad para la creación de instrumentos que apoyan nuestro proceso de la enseñanza de asignaturas como la estructura de buques y el armamento, con elementos de calidad computacional efectiva que nos permitan alcanzar los objetivos en el aula de clases. – 57 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Referencias Aedo, I, Díaz, P. (2005). Tecnologías de la información para el desarrollo de materiales didácticos. Universidad Carlos III de Madrid. Laboratorio DEI. Departamento de Informática, Madrid, España. Aguadero, F. (1997). La sociedad de la información: vivir en el siglo XX. 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La heurística y la propuesta de Polya aplicado a la resolución de problemas de química orgánica. Venezuela: Ediciones SALTA. Bernárdez, M. (2007). Diseño, producción e implementación de E-Learning. Metodología, herramientas, modelos. E.U.A.: Global Business Press. Costa, C. (1195). Introducción a la informática documental: fundamentos teóricos, prácticos y jurídicos. Madrid: 2ª. ed. Cobo, R., Kuklinski, H. (2007). Planeta Web 2.0 Inteligencia colectiva o medios fast food. Grup de Recerca d’Interaccions Digitals, Universitat de Vic. Flacso México. Barcelona/ México DF. E-book de acceso gratuito. Versión 0.1/setiembre de 2007. [en línea] Web oficial: www. planetaweb2.net. Marqués. P. (2007). La Web 2.0 y sus aplicaciones didácticas. 2007. [en línea] http://www. pangea.org/peremarques/web20.htm – 58 II. Ponencias Flores, R. (1999). Pedagogía del conocimiento. Modelos pedagógicos contemporáneos. Editorial McGraw-Hill. Galvis, Á. (1992). Ingeniería de Software. Universidad de los Andes. Grossman, S. I. (2008). Algebra Lineal. México: McGraw-Hill. Lipschutz, S. (1992). Álgebra Lineal. Serie de compendios Schaum. McGraw-Hill / Interamericana de España. 2ª ed. Noble, B., Daniel, J. (1989). Álgebra Lineal Aplicada. 3ª ed. México: Prentice-Hall Hispanoaamericana. – 59 ELEMENTOS DE SIGNIFICADO DECLARADOS EN EL DISEÑO DE TAREAS PARA LA ENSEÑANZA DE LA INTEGRAL: LA RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS DE CÁLCULO DE ÁREAS Erika Ariza katatio@hotmail.com Institución Educativa Clara Fey. Bogotá, Colombia. Daniel Cifuentes danicimao@hotmail.com Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Bogotá, Colombia. Gloria Neira gerarlopez3@hotmail.com Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Bogotá, Colombia. Resumen Autores como Vasco (2009) y García, Serrano y Díaz (2002) señalan que las prácticas habituales en la enseñanza del cálculo están orientadas al estudio de métodos formales y manipulación simbólica de expresiones ligadas a los objetos matemáticos centrales límite, derivada y anti-derivada, limitando de alguna manera la construcción de significado de la integral. Partiendo de allí se propone un proceso de enseñanza-aprendizaje de la integral definida desde problemas de cálculo de áreas, bajo la premisa de que la resolución de estos problemas conduce al abordaje y aprendizaje de los fundamentos del cálculo que proponen dichos autores; estos son la aproximación, la variación y la acumulación. – 61 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica En el presente documento se da cuenta de la caracterización del significado institucional de referencia, pretendido e implementado, según lo señalan Godino, Font y Batanero (2011), alrededor de las prácticas docentes y discentes en la resolución de problemas de cálculo de áreas bajo curvas, cuyo tratamiento además relaciona los fundamentos del cálculo enunciados previamente. Para este fin, se recurre a considerar el significado de un objeto en un contexto particular como una red de elementos primarios de significado (situación problema, lenguaje, propiedades, procedimientos, definiciones y argumentos), permitiendo una posterior identificación o correspondencia con las configuraciones parciales de integral propuestos por Crisóstomo (2012). Palabras clave: cálculo de áreas, elementos de significado, fundamentos del cálculo, integral definida, resolución de problemas, significado institucional. Abstract Authors like Vasco (2009) and García, Serrano and Díaz (2002) indicate that the habitual practices in the education of the calculation are orientated to the study of formal methods and symbolic manipulation of expressions tied to the mathematical central objects limit, derivative and anti-derivative, limiting somehow the construction of meaning of integral. From there one proposes a process of teaching and learning of the integral defined from problems of calculation of areas, under the premise that the resolution of these problems drives to the boarding and learning of the foundations of the calculus that the above mentioned authors propose, these are the approximation, the variation and the accumulation. In the present document it is realized the characterization of the institutional meaning of reference, claimed and implemented, as it indicates Godino, Font, and Batanero (2011) about the practices of teachers and students in the resolution of problems of calculation of areas under curve, whose treatment in addition relates the foundations of the calculus enunciated before. For this end, it is appealed to considering the meaning of an object in a particular context as a network of primary elements of meaning (situation problem, language, properties, procedures, definitions and arguments), allowing a later identification or correspondence with the partial configurations of integral proposed by Crisóstomo (2012). Keywords: Defined integral, elements of meaning, finding areas, fundamentals/ basis of calculus, institutional meaning, problem solving. – 62 II. Ponencias Introducción Este informe de investigación reporta un estudio sobre los significados institucionales en la enseñanza del cálculo integral, partiendo de las consideraciones de Vasco (2009) y García, Serrano y Díaz (2002), quienes ven en la enseñanza de la integral, prácticas tradicionales en donde se privilegian métodos formales y de manipulación simbólica, limitando de alguna manera que los estudiantes doten de significado estos objetos matemáticos. A partir de estos planteamientos se deduce la necesidad de abordar los fundamentos del cálculo dentro de los procesos de enseñanza (procesos de aproximación, estimación, medida, acumulación, variación, tasas y ratas de cambio, etc.), y en este sentido, el trabajo busca“estudiar”un diseño basado en problemas de cálculo de áreas incorporando elementos del análisis didáctico de Godino (2011) y los procesos de estudio señalados en el sistema didáctico de Lurduy (2013); en particular, se busca identificar, describir y caracterizar los significados institucionales emergentes en las prácticas del docente (dimensión epistémica-ecológica) interpretados en términos de sistemas de prácticas y configuraciones de objetos y procesos matemáticos, que de acuerdo con Godino (2011) se tipifican en significados institucionales: De referencia: sistema de prácticas que se usa como referencia para elaborar el significado pretendido; Pretendidos: selecciona y delimita la parte específica que desea enseñar el profesor, teniendo en cuenta el nivel educativo, el tiempo didáctico, los conocimientos previos, a quién se ve a enseñar, la forma o material con el cual se va a enseñar; Implementados: sistema de prácticas efectivamente implementadas por el docente en un proceso de estudio específico. Descripción general de la experiencia El proceso de estudio sobre los tipos de significado institucional se enmarca en las prácticas del docente, titular en el área de matemáticas y orientador de la asignatura denominada cálculo en el grado undécimo de una institución educativa del sector no oficial en Bogotá. Acorde con los propósitos y planeación de la secuencia de actividades, los referentes curriculares, el diseño de una secuencia de tareas centradas en el cálculo de áreas, los instrumentos que serán presentados a los estudiantes para la enseñanza de la integral y la gestión de dichos diseños en el aula, se lleva a cabo un proceso de recolección, organización, sistematización, reducción y análisis de la información. – 63 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica En esencia, se presentará una caracterización de los elementos de significado y las configuraciones parciales de integral definida, retomando elementos del enfoque onto-semiótico de la cognición e instrucción matemática (EOS) respecto al objeto matemático, entendido como una red de elementos de significado primarios (situación problema, lenguaje, propiedades, procedimientos, definiciones y argumentos). Metodológicamente, se ha desarrollado la propuesta como una investigación cualitativa, desde un estudio de caso con enfoque interpretativo descriptivo, centrado en el estudio de textos y la articulación de la teoría fundamentada en los datos y el análisis cualitativo de contenido, iniciando con un estudio documental de referentes y la identificación de textos (por lo que se recurre a la entrevista al docente, estudio de textos escolares, didácticos, legales y matemáticos, así como la grabación de las secciones de clase, los registros de los estudiantes y los diseños de las tareas) dando lugar a la descripción y caracterización del significado. Definiciones y revisión bibliográfica Partiendo de una reconstrucción del currículo y las prácticas de aula en educación media, Vasco (2009) señala que los cursos de cálculo (diferencial e integral) escolar se suelen enseñar como ejercicios de manejo simbólico de expresiones; además este autor indica que para aprender esa álgebra y ese cálculo basta la destreza en el tratamiento simbólico de ciertas expresiones, pero se dejan de lado los sistemas conceptuales “fuertes”. En este sentido propone no incluir explícitamente el cálculo dentro de los programas de educación media, reconsiderando la enseñanza desde la modelación de procesos y fenómenos de la vida cotidiana y de las ciencias naturales y sociales, buscando desarrollar y ejercitar los distintos pensamientos (numérico, espacial, métrico y variacional) a partir de la utilización de distintos sistemas conceptuales analíticos con sus registros simbólicos para modelar procesos y resolver problemas. Esto implica: “[...] volver a las magnitudes y a las cantidades variables y a sus modos de covariación, para modelarlas mentalmente, comunicar esos modelos y sus teorías verbal, gestual y gráficamente, y tratar las cantidades variables y sus covariaciones por medio de las funciones de los sistemas conceptuales analíticos [...]” (Vasco, 2009, p. 86). Lo que recala en el abordaje y desarrollo de las “Tres ideas fuertes del cálculo”: A. La variación y la covariación funcional: asociada a la variación de cantidades dependientes del tiempo y la covariación de dos o más cantidades variables relacionadas entre sí, se evidencian los dos principales tipos de covariación – 64 II. Ponencias correspondientes al campo conceptual aditivo y al multiplicativo. La función como relación entre esas cantidades covariantes codifica las restricciones a la variación de una cantidad variable o independiente, y otra dependiente en su variación de la variación de la independiente. B. Las razones, tasas o ratas de cambio: asociado al estudio de las diferencias y las razones, como parejas de operadores ampliadores y reductores mutuamente inversos. Llevando a pensar en la derivada como tasa generalizada variable. Para la modelación y el estudio de las tasas fijas basta la aritmética generalizada, pero para la modelación y el estudio de las tasas variables y las tasas instantáneas se requiere el cálculo como registro semiótico para los sistemas analíticos. C. La suma, la acumulación y la integral: indica una suma extendida o acumulación de diferencias. Finalmente el diferencial generaliza la noción de diferencia orientada variable. La derivada generaliza la noción de tasa o rata variable, y la integral definida generaliza la noción de acumulación. A partir de las funciones escalonadas se deja de lado el trabajo con discontinuidades por funciones poligonales, que por supuesto también son integrables. En el cálculo integral, la idea fuerte lleva a evaluar la acumulación de áreas de rectángulos como suma de los diferenciales sobre cadenas de intervalos del dominio como bases, multiplicados por la altura f(x), y por tanto bastaría saber la anti-derivada en los puntos superior e inferior de cada intervalo y evaluar la integral sobre cada eslabón de la cadena. Para Vasco (2009),“El trabajo conceptual con el límite desde lo intuitivo es suficiente para el cálculo escolar, pues los refinamientos usuales no solo son inútiles, sino contraproducentes”(p. 93). Por tanto, es posible integrar el área bajo la curva sin necesidad de límites, pues el área del rectángulo a partir del cero es base por altura, donde la base es “dx” y la altura es El cálculo infinitesimal ha sido incorporado en prácticas escolares y asumido como objeto de enseñanza desde visiones erróneas y confusas; por ejemplo, al considerar el límite hay rupturas en su significación como proceso y como objeto matemático. García, Serrano, Díaz y Godino (2005) resaltan la necesidad de revisar las prácticas en procesos de enseñanza y aprendizaje del cálculo hacia una reinterpretación de los objetos matemáticos como objetos de enseñanza. Se caracteriza“El cálculo como un domino en el que tanto la comprensión de sus objetos, nociones y sus técnicas se soportan sobre el funcionamiento conceptual y técnico de la aproximación”. La aproximación: en la manipulación de situaciones de variación, variables dependiente e independiente, se asocia a la comprensión de la aproximación, cuando – 65 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica el sujeto asigna a una variable un determinado valor y “prueba” una mayor proximidad al valor de referencia, en comparación con el anterior valor asumido por la variable. Bajo estas condiciones, el razonamiento implica “discretizar” los valores de la variable, como un razonamiento asociado al reconocimiento del número real. Tras haber identificado el proceso de aproximación, este debe iterarse, desencadenando un proceso infinito para buscar una determinada precisión en la aproximación. Lo cual da lugar a la problemática de si los procesos infinitos pueden llegar a ser respuestas exactas o si se busca que las representaciones aproximadas se vayan acercando a una precisión deseada “tanto como se quiera”. La tendencia: exige una visualización de tipo numérico de los procesos infinitos de aproximación como un todo, esta permite “aceptar cierta regularidad en las aproximaciones obtenidas en el proceso para intuir el resultado final”; aceptar esas regularidades implica analizar que los errores de aproximación se hacen “tan pequeños como se desee”. Allí el proceso de estimación es relevante, pues se requiere decisiones sobre las cantidades que pueden ser despreciadas con base en reglas, como el truncamiento o el redondeo. La representación geométrica de los conceptos del cálculo asociados al límite llevan a construir procedimientos sistemáticos de aproximación, pues se soportan en enunciados como “tan próximo como se quiera”, “infinitamente pequeño”, en el caso de asociar: la tangente en un punto a la curva como “límite de secantes que pasan por un punto” o el área bajo una curva como “acumulación y límite de rectángulos cuya base es tan pequeña como se quiera”; auncuando estos conceptos deben desarrollarse para conceptualizar los objetos matemáticos propios del cálculo, debe tenerse especial precaución en los sistemas de prácticas y los significados que allí emergen. El tratamiento de este tipo de problemas lleva a insertar magnitudes auxiliares menores que las dadas. La(s) técnica(s) se iteran para acercarlas de tal forma que la diferencia entre ellas se agote; también se le ha llamado “método de exhaución”. Configuraciones parciales de integral: adicionalmente, es pertinente una identificación de los elementos de significado descritos en el proceso de estudio sobre el cálculo de áreas y un marco de referencia brindado por Crisóstomo (2012), quien sistematiza ocho configuraciones parciales del objeto matemático integral, partiendo de la distinción de los seis elementos primarios de significado. – 66 II. Ponencias Tabla 1. Configuraciones parciales de la integral Estudio histórico – epistemológico – didáctico en las configuraciones parciales de la integral Configuración Contexto Intuitiva Hallar el área de regiones planas mediante procedimientos que requieren la utilización implícita de la idea de integral. Se manifiesta la intuición respecto a las nociones de continuo, infinito matemático y límite, abordando búsquedas alternativas que tornaron innecesarios los procesos infinitos. Geométrica De naturaleza geométrica con orientación al uso implícito o explícito de la integral. [Hallar el área de regiones planas, hallar el volumen de sólidos (de revolución), calcular la longitud de arco de una curva,…]. Se abordan progresivamente problemas de mayor complejidad hasta involucrar conceptos y métodos más precisos. Sumatoria La integración como suma de elementos (rectángulos / cilindros) infinitesimales desarrollada a partir del trabajo de Leibniz, muestra una evolución hacia la fundamentación teórica, basado en el rigor, precisión de los conceptos y en la búsqueda de generalización a una clase más amplia de funciones. Aproximada Surge frente a la dificultad o imposibilidad para representar de manera algebraica una función y para encontrar la integral definida, ante esto se desarrollan cálculos aproximados desde reglas específicas que pueden producir mejores aproximaciones. Acumulada Estudio del cambio y del movimiento; calcular el cambio acumulado de una función que representa una tasa de variación en un determinado intervalo de tiempo. Primitiva Newton y Leibniz, quienes vislumbraron la integración y diferenciación como procesos inversos y condujeron a la consideración del teorema fundamental del cálculo. Motivados inicialmente por la búsqueda de soluciones a problemas prácticos hasta la formalización rigurosa, siendo fundamental el papel que juega la simbología y el lenguaje para el aprendizaje y la enseñanza del cálculo. Extramatemática Tecnológica Aplicación de la integral (hallar primitivas) y propiedades de esta en contextos extramatemáticos. Se centra en la especificidad de problemas y uso de conceptos y lenguajes propios del contexto. Las problemáticas abordadas en torno a la integral son similares a otras configuraciones; sin embargo, el desarrollo de la tecnología no solo cambia los roles de los sujetos, sino que involucra nuevos lenguajes, procedimientos y maneras de argumentar. Formulación de objetivos y problema El presente trabajo conduce a indagar sobre cuáles son los fundamentos del cálculo integral por considerar dentro de un proceso de estudio, frente a lo cual las investigaciones referenciadas en los antecedentes han ubicado nociones como la aproximación, la estimación y la medida de magnitudes como uno de los tantos fundamentos – 67 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica que conducen a una significación de la integral definida y, en general, del cálculo infinitesimal; en este sentido es pertinente generar y evaluar diseños instruccionales que no radiquen en el manejo que pueden lograr los estudiantes sobre manipulaciones simbólicas. Ahora bien, se considera un proceso alternativo de enseñanza del cálculo retomando la noción de aproximación y las tres ideas fuertes del cálculo. De acuerdo con Tall (2009), frente a las dificultades que se producen en los estudiantes al iniciar el estudio de nociones relacionadas con la matemática avanzada, se deben incluir representaciones motoras (procesos físicos), icónicas (procesos visuales), así como tres formas de representación simbólica: verbal (descripción), formal (definición) y proceptual (dualidad proceso-objeto). Bajo estas condiciones, se pretende documentar el diseño y la gestión de una secuencia de tareas asociadas al cálculo de áreas desde el estudio del significado institucional del objeto matemático, partiendo de la descripción de los elementos primarios de significado. Recolección de información Documentar y desarrollar el proceso de estudio sobre los significados institucionales ha llevado a considerar elementos, instrumentos y fases metodológicas acordes con la articulación metodológica entre el análisis cualitativo de contenido y la teoría fundamentada en los datos, según lo propone Lurduy (2013); de esta manera el estudio de caso acá reportado se enfoca en los problemas didácticos diseño y gestión, donde intervienen el significado de referencia, el pretendido y el implementado. Inicialmente se han seleccionado una serie de textos o fuentes que conducirán al reconocimiento o identificación del diseño y gestión del proceso de estudio sobre la integral definida, entre otros se tienen los referentes curriculares (estándares básicos de competencias en matemáticas), referentes didácticos (fundamentos del cálculo integral), referentes matemáticos (libros de texto), guía del docente y estudiante, entrevista al docente (objetivos, momentos, preguntas orientadoras) y, por último, episodios de clase, emergentes de la observación no participativa y videograbación. Con cada uno de estos textos se ha realizado la evaluación de los tipos de significado consistente en el rastreo de los elementos primarios de significado desde un proceso de recolección, sistematización, reducción y análisis de los datos, partiendo del muestreo de orientación, certificación y confirmación, es decir, considerar unidades de muestreo e ir reduciendo o seleccionándolas hasta llegar a unidades de análisis que den cuenta de los propósitos de la investigación. Tras la sistematización de la in– 68 II. Ponencias formación, se hace una síntesis de cada elemento de significado como insumo para realizar inferencias sobre cada tipo de significado, la configuración de elementos de significado y la trayectoria epistémica. Resultados El proceso de estudio sobre el diseño y gestión de la secuencia de tareas sobre el cálculo de áreas (ver el anexo: Tarea Central “Área de la puerta”), ve como elemento central la resolución de problemas, por lo que se ha rastreado la situación problema y la idea general de integral emergente en cada uno de los tres tipos de significado institucional, como se muestra a continuación. De referencia Tabla 2. Relación tipo de significado-situación problema-significado de integral Situación problema formulada Idea general de integral (fundamentos) a. Determinar el área de una figura poligonal. b. Determinar el área de una figura encerrada por curvas (conjunto plano). c. Determinar el área de una función escalonada. d. Estudiar propiedades de figuras planas y relaciones entre perímetro y área. La integral es el resultado numérico del área bajo la curva, desde la aproximación encontrada con la determinación del área encerrada por una función escalonada construida sobre una partición (variable y sistemática) de la base o intervalo de integración. Pretendido Determinar la mayor área posible de una superficie cuyo perímetro es fijo. Hallar la cantidad de tablas requeridas para recubrir la superficie encerrada por una curva. “Agotamiento y comparación entre la superficie encerrada por la curva (segmento parabólico), y la superficie ocupada por una función escalonada (secuencia de rectángulos) inscrita”. Proceso de cálculo –indirecto– de la superficie frontal de la puerta, ajustando la cantidad y dimensiones de las tablas o polígonos inscritos en la superficie por medir y así agotar el área de la superficie de la curva. Se logra obtener mejores aproximaciones al valor real del área bajo la curva cuando se toman regiones o tablas tan pequeñas como se quiera; esto permite calcular con ayuda de una fórmula aritmética la agrupación de todas estas regiones o partes, conformando una sola superficie cuya área es el objeto de estudio. – 69 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Situación problema formulada Idea general de integral (fundamentos) Implementado Cálculo –indirecto– de la superficie frontal de la puerta. Partiendo de la construcción de una secuencia de polígonos inscritos que se aproximan a la superficie de la puerta, anclado al agotamiento y comparación entre la superficie encerrada por la curva y la superficie ocupada por una función escalonada (secuencia de rectángulos) inscrita. Se ajustan la cantidad y dimensiones de las tablas inscritas, para que los espacios no recubiertos sean tan pequeños como se quiera. Se requiere juntar, agrupar o acumular todas estas regiones o partes. Mostrar la forma, medidas y ubicación de una secuencia de tablas inscritas (rectangulares o trapezoidales) que permita agotar la superficie de la puerta. Luego representar analíticamente la acumulación de áreas y las distintas aproximaciones generadas. Proceso de agotamiento de la superficie de la puerta. Síntesis de la caracterización de los tipos de significado En síntesis, el proceso de estudio de los tipos de significado institucional, su descripción y caracterización, involucra los elementos de significado descritos mediante la siguiente tabla, en donde además se reconoce la relación de cada elemento con las configuraciones parciales de la integral que refiere Crisóstomo (2012) y los fundamentos o ideas fuertes del cálculo; cada color representa una de las configuraciones codificadas en la parte inferior de la tabla. – 70 II. Ponencias Tabla 3. Matriz de caracterización de significados Significado Situación problema De referencia Hallar el área encerrada por la curva. Hallar el volumen de sólidos y aplicaciones de la integral. Determinar la anti-derivada de una función en un intervalo fijo. Implementado Pretendido Construcción de la función escalonada inscrita en la curva. Intuitiva Cálculo de áreas de superficies encerradas por curvas a partir de una configuración de tablas. Construcción de una estructura con secciones poligonales de tamaños que se ajustan según la estrategia y la necesidad de agotar la superficie de una curva. Geométrica Lenguaje Transición del lenguaje común y geométrico al formal. Procedimientos Interpretación y trascripción entre distintas representaciones. Construcción de una secuencia de polígonos inscritos y ajustables a la curva. Formular y desarrollar una expresión o regla recursiva que permita identificar el patrón para la construcción de rectángulos. Propiedades de las operaciones en el sistema numérico decimal y el tratamiento simbólico. Variación, aproximación y acumulación de las secuencias de figuras sobre la superficie agotada. La partición de la base de la puerta y ajuste de tablas lleva a aproximaciones en la medida de la superficie tan óptimas como se quiera. Existen puntos máximos, límite superior e inferior, partes tan pequeñas como se quiera. Inscripción sucesiva y ajuste de secuencias de tablas dentro de la curva. Aproximación, estimación, medición, variación en las magnitudes y sus medidas. Enuncian objetos concretos y geométricos, así como procesos (aproximación). Desarrollar una expresión analítica que represente la estructura de tablas que determinan la puerta. Propiedades y relaciones geométricas asociadas a la curva y a las construcciones realizadas sobre la superficie. Sumatoria Acumulada Extra-matemática Lenguaje descriptivo y gráfico en el que interactúan representaciones (verbal, gráfica y simbólica). Definiciones Descripciones y Agotamiento de la características superficie desde Teorema fundamende los objetos una sucesión de tal del cálculo. geométricos. figuras. Anti-derivada. Caracterización de la representación (suma, unión de rectángulos) hasta Desarrollo analítico de cálculos asociadas al área de una función escalonada. Transición del lenguaje común (región, terreno, cortar o inscribir tablas agotar, construir) hacia el lenguaje geométrico, aritmético y algebraico. Propiedades Función escalonada. Argumentos Visualización de propiedades. Secuencia de polígonos inscritos. Corroboración de procedimientos y desarrollo de expresiones analíticas. Aproximación, acumulación, Variación. Deducción de propiedades geométricas. Tabla (polígono rectangular) Inferencia de regularidades a partir de cálculos particulares. Puerta (construcción a partir de una estructura/sucesión de tablas). Deducciones a partir de la visualización Curva (familia de de propiedades ordenadas) geométricas de Infinitesimal, la gráfica y los aproximación, procesos sobre acumulación, ella. medida y exhauCorroboración de ción. procedimientos. Secuencia de polígonos ajustables, área (suma, acumulación, aproximación, medida), límite, infinitesimal. Primitiva Formulación de conjeturas; deducción de propiedades y relaciones geométricas. Corroboración de procedimientos. Aproximada – 71 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Discusión Considerando el tercer nivel de análisis didáctico propuesto desde el EOS de las configuraciones y trayectorias didácticas y los alcances planteados para este trabajo, se aborda la trayectoria epistémica desde la relación “incluyente” de los tipos de significado institucional de referencia, pretendidos e implementados. En efecto, se ha observado que los significados de referencia en sus dimensiones didáctica y matemática ofrecen según el nivel de análisis didáctico manejado acá, los elementos primarios de significado y las prácticas del docente en el diseño y gestión de un proceso de estudio sobre los problemas de cálculo de áreas y los fundamentos del cálculo integral. Se ilustrarán ideas asociadas a la trayectoria epistémica desde los elementos de significado “situación problema” y “procedimientos”, en este sentido, se ha encontrado en el S. I. de referencia, principalmente la construcción de una función escalonada por exceso o por defecto, desde el límite inferior, superior o valor medio, para agotar la superficie encerrada, por ejemplo, en un segmento parabólico, y así calcular la cantidad de superficie mediante una expresión analítica auxiliar que representa la suma de áreas de rectángulos cuyas bases varían. Ahora bien, en los significados pretendidos se involucran prácticas didácticas del docente (diseño de objetivos, tareas, intervenciones previstas, guía del estudiante), donde busca adaptar la situación problema a un contexto“construcción de una puerta con borde curvo –modelado por un segmento de parábola–”, relacionando un lenguaje común para que los estudiantes logren hacer una manipulación y representación de la situación, y promoviendo la construcción de una estructura de tablas que recubran o agoten la superficie de la puerta. Es entonces cuando el contexto y las restricciones que el docente pone a la situación proyectan la situación problema y procedimientos de referencia, priorizando representaciones verbales, gráficas y geométricas de las posibles estructuras de tablas o polígonos requeridos para construir la puerta. En relación secuencial, el significado de referencia, al pretendido y ahora al implementado no asume un comportamiento inclusivo o reduccionista, es decir, no todo significado implementado está contenido en los significados pretendidos, y estos a su vez no están totalmente incluidos en los significados de referencia. A cambio, se observa que los significados de referencia son un punto de partida para el diseño de las tareas, las cuales se van nutriendo de aspectos que el docente considera por el conocimiento del contexto, de sus estudiantes y sus creencias (didácticas y matemáticas) ajustadas a sus propósitos de enseñanza. En consecuencia los significados implementados se nutren de las prácticas efectivas que se dan en el aula, la inte– 72 II. Ponencias racción entre los estudiantes y el docente en la resolución de las tareas propuestas, conduciendo, como se vio en este caso, a involucrar prácticas no consideradas explícitamente en el estudio de los otros tipos de significado. En algún momento de la validación e institucionalización que orientó el docente, el problema de construir la puerta con tablas y determinar la cantidad y medidas de las mismas se transformó o incluyó nuevas tareas, como la linealización de la curva (construir una secuencia de secantes lo más cercana a la curva para modelar su comportamiento con segmentos rectos), construir la puerta con la menor cantidad de tablas, construir la puerta con tablas de distintas formas, ubicar las tablas estratégicamente para que sus bordes coincidan con el borde de la puerta, entre otros, que se han incorporado a los significados implementados. Ante esto, el docente no invalida las conjeturas y proposiciones de los estudiantes, sino que, por el contrario, las relaciona con sus propósitos de enseñanza, con las tareas planteadas y con el concepto matemático abordado. Conclusiones Para cada texto se ha realizado una identificación y descripción de los tipos de prácticas, encontrando mayor presencia de los procedimientos efectuados para el cálculo de áreas; en cada uno de los textos se observa el planteamiento de una situación problema enmarcada en contextos geométricos, métricos, extra-matemáticos (de agricultura, carpintería, física, entre otros) y analíticos, implicando unos sistemas de lenguaje propios del contexto; allí se refiere a términos y expresiones que en la mayoría de los casos relacionó una representación gráfica o analítica (curvas, figuras planas, puerta o estructuras), expresiones descriptivas sobre los objetos matemáticos, geométricos o del contexto que se involucran (curva, puerta, borde, tabla, rectángulo, área, perímetro, entre muchos otros), con los que se sitúa en segundo lugar el lenguaje analítico, formal y simbólico, y se promovía la enunciación de propiedades de los objetos matemáticos. En último lugar, se resaltó el papel del lenguaje con relación a los procedimientos (inscribir, construir, organizar, recortar tablas, unir o acumular, hacer tablas de menor base, agotar la superficie, entre otras) para significar los objetos matemáticos. En cuanto a la distinción de tipos de significado, para los significados de referencia, las acciones estaban condicionadas a la demostración, deducción de reglas y propiedades y construcción de un concepto de integral desde el proceso analítico que conduce a ella, por lo que se priorizó la construcción de una función escalonada, – 73 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica la representación analítica de la misma y la consideración de una partición del intervalo de estudio en una cantidad cambiante de bases para los rectángulos que conformarían la secuencia de polígonos que agotan la superficie de la curva. Para el caso de los significados pretendidos e implementados, los procedimientos evidenciaron la necesidad de actuar sobre el problema desde la descripción de propiedades, la manipulación de las partes o componentes de la curva o puerta, la construcción de secuencias de polígonos y el agotamiento de la superficie como camino único para indagar sobre el objeto matemático. Entre otras cosas, podemos observar que los significados de referencia hipotéticos plasmados en los textos estudiados son apenas una muestra de los elementos considerados por el docente en el diseño de tareas, pues al ser las matemáticas escolares y la enseñanza de las mismas un proceso complejo, se detectan relaciones entre redes de conceptos y habilidades que no solo competen a la integral definida, sino que se manifiestan en la resolución de otros campos de problemas y que por demás no se pueden capturar en un solo estudio o trabajo de profundización. Otro aspecto por resaltar en el estudio de los tres tipos de significado es la presencia y relevancia de los significados personales del docente y de los estudiantes, en una interacción de aula que no se puede predecir con exactitud, más allá de prever y orientar algunas prácticas, dificultades o momentos de la clase. Se ha observado que desde los significados de referencia y pretendidos, se busca un procedimiento sistemático, que al modelarse permita una representación analítica del área de una superficie encerrada por curvas; sin embargo, no se han declarado prácticas asociadas al modelo matemático simbólico que represente el proceso de agotamiento de la superficie mediante la inscripción de una sucesión de polígonos. Las ventajas que provee un estudio como el que acá se reporta redundan en conocimiento práctico sobre los procesos de enseñanza y aprendizaje de los objetos matemáticos, particularmente en lo que refiere al diseño, gestión y evaluación de tareas, que se materializa en los instrumentos para el estudiante y las prácticas del docente. De lo anterior es posible generar inferencias sobre los posteriores diseños que se requieren para abordar el objeto matemático, que en primera instancia deben marcar un camino o sistemas de prácticas que lleven de los procesos y estrategias aplicados en la construcción de la puerta a la modelación matemática con expresiones que representen cada una de las acciones o proposiciones realizadas, y así mismo lograr incluir aspectos como la determinación del límite de la suma de infinitos rectángulos de base infinitesimal, deducción de la integral definida para el – 74 II. Ponencias problema en que se está calculando y así acercar los significados implementados a los institucionales de referencia. La resolución de problemas de cálculo de áreas ha abierto la posibilidad de significar el objeto matemático a partir de procedimientos, lenguaje y demás elementos de significado, de una manera emergente que parte de la “exploración y acción dirigida” sobre las situaciones, hacia la institucionalización de procesos y conceptos en distintos sistemas de registro con un creciente nivel de complejidad y formalidad. El proceso de estudio permite corroborar que las dificultades que se producen en los estudiantes al iniciar el estudio de nociones relacionadas con la matemática avanzada se reducen al incluir representaciones icónicas (procesos visuales), así como formas de representación simbólica: verbal (descripción), formal (definición) y proceptual (dualidad proceso - objeto), corroborando el pronunciamiento de Tall (2009), ya que a partir de estas prácticas el docente ha reflejado los significados implementados, optimizando la gestión de la clase en cuanto a la relación entre saber, docente y estudiante. – 75 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Referencias Crisostomo, E. (2012). Idoneidad de procesos de estudio del cálculo integral en la formación de profesores de matemáticas. Granada, España: Universidad de Granada. García, G., Serrano, C., y Díaz, H. (2002). La aproximación: Una noción básica en el cálculo. Bogotá: Universidad Pedagógica Nacional. Godino, J., Font, V., y Batanero, C. (2011). The onto-semiotic approach to research in mathematics educaction. The international Journal on Mathematics Education. Tall, D. (2009). Dynamic mathematics and the blending structures in the calculus. Dynamic mathematics and the blending structures in the calculus (pp. 481-492). ZDM, The international Journal on Mathematics Education. Vasco, C. (2009). Seminario de matemática educativa: fundamentos de la matemática universitaria. Tres ideas fuertes del cálculo (pp. 62-98). Bogotá: Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito. Lurduy, O. (2013). Conceptualización y evaluación de las competencias de análisis, reflexión y semiosis didáctica en EPM. Revista Científica, 15. Anexo. Tarea central “Construcción de una puerta” La empresa El Roble, trabaja por contrato en la elaboración de estructuras en madera según medidas y necesidades de sus clientes, cobra $ 87.000 por metro cuadrado procesado. El último cliente solicita la construcción de una puerta cuya forma y medidas se especificaron en el siguiente bosquejo: Los encargados de medir y construir la puerta han tenido un inconveniente respecto a los materiales, cuentan solo con una máquina que realiza cortes rectos, por lo que es imposible obtener de manera inicial la curva superior de la puerta. ¿Cuántos retazos de madera (tablas de borde recto) se requieren para la construcción? Explique su respuesta. Teniendo en cuenta que el cobro del trabajo se hace por la cantidad de metros cuadrados, ¿qué cantidad de madera se necesita para la construcción de la puerta con tablas de bordes rectos? – 76 Gráfico de la puerta por construir ENSEÑANZA DE LA ESTADÍSTICA CON LA INTEGRACIÓN DE DOS IDEAS DIDÁCTICAS: APRENDIZAJE BASADO EN PROYECTOS (ABP) Y ACTIVIDADES REVELADORAS DEL PENSAMIENTO (MEA). UNA EXPERIENCIA A NIVEL SUPERIOR Bulmaro Juárez Hernández bjuarez@fcfm.buap.mx Benemérita Universidad Autónoma de Puebla. Puebla, México Guillermina Sánchez López guillermina.sanchez@upaep.edu.mx Benemérita Universidad Autónoma de Puebla. Puebla, México José Dionicio Zacarias jzacarias@fcfm.buap.mx Benemérita Universidad Autónoma de Puebla. Puebla, México Resumen Este estudio presenta la integración de dos ideas didácticas bastante recomendadas por numerosos investigadores para la enseñanza de la estadística, puesto que también existe bastante literatura que nos muestra que se presentan diversos tipos de dificultades que obstaculizan el aprendizaje de la estadística en todos los niveles educativos (Batanero, Godino, Vallecillos, Green & Holmes, 1994, Rodríguez, 2004, Rodríguez, Montañez y Rojas, 2010); nos referimos al aprendizaje basado en proyectos (Batanero y Díaz, 2004, Badia y García, 2006) y actividades – 77 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica reveladoras del pensamiento (MEA, por sus siglas en inglés), (Chamberlin, Coxbill y Weatherford, 2013, Shahbari y Daher, 2013); generalmente se utilizan por separado. Por lo general el curso es impartido y evaluado a 100 % teórico, lo cual dificulta al estudiante la aplicación de la estadística en proyectos de investigación (por ejemplo, en su trabajo de tesis), y presenta fuertes dificultades en hacer uso de ella cuando aborda un problema real. El objetivo fue integrar estas ideas para el curso de estadística en tres instituciones educativas de la ciudad de Puebla, México. El presente trabajo muestra los resultados alcanzados. Palabras clave: ABP, actividades reveladoras del pensamiento, estadística. Abstract This study presents the integration of two teaching ideas, quite recommended by countless researchers for teaching statistics, since there is also a large literature that shows that different types of difficulties that hinder the learning of statistics at all levels of education presented (Batanero, Godino, Vallecillos, Green & Holmes, 1994, Rodriguez, 2004, Rodriguez, Montañez and Rojas, 2010). We refer to Project- Based Learning (Fuller and Diaz, 2004, Badia and Garcia, 2006) and Model-Eliciting Activities, MEA for short English (Chamberlin, Coxbill and Weatherford, 2013, Shahbari and Daher, 2013), which are generally used separately. Usually the course is taught and assessed at 100 % theory, which makes the student the application of statistics in research projects (e.g. in his thesis), and presents serious difficulties in making use of it when addressing a real problem. The aim was to integrate these ideas to the statistics course in three educational institutions in the city of Puebla, México. The present work shows the results obtained. Keywords: ABP, model-eliciting activities, statistics. Introducción En la actualidad para nadie hay duda de la gran importancia del manejo de la información, tarea en la que la estadística cumple un excelente papel; por esta razón, la mayoría de países desde hace varios años han buscado incluir el aprendizaje de la estadística a partir de una edad temprana en su educación básica (Batanero, Contreras y Arteaga, 2011, Ministerio de Educación y Ciencia, 2007, NCTM, 2000). Sin embargo, hay mucho trabajo de investigación que con frecuencia es reportado en eventos académicos y en revistas de investigación acerca de las dificultades que la – 78 II. Ponencias mayoría de estudiantes presentan en el momento de llevar cursos de probabilidad y estadística, dificultades que se presentan sin excepción en todos los niveles educativos (Batanero, Godino, Vallecillos, Green & Holmes, 1994; Rodríguez, 2004; Rodríguez, Montañez y Rojas, 2010). Ante esta situación el profesorado que se encarga de impartir estos cursos trata de recurrir a diversidad de estrategias para disminuir esta problemática, autores de libros de texto de probabilidad y estadística hacen lo mismo, buscan escribir libros en donde los conceptos se trabajen con apoyo de software, con apoyo de información en internet, de revistas, de periódicos, etc., buscando que los problemas se sientan más realistas y que los conceptos estadísticos sirvan para poder intentar resolver esos problemas. En este trabajo los autores pretendemos mostrar lo logrado con la integración de dos ideas didácticas: aprendizaje basado en proyectos (ABP) y actividades reveladoras del pensamiento (MEA, por sus siglas en inglés) a nivel superior. ¿Por qué incluir como estrategia el aprendizaje basado en proyectos en la estadística? Como lo señalan Anderson y Loynes (1987), la estadística no debe estar separada de sus aplicaciones, ni de su finalidad que es generar respuestas a problemas externos a la estadística. De igual manera hay una diferencia entre tener cierto conocimiento y ser capaz de aplicarlo. En la mayor parte de los cursos en donde no hay la vinculación entre la teoría y el mundo real, el aprendizaje de la teoría estadística queda en un nivel de solo operatividad; es muy común la dificultad que presentan los estudiantes cuando se les deja que por sí solos decidan cómo utilizar los conceptos estadísticos, pues los libros, como lo afirman Batanero, Díaz, Contreras y Arteaga (2011), solo suelen concentrarse en los conocimientos técnicos. El enfoque basado en proyectos para el aprendizaje de la estadística es un recurso recomendado por diversidad de investigadores (Anderson y Sungur, 1999, Batanero, y Díaz 2010, Kvam, 2000, Startking, 1997), por ofrecer más ventajas que desventajas. El utilizar un aprendizaje con base en proyectos obliga a los estudiantes a plantearse preguntas como (Graham, 1987): ¿cuál es mi problema? ¿Necesito datos? ¿Cuáles? ¿Cómo puedo obtenerlos? ¿Qué significa este resultado en la práctica? Así las ventajas de usar ABP como una estrategia por considerar por parte del docente, de manera no extensa son, de acuerdo con diversos autores (Batanero y Díaz, 2011, Ojeda, Caballero, Morales y Galeana, 2012, Godino, Arteaga, Estepa, Rivas, 2013): • El estudiante es protagonista de su aprendizaje. • El rol del docente es apoyar, recomendar, analizar y dar seguimiento al trabajo por realizar. – 79 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica • Permite contextualizar la estadística y hacerla más relevante. • Promueve una mayor participación si el alumno elige el tema por investigar, aunque debe ser orientado por el profesor acerca de su viabilidad. • Se aprende a identificar y comprender características de los datos reales (variabilidad, precisión, fiabilidad, posibilidad de medición y sesgo). • Desarrolla y promueve empatía entre los participantes. • Desarrolla relaciones de trabajo con personas de diversa índole. • Promueve el trabajo disciplinar. • Promueve la capacidad de investigación tanto grupal como individual. • Provee una herramienta y una metodología para aprender cosas nuevas de manera eficaz. • Promueve la capacidad de expresión oral y escrita. • Promueve la incorporación de las TIC. ¿Por qué incluir como estrategia actividades reveladoras del pensamiento en la enseñanza de la estadística? Las actividades reveladoras del pensamiento permiten al estudiante, como dicen Chamberlain y Moon (2005), construir el conocimiento, generando una comprensión en el desarrollo propio de la actividad, al tratar de resolver la problemática planteada que inicia con la pregunta detonadora, la cual presenta al equipo de trabajo un contexto y un dilema por resolver, el cual puede ser resuelto desde diversos enfoques, siendo esto la parte muy enriquecedora de este tipo de actividades, justo es ahí donde, como su nombre lo establece, revelan, o más bien los autores proponemos que el término correcto sería que potencializa el pensamiento, ya que el estudiante hace una conexión entre sus conocimientos previos con los actuales para tratar de establecer el proceso de solución, lo cual provoca, como establecen Lesh et al. (2000) “extender el razonamiento”. En esta modelación el acompañamiento docente es vital debido a que debe conocerse de manera cercana cómo van avanzando los equipos, este tipo de actividades requieren un seguimiento continuo en el cual se establezcan una serie de preguntas por parte del docente mediante las cuales se ayude a los integrantes a construir el conocimiento y a encontrar la pregunta de investigación estadística idónea para comenzar con el procedimiento de solución y fundamentación más adecuado para el problema presentado. Como resultado de todo el trabajo una MEA requiere para su contestación al dilema propuesto, una redacción en forma de informe de investigación, el cual exi– 80 II. Ponencias ge en el estudiante un tratamiento matemático y una investigación profunda, para poder realizar la redacción fundamentada e interpretación del resultado obtenido estableciendo con esto una propuesta de solución, con lo que se logra una mayor construcción del conocimiento ya que no solo desarrolló un procedimiento estadístico para encontrar un valor numérico sino que aplicará ese número para proponer la solución al dilema presentado. Característica importante de una MEA es que no tiene un solo resultado numérico, ya que al requerir una propuesta de solución, esta puede darse por diversos enfoques; es ahí donde se realiza la metacognición por parte de los estudiantes. En el diseño de las MEA deben cumplirse, como proponen Lesh et al. (2000), seis principios básicos: “realidad, construcción de modelo, documentación, autoevaluación, reutilización y prototipo eficaz”; para este fin es muy importante el uso de instrumentos de evaluación adecuados. Si bien una MEA no tiene un resultado numérico único, es importante que el docente delimite el trabajo del estudiante para que él sepa qué se espera de él, qué aprendizajes debe aplicar y cómo debe ir desarrollándolos para terminar con el escrito del informe final, el contenido del cual también debe quedar perfectamente bien delimitado en la rúbrica. Metodología de trabajo A continuación se describe la manera en que se planificó la propuesta de aprendizaje basada en proyectos, reforzada con una actividad reveladora del pensamiento en los cursos que impartimos a nivel superior. Las instituciones involucradas fueron la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP) en un curso de estadística, la Universidad Politécnica de Amozoc (UPAM) en un curso de probabilidad y estadística, y la Universidad Tecnológica de Puebla (UTP) en un curso de control estadístico de procesos. El objetivo principal era probar que el estudio descriptivo-cualitativo-inferencial aplicado a 150 estudiantes demuestra la utilidad de integrar ambas ideas didácticas, ABP y MEA, en la enseñanza y aprendizaje de la estadística a nivel superior. Propuesta de trabajo para el primer proyecto Se tomó la decisión de iniciar el curso escolar proponiendo un primer proyecto que permitiera trabajar los conceptos estadísticos básicos (población, muestra, variables estadísticas, datos, etc.), así como medidas centrales y de dispersión, y estadística – 81 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica descriptiva con el propósito de servir para dar respuesta a la pregunta de investigación estadística que se establezca. También se tomó en cuenta que no requiriera más de un mes de trabajo para presentar el proyecto completo. Para después proponer el segundo proyecto de investigación que se haría durante el transcurso del resto del curso para presentarlo como proyecto final (esto solo se realizó en el curso de la BUAP pues curricularmente se cubren conceptos más amplios de estadística). Cabe mencionar que en la parte de evaluación del curso el cumplimiento del proyecto (o de los dos proyectos en el caso de la BUAP) representaba 60 % de la evaluación total, mientras que el restante 40 % quedó dividido de la siguiente manera: realización de exposiciones individuales y grupales, 20 %; participaciones individuales y grupales en clase, 20 %. Parte de la estrategia en la realización de los proyectos consistió en elaborar una actividad reveladora del pensamiento para cada proyecto, la cual lograra despertar el interés de los estudiantes en la investigación y fundamentación de sus razonamientos. El primer proyecto consistió en abordar el cambio de imagen institucional que se dio en la BUAP en el año 2014; la pregunta detonadora para este primer proyecto fue: ¿Por qué la BUAP cambió su tipografía? Esta aprovechaba una situación real, pues en 2014 la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla cambió de imagen institucional, esto acompañado no solo del cambio de colores y forma del escudo, sino también con una reglamentación sobre cómo debían hacerse los escritos para realización de los diversos trámites en las direcciones de cada una de las unidades académicas, indicándose que debía cambiarse también el tipo de letra Arial por la familia tipográfica Source sans pro a diversos tamaños de letra especificados en la página de la Universidad http://cmas.siu.buap.mx/portal_pprd/wb/comunic/papeleria. Es justamente este cambio lo que da la idea a la generación de la actividad reveladora del pensamiento, y el trabajo por desarrollar por parte del docente es entonces ir encaminando a los estudiantes a llegar a establecer las posibles respuestas del porqué de los cambios: ¿Fue solo imagen? ¿Hubo algo más? ¿Habrá un interés económico? ¿Qué sucede con las impresoras en las unidades académicas? ¿Se utiliza la misma cantidad de tinta para un tipo de letra que para otro? ¿Cómo determino el uso de tinta? ¿Las letras pueden medirse? ¿Qué área cubren? ¿Hay un solo tipo de tinta? ¿Qué tipo de tinta es mejor? ¿Qué eficiencia tienen los diferentes tipos de tina en las diferentes marcas de impresoras? ¿Todos saben del cambio? ¿Están dispuestos los estudiantes a cambiar la presentación de sus trabajos escolares? Las anteriores son una muestra de todas las preguntas que pueden desprenderse de una actividad como esta, y el docente debe ir apoyando a los estudiantes para – 82 II. Ponencias elegir cuál enfoque analizarán y cuál será el tratamiento matemático, y especialmente estadístico, que usará el equipo para este análisis. Propuesta de trabajo para el segundo proyecto Como se dijo líneas atrás, este solo se desarrolló en un curso de estadística de la BUAP por el hecho de que allí el contenido del curso permitió involucrar estadística descriptiva e inferencial. Aquí se planteó que se abordaran dos problemas reales propuestos en el año 2013 por la Secretaría de Educación Pública (SEP), órgano oficial del gobierno mexicano en lo que respecta a la normatividad en la educación en México. El primer problema se centró en la temática principal “Materiales y recursos educativos”, y la temática particular “Libros de texto gratuitos y material educativo importante en el proceso de enseñanza”, en donde planteaba la necesidad de tener presente que las recientes reformas curriculares en los distintos niveles de la educación básica traen consigo la necesaria adecuación de los materiales educativos (libros de texto y auxiliares para el maestro). Allí los productos esperados eran: Estudios de caso, longitudinales, comparativos entre el uso de alguno o algunos de los recursos en contraste con el empleo de otros o la falta de estos; experiencias exitosas en el empleo de algún recurso, análisis de congruencia entre los materiales que se utilizan en las escuelas con los propósitos y enfoques de los planes y programas, propuestas de nuevo material y recursos factibles de implementarse en escuelas públicas a escala nacional. Trabajos de investigación acerca de la importancia del material educativo en la didáctica docente. El segundo problema se centró en el tema principal “Escuela y participación social” y, más concreto, en la temática particular“Percepción de la comunidad acerca de los propósitos educativos y los beneficios sociales de una Escuela de Tiempo Completo”, en donde se planteaba la necesidad de conocer las relaciones de la escuela con la comunidad, fomentar la participación social, y las resistencias de las escuelas a incorporar activamente a los padres y otros miembros de la comunidad en las decisiones escolares. Los productos esperados eran: Iniciativas educativas de vinculación entre la Escuela de Tiempo Completo y la comunidad, y Percepción de la comunidad acerca de los propósitos educativos y los beneficios sociales de una Escuela de Tiempo Completo. Esta vez, se dio la libertad de que decidieran qué problemática abordar y que ellos crearan la pregunta detonadora del proceso de investigación. – 83 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Preguntas de investigación Antes de iniciar la implementación de este plan de trabajo para nuestros cursos, surgieron las siguientes preguntas de investigación: • ¿Se alcanzará el aprendizaje deseado mediante este tipo de actividades? • ¿Lograrán plantear su pregunta de investigación estadística como parte de la modelación? Después de organizarse en equipos de 3 o 4 estudiantes, procedieron a dividir tareas, investigar y adquirir conocimiento aparte del de la estadística. En el transcurso del semestre hubo sesiones de avances dirigidos por nosotros con el fin de asesorarles e ir haciendo valoraciones parciales. Resultados y discusión En el caso del uso de la actividad reveladora del pensamiento (MEA), se tomó en cuenta en la rúbrica de evaluación los siguientes puntos: • El contenido del reporte. • Identificación del problema y planteamiento de solución. • Planteamiento estadístico. • Aplicación de la estadística. • Fundamentación de propuestas. • Recursos utilizados en la investigación. • Responsabilidad en los tiempos de entrega. • Trabajo colaborativo. • Investigación realizada. Obteniéndose: que para el primer proyecto, para resolver la problemática se encontró que 60 % utilizó un modelo gráfico y estadística descriptiva, 30 % utilizó la estadística descriptiva de las encuestas aplicadas, 10 % únicamente estadística descriptiva. Como resultado de la implementación se tiene que encontramos, como indica Johnson-Laird (2010), que los estudiantes se dieron cuenta de las limitantes que tienen en cuanto a su conocimiento matemático, lo que los motivó con ayuda del docente, a investigar para obtener la solución, como Leavitt y Ahn (2010) sugieren, una vez obtenida esta, la dificultad que tuvieron los integrantes de los equipos fue tener que expresar el resultado obtenido redactándolo en un informe, proceso que viene a fortalecer la metacognición. – 84 II. Ponencias Al evaluar los instrumentos de evaluación se apreció que entre los procesos mentales que los estudiantes llevaron a cabo están: • Investigaron fundamentos teóricos. • Discriminaron variables. • Recolectaron datos. Analizaron estadísticamente, dependiendo el nivel, en ingeniería llegaron a determinar tipos de proceso y normas de calidad, redactaron el informe correspondiente, por grupo: reunieron información y elaboraron un trabajo grupal. Por todo lo anterior se muestra que las actividades reveladoras del pensamiento generan: • Transversalidad curricular. • Aplicación de contenidos. • Desarrollo de actitudes y valores. En comparación con Domínguez (2009) y Aliprantis y Carmona (2003), los estudiantes revelaron un pensamiento formal intermedio ya que sus modelos matemáticos fueron predominantemente estadísticos gráficos. Respecto al procedimiento utilizado para argumentar en el informe final se obtuvo el siguiente cumplimiento mostrado por los alumnos de la BUAP, UTP y la UPAM en las figuras 1, 2 y 3, respectivamente. Figura 1. Procedimiento utilizado para argumentar en el informe final en la BUAP – 85 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Figura 2. Procedimiento utilizado para argumentar en el informe final en la UTP Figura 3. Procedimiento utilizado para argumentar en el informe final en la UPAM En lo que respecta al establecimiento de manera intuitiva de la pregunta de investigación por parte de los estudiantes de las tres instituciones, de manera global se muestra en la figura 4. Figura 4. Establecimiento de manera intuitiva de la pregunta de investigación (BUAP, UPAM, UTP) – 86 II. Ponencias En la figura 5 se muestra de manera global de las tres instituciones el porcentaje de alumnos que realizaron y que no, un tratamiento estadístico en su proyecto de investigación. Figura 5. Realización de tratamiento estadístico en el proyecto de investigación (BUAP, UPAM, UTP) En lo que se refiere al segundo proyecto realizado solo en la BUAP, como se dio la libertad de definir su propio proyecto de investigación, finalmente se lograron 11 proyectos de investigación terminados y solo un equipo no logró cumplir con la participación de 35 estudiantes con equipos formados por 1, 2, 3 o 4 estudiantes. Uno de los proyectos se basó en analizar una base de datos proporcionada por el INEGI (Instituto Nacional de Estadística, Geografía e Informática), relacionada con accidentes viales en las carreteras de México. Podemos mencionar que aquí el reto que más se les dificultó fue elegir la temática por investigar y definir la pregunta detonadora que se tradujo en la pregunta de investigación estadística, que se debió a la falta de experiencia en abordar problemas reales, por lo que se tuvo que trabajar de manera más cercana con varios de los equipos fuera de clase. Prácticamente la mayoría utilizó como estadístico la media muestral ; en algunos casos crearon un intervalo de confianza y en otros hicieron una prueba de h i p ó tesis, con l o cual s e l o gró el aprendizaje d eseado. E l i n f o rme f i n al s e s o l icitó q u e s e entregara como si fuera un trabajo para presentarse como ponencia, siguiendo lineamientos similares a los que se exigen en eventos de tipo académico (congreso, coloquio, foro, etc.) – 87 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Conclusiones Podemos concluir que aunque con anterioridad ya se ha trabajado en los cursos de estadística en tres ocasiones con la propuesta ABP, en esta ocasión se integró el uso de las MEA, y los resultados han sido más favorables que en los cursos anteriores. Lo que nos ha motivado a volver a repetir la experiencia en el próximo ciclo escolar con una planificación mejorada, esperando que los resultados sean cada vez más favorables en el aprendizaje de la estadística por parte de los estudiantes. En los cursos de matemáticas, específicamente de estadística, es importante plantear actividades que promuevan el desarrollo del pensamiento matemático mediante el cual el estudiante tiene la necesidad de ordenar y analizar situaciones identificando contextos (Cantoral y Montiel, 2001). Por lo que para nosotros será importante continuar con este tipo de actividades en nuestros cursos de estadística, ya que los alumnos se volvieron muy participativos y se vieron en la necesidad de desarrollar el pensamiento estadístico para poder realizar su proyecto de investigación. – 88 II. Ponencias Referencias Aliprantis, C. D. & Carmona, G. (2003). Introduction to an Economic Problem: A models and modeling perspective. In: Lesh, R. y Doerr, H. (Eds.) Anderson, C. W. & Loynes, R. M. (1987). The teaching of practical statistics. New York: Wiley. Anderson, J. E. and Sungur E. A. (1999). Community service statistics projects. The American Statistician, 53, 132-136. Badia T. y García, C. (2006). 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Actividades reveladoras del pensamiento: más que una forma de aprendizaje activo. Ponencia presentada en el 10º Congreso Nacional de Investigación Educativa, Veracruz, México. Graham, A. (1987). Statistical investigations in the secondary school. Cambridge: The Open University Centre for Mathematics Education. Godino, J. D., Arteaga, P., Estepa, A., y Rivas, H. (2013). Desafíos de la enseñanza de la estadística basada en proyectos. Actas de las Jornadas Virtuales en Didáctica de la Estadística, Probabilidad y Combinatoria (Eds. Contreras, Cañadas, Gea y Arteaga). Granada, Departamento de Didáctica de la Matemática de la Universidad de Granada. Johnson-Laird, P. N. (2010). Mental models and human reasoning. PNAS, CVII (43). 18243-18250 Recuperado el 23 de febrero de 2015 en http://www.pnas.org/content/107/43/18243.full.pdf+html. Kvam , P. H. (2000). The effect of active learning methods on student retention in engineering statistics. The American Statistician, 54, 136-140. 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Assessing students projects. In The Assessmet Challenge in Statistics Education, (Eds. Gal and Garfield). Amsterdam: IOS Press. – 91 DESEMPEÑO DE ESTUDIANTES DE SECUNDARIA EN EL USO Y MANEJO DE FRACCIONES CON SUS DIFERENTES REPRESENTACIONES Lidia Aurora Hernández Rebollar lhernan@fcfm.buap.mx Benemérita Universidad Autónoma de Puebla. Puebla, México María Araceli Juárez Ramírez arjuarez@fcfm.buap.mx Benemérita Universidad Autónoma de Puebla. Puebla, México María Eugenia Martínez Merino maruca_621115@hotmail.com Benemérita Universidad Autónoma de Puebla. Puebla, México Resumen El propósito de este estudio fue averiguar el tratamiento que le dan algunos alumnos de secundaria a la representación de los números fraccionarios en sus diferentes registros: como cociente, como decimal, como un punto en la recta real, etc. El concepto de fracción según Fandiño (2009) tiene diferentes interpretaciones y, por consiguiente, el alumno presenta dificultades en su comprensión y aprendizaje. En el estudio participaron 33 alumnos de primero de secundaria de medio rural. Los resultados muestran que los alumnos, al utilizar y operar las fracciones, carecen de una relación entre conocimientos previos, representación y contenido del problema, de acuerdo con lo planteado por Diezmann (2000). Esto sugiere una problemática en la comprensión y uso de los números fraccionarios reportada – 93 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica ya en varias investigaciones. La diferencia de este trabajo con otros ya publicados es que aquí nos concentramos en el manejo de las diferentes representaciones como un indicador de aprendizaje profundo del tema. Palabras clave: número decimal, número fraccionario, representaciones. Abstract This research purpose is to find out how some secondary school students represent fractional numbers like ratio, decimal, a point over the axis, etc. According to Fandiño (2009) the concept of fractional number has several interpretations, then, the student has several difficulties to understand and learn such a number concept. The sample population is composed of 33 students, first year of secondary school, all from the countryside. The results show, according to Diezman (2000), that the students lack from previous knowledge and contents of the problem in terms of how to use and operate fractional numbers. This suggests a problem in terms of the understanding and use of the fractional numbers, which has being widely reported in the literature. Here, the different student representations is used as a deep learning indicator in the fractional numbers subject. Keywords: Decimal number, fractional number, representations. Introducción El presente trabajo es la parte inicial de un modelo de intervención para trabajar con jóvenes de secundaria el tema de fracciones. Es sabido que muchos alumnos evitan trabajar con fracciones y que este se vuelve un problema mayor cuando se relaciona con el álgebra. Aunque su estudio inicia en los primeros años de la primaria y se revisa continuamente, los estudiantes de educación media presentan serias deficiencias. Estas dificultades provocan en estos alumnos desagrado por su estudio, dificultades de aprendizaje en pre- álgebra y una insistente necesidad de transformar las fracciones en otra representación con el fin de “librarse” de ellas. Diversos investigadores han abordado esta problemática buscando los factores que influyen en su dificultad y haciendo sugerencias para su enseñanza. Kieren (1976) y Fandiño (2009), por ejemplo, han revelado que uno de los principales factores que contribuyen a esta complejidad es el hecho de que las fracciones comprenden una noción multifacética debido a que tiene diversos significados (parte-todo, cociente, razón, operador, medida…) y que estos están interrelacionados. – 94 II. Ponencias Estos mismos investigadores y otros han argumentado que para entender las ideas de número racional, uno debe adquirir experiencia con sus múltiples interpretaciones. Además de los diferentes usos y significados se debe considerar que una fracción es en realidad un representante de un número racional, el cual posee otros representantes. La fracción ½ y el número decimal 0.5 son representantes del número racional que se encuentra justo a la mitad de 0 y 1 en la recta real, por dar un ejemplo. Para afirmar que alguien ha comprendido un concepto es necesario que sea capaz de manipularlo con sus diferentes representaciones y que pueda transformarlo de un sistema de representación a otro y viceversa (D’Amore, 2005). Es por esto por lo que en este trabajo nos propusimos explorar el desempeño de estudiantes de secundaria en el manejo de las diferentes representaciones de las fracciones: la conversión de decimal a fracción y viceversa, la ubicación de fracciones en la recta y la resolución de problemas que involucren diferentes representaciones. En las secciones que siguen se presenta la revisión bibliográfica que sustenta esta investigación, el método, los resultados obtenidos en un test y las conclusiones. Revisión bibliográfica De acuerdo con Fandiño (2009), desde hace más de 35 años algunos autores evidencian que detrás del término fracción se esconden varias acepciones y esto genera confusión. La noción de fracción que nos enseñan en la primaria la arrastramos por años y en estudios posteriores no tiene la fuerza para satisfacer todos los significados que el término asumirá en los cursos de estudio superior. Generalmente, al inicio cognitivo sobre las fracciones se propone la siguiente “definición: se tiene una unidad-todo y se divide en partes iguales, cada una de estas partes es una unidad fraccionaria”. Dado que dicha “definición” inicial es fácilmente comprensible, entra de inmediato en el cognitivo más profundo, produce (demasiado pronto) un modelo, y después no se tiene la oportunidad, ni la fuerza, ni el valor para modificarla, para adecuarla a las distintas necesidades que poco a poco se presentan. Fandiño menciona 12 posibles significados que la palabra “fracción” puede asumir en matemáticas y, por tanto, en el proceso de enseñanza-aprendizaje. Estos significados aquí presentados constituyeron el punto de partida para muchas de las reflexiones didácticas. La lista que hace Fandiño no sigue un orden particular y aborda la literatura a partir de los años setentas y ochentas. Algunas de las interpretaciones que se utilizan en secundaria es la de fracción como parte de una unidad-todo y hay una gran diferencia si el todo está constituido por algo discreto o por – 95 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica algo continuo. Si la unidad-todo es continua, no hay problema en la interpretación, pero si la unidad-todo es discreta, existen algunas fracciones que tienen un sentido concreto y otras que no lo tienen; por ejemplo, no se pueden tomar los 3/5 de 12 personas. Si queremos hallar los 6/8 de 12 personas, esto no se puede hacer debido a la imposibilidad de dividir 12 personas en 8 partes en tamaño, pero la fracción 6/8 se puede escribir en su forma equivalente como 3/4, haciendo posible hallar los 6/8 de 12. Esta idea da por hecho un argumento que está en proceso de construcción; el maestro cree poder basar un conocimiento sobre el otro mientras el estudiante está construyendo los dos conocimientos simultáneamente, y esta sobreposición crea muchos problemas. Otra interpretación es la fracción vista como cociente; bajo los términos de parte-todo, dada la unidad a/b, se divide en b partes iguales y se toman a; si la unidad es continua no hay mucho problema, pero si es discreta puede ocasionar problemas de compatibilidad entre “b” y “c”, si (a/b) = c. La fracción a/b como una división no necesariamente efectuada sino simplemente indicada: a÷b no es interpretada como parte/todo, sino como: tenemos “a” objetos y los dividimos en “b” partes, lo que provoca otra confusión. Con mucha frecuencia la fracción también se considera como un operador multiplicativo; es más, este es uno de sus significados más usados en la escuela. La fracción como operador actúa sobre los números puros más que sobre los conjuntos o sobre los objetos; es, de hecho, una nueva operación que combina división y multiplicación. A veces se presentan situaciones complicadas: «Hallar los 4/5 de un conjunto de 22 peras» quedaría (22÷5) × 4, pero ello presenta un problema de intuición, dado que 22 no es divisible por 5. Una vez que se pierde el aspecto intuitivo, nada evita, entonces, que se opere intercambiando entre las dos operaciones: (4 × 22) ÷ 5. Tal situación es permitida y produce el mismo resultado numérico, pero además muestra que la fracción como operador no es la fracción como la entendimos al inicio. La relación parte/todo se perdió, por lo que resulta evidente que la definición inicial no es coherente con la interpretación de fracción como operador. Por su parte, Diezmann (2000) afirma que “dibujar un diagrama” se propone como una estrategia útil en las escuelas para resolver problemas (también la NCTM propone la elaboración de diagramas como herramienta eficaz), pero generar un diagrama apropiado es problemático para muchos estudiantes porque no hay una decodificación lingüística ni una codificación visual. Esto genera representaciones incorrectas de las fracciones, propiciando generación de conocimiento erróneo o confuso basado en repetición y memorización de algoritmos. Aunado a lo anterior, se presenta la problemática de que se hace un uso excesivo de sinónimos entre – 96 II. Ponencias dibujo, esquema, diagrama, imagen, etc., y el docente no orienta al alumno en la elaboración de diagramas exitosos como una herramienta que le permita llegar a un conocimiento significativo, es decir, el estudiante no elabora “buenos diagramas”. Este factor también influye en la representación de las fracciones y como consecuencia, en su aprendizaje. Para Duval (1995), lo importante de una representación es su propiedad de transformación. En matemáticas los signos no son prioritarios para presentar objetos sino para sustituirlos por otros como, por ejemplo, en el cálculo. Además, esta transformación depende del sistema semiótico de representación dentro de las representaciones que se producen. La actividad matemática requiere que aunque los individuos empleen diversos sistemas de representación semiótica (registros de representación), solo elijan una según el propósito de la actividad. En otras palabras, la actividad matemática requiere una coordinación interna, que ha de ser construida, entre los diversos sistemas de representación que pueden ser elegidos y usados; sin esta coordinación dos representaciones diferentes significarán dos objetos diferentes, sin ninguna relación entre ambos, incluso si son dos “contextos de representación” diferentes del mismo objeto. Estas son las dos caras de la actividad matemática, que no se pueden considerar separadamente una de la otra, sobre todo para comprender los problemas de aprendizaje, y que proporcionan la idea clave para analizar los procesos cognitivos involucrados en el pensamiento matemático. Duval (1995) distingue dos clases de transformaciones de representaciones semióticas: la conversión y el tratamiento, los cuales también serán de interés para el análisis de los datos; en la conversión cambia el sistema semiótico, es decir, cambia el registro usado sin cambiar los objetos indicados. En el tratamiento se mantiene el mismo sistema semiótico pero puede ser expresado de diferente forma. La adquisición conceptual de un objeto matemático se basa en dos de sus características fuertes: 1) el uso de más registros de representación semiótica es típica del pensamiento humano, 2) la creación y el desarrollo de sistemas semióticos nuevos es símbolo (histórico) de progreso del conocimiento. Estas consideraciones muestran la interdependencia estrecha entre noética y semiótica, como se pasa de una a otra: por lo que no solo no existe noética sin semiótica, sino que la semiótica se adopta como característica necesaria para garantizar el primer paso hacia la noética. Por lo tanto, la construcción de los conceptos matemáticos depende estrechamente de la capacidad de usar más registros de representaciones semióticas de esos conceptos (Duval, 1993). – 97 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Metodología Muestra En el estudio participaron 33 alumnos de primer grado de telesecundaria de medio rural, de los cuales 18 son de sexo femenino y 15 de sexo masculino. La comunidad es cabecera municipal del estado de Puebla y la escuela se encuentra en el centro de la comunidad. Los alumnos provienen de dos primarias de la misma comunidad y de una primaria de la comunidad de Palmarito, la cual se encuentra aproximadamente a 15 minutos de la cabecera municipal. Todos los alumnos están inscritos por primera vez en primer grado y fueron escogidos por su disposición de tiempo para responder el test. Dos alumnos de la muestra presentan dificultades de aprendizaje (en razonamiento matemático, escritura y en ocasiones al comunicarse); con ellos las estrategias de aprendizaje han tenido que ser diferentes en comparación con las del grupo, pero siempre incluyéndolos en el trabajo. El tema de conversión de decimal a fracción y de fracción a decimal fue abordado a inicios del mes de noviembre (véase el libro Matemáticas 1°, bloque II de Telesecundaria 2006), y se hizo un repaso cuatro días antes del examen sin mencionar a los alumnos que serían evaluados sobre este tema. Instrumento La evaluación se presentó a los alumnos como una actividad individual (no se les mencionó que serían evaluados), se plantearon cinco números fraccionarios para convertirlos a números decimales, estos números fraccionarios debían representarlos en una recta numérica, la cual solo se presentó como una línea, los estudiantes debían poner el cero y las marcas necesarias para su localización. Posteriormente se propusieron cinco números decimales para convertirlos a fracción, los decimales propuestos fueron finitos. De esta forma, se evaluó parcialmente el manejo de tres de las diferentes representaciones de los números fraccionarios. El diseño del instrumento fue lo más sencillo posible, para evitar confusiones en la comprensión de los textos y por el nivel académico de los estudiantes. A continuación se presenta el tipo de reactivos que recibieron los estudiantes. Realiza las conversiones de fracción a decimal, coloca las operaciones en la parte derecha de la hoja y representa el resultado con tres decimales, después localiza las fracciones en la recta numérica. – 98 II. Ponencias = = = Representa los siguientes números decimales en fracciones. 0.32 = 0.003 = 0.101 = Resultados y discusión Una vez evaluados los trabajos se categorizaron las respuestas. El error más común que se encontró fue que hicieron operaciones carentes de sentido, pero, ¿qué argumentos los llevaron a efectuar esas operaciones? Las categorías nos permitirán hacer algunas interpretaciones. Para presentar los resultados se elaboraron tablas de frecuencias y porcentajes de respuestas correctas y de errores más frecuentes. A continuación se presentan las tablas y evidencias de respuestas con algún error frecuente. El orden de presentación es el siguiente: conversión de fracción a decimal, conversión de decimal a fracción y localización de fracciones en la recta numérica. Conversión de fracción a decimal En primer lugar se presenta la tabla 1 con la cantidad de respuestas correctas obtenidas en el ítem uno. En ella se observa que el mayor porcentaje se encuentra en cero respuestas correctas. Tabla 1. Frecuencias y porcentajes de alumnos que respondieron correctamente en la conversión fracción a decimal Ponderación Frecuencia rel. Porcentaje 5 respuestas 4 respuestas 3 respuestas 2 respuestas 1 respuesta 0 respuestas correctas correctas correctas correctas correcta correctas 6/33 3/33 4/33 0 3/33 17/33 18,18 % 9,09 % 12,12 % 0 % 9,09 % 51,51 % Aunque se tienen 17 estudiantes con cero respuestas correctas, fue difícil clasificar sus errores debido a que dieron respuestas sin mostrar sus operaciones. Los errores observados con mayor frecuencia son los siguientes: – 99 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica a. Al hacer la conversión el estudiante coloca el denominador de la fracción como dividendo, se observa que intentó realizar el algoritmo aprendido en la escuela pero perdió coherencia y sentido del problema. b. Realiza operaciones que no corresponden a la consigna. La mayoría de los alumnos buscan operar con los números aunque sea de manera incorrecta, el alumno se manifiesta a través de los códigos convencionales que se le propusieron solo con el fin de lograr afinidad o aceptación. c. Da el resultado sin operaciones. En la tabla 2 se presentan la frecuencia relativa y el porcentaje de las respuestas dadas por algunos alumnos cuando se les entrevistó. Tabla 2. Frecuencias y porcentajes de alumnos con errores más frecuentes en la conversión de número fraccionario a decimal Dice que una Al dividir Ponderación coloca el denominador como fracción son dos No tiene idea números y no de que hacer sabe qué hacer con ellos dividendo Dice que se multiplica numerador por denominador, tiene nervios No sabía que Se le una fracción representa olvidó pero ya repartición recordó Frecuencia rel. 3/33 2/33 1/33 1/33 1/33 1/33 Porcentaje 9,09 % 6,06 % 3,03 % 3,03 % 3,03 % 3,03 % El 18,18 % de los alumnos realizó la actividad 1 correctamente. Sin embargo, la mayoría de ellos relacionaron la conversión de números con alguna de las operaciones básicas (+, -, x), es decir, operaron numerador con denominador con alguna de estas operaciones básicas. Para convertir el número fraccionario a decimal (al hacer la división) invirtieron los lugares del dividendo y divisor. Se observa que los datos obtenidos se comportan de acuerdo con una de las interpretaciones de Fandiño en donde la fracción a/b como cociente significa tener a objetos y dividirlo en b partes, que es una idea muy diferente a la de parte - todo que se enseña en la primaria (la unidad se divide en b partes y se toman a); esta división no efectuada (propuesta) y la división efectuada (realizada por el alumno) tienen diferentes roles, por lo que provoca confusión al alumno. Por otro lado, de acuerdo con Duval (1995), al situar el denominador como dividendo faltó en los alumnos coordinación interna entre los diversos sistemas de representación que pueden ser elegidos y usados, es decir, – 100 II. Ponencias en la fase de conversión al pasar de una representación semiótica a otra cambiaron los objetos. Ver la figura 1. Figura 1. Evidencia de conversión de número fraccionario a número decimal Conversión de decimal a fracción En el ítem 2 también se presentaron cinco números decimales que debían ser transformados en números fraccionarios. La frecuencia y el porcentaje para la cantidad de respuestas correctas a este ítem se muestran en la tabla 3. En este ítem se tiene un porcentaje mayor de estudiantes con cero respuestas correctas que en el ítem anterior. Tabla 3. Frecuencias y porcentajes de alumnos que respondieron correctamente en la conversión decimal a fracción 5 respuestas 4 respuestas 3 respuestas 2 respuestas 1 respuesta 0 respuestas correctas correctas correctas correctas correcta correctas Frecuencia rel. 3/33 1/33 1/33 3/33 2/33 23/33 Porcentaje 9,09 % 3,03 % 3,03 % 9,09 % 6,06 % 69,69 % ponderación En la tabla 4 se muestran las explicaciones que dieron algunos estudiantes cuando se les cuestionó sobre sus respuestas al ítem 2. – 101 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Tabla 4. Frecuencias y porcentajes de alumnos con errores más frecuentes en la conversión de número decimal a fraccionario No toma en cuenta Ponderación Frecuencia rel. Porcentaje el valor posicional de los decimales Separa los números decimales para No tiene idea de Le dio pereza qué hacer contestar formar la fracción 5/33 4/33 8/33 1/33 15,15 % 12,12 % 24,24 % 3,03 % Análogamente a lo observado en el ítem 1, los errores presentados fueron difíciles de clasificar debido a la cantidad de respuestas que no muestran las operaciones. Sin embargo, las que se encontraron con mayor frecuencia fueron: a. Separa los números decimales para formar la fracción, es decir, algunos dígitos del decimal los pone como numerador y el resto como denominador. b. No toma en cuenta el valor posicional de cada dígito del decimal. c. Da resultados erróneos sin operaciones. Solo 9,09 % de los alumnos contestó correctamente todos los incisos, es decir, la mitad del porcentaje correspondiente en el ítem 1. Nuevamente los datos concuerdan con los comportamientos mencionados por Fandiño, la fracción y su equivalente en decimal producen efectos operatorios diferentes, por esta razón no toma en cuenta el valor posicional para convertir el número decimal a fracción decimal. También en este ítem hay una conversión de registros semióticos, por lo que se infiere que los alumnos presentan dificultad de interpretación, decodificación y codificación de la información coincidiendo con Duval y Diezmann. Ver la figura 2. Figura 2. Evidencia de conversión de número decimal a número fraccionario – 102 II. Ponencias Localización de fracciones sobre la recta numérica En el ítem 1 se pidió a los estudiantes representar los números fraccionarios en la recta numérica. En la tabla 5 se muestran los porcentajes para la cantidad de respuestas correctas a este ítem. Nuevamente, el mayor porcentaje se obtuvo en cero respuestas correctas e incluso este es el mayor de todos los ítems en esta categoría. Tabla 5. Frecuencias y porcentajes de alumnos que ordenaron correctamente las fracciones en la recta numérica ponderación Frecuencia rel. Porcentaje 5 respuestas 4 respuestas 3 respuestas 2 respuestas 1 respuesta 0 respuestas correctas correctas correctas correcta correctas 5/33 2/33 0 1/33 0 25/33 15,15 % 6,06 % 0 % 3,03 % 0 % 75,75 % correctas Es alarmante que 75,75 % de grupo no ordenó correctamente ninguna de las fracciones dadas, en la recta numérica. Apoyados en Diezmann se observa que no hay una relación de conocimientos previos, diagrama y contenido del problema. La mayoría de los alumnos no reconocen los diagramas como una herramienta eficaz en la resolución de problemas debido a que no hay una decodificación correcta de la información lingüística; como consecuencia, no hay una correcta codificación visual en el diagrama, por lo que representa cantidades incorrectas al hacer las conversiones. Se aprecia una ubicación inadecuada de los números, la mayoría no marca el origen en la recta numérica como referente para señalar marcas que le ayuden a ubicar las fracciones, es decir, pone marcas de manera arbitraria para representar los números racionales en la recta numérica. En los trabajos se observa una carencia en la relación ubicación-medición; algunos alumnos limitaron el espacio de las marcas en la recta numérica, por lo que el espacio reducido impidió distinguir la información relevante. Se observa una carencia en la codificación selectiva de la información que se representa en la recta numérica por parte de algunos estudiantes, porque son inútiles las representaciones gráficas para resolver problemas ya que la información relevante del problema no está incluida. Se infiere que el alumno presenta dificultades para el manejo de las escalas en los diagramas debido al inadecuado manejo de espacios y marcas precisas. De acuerdo con Fandiño, al ubicar las fracciones en la recta se indica una distancia entre el origen y el punto fracción, pero de acuerdo con – 103 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Duval se está cambiando la representación de un campo semiótico a otro, por lo que los alumnos presentaron dificultad en la conversión de los campos semióticos. Ver la figura 3. Figura 3. Evidencia de ubicación arbitraria de números fraccionarios en la recta numérica Conclusiones En este trabajo se pudo observar que los estudiantes de la muestra presentan una considerable dificultad en la conversión de números fraccionarios a decimales y viceversa, así como en la localización de fracciones en la recta. Al convertir números fraccionarios a decimal, menos de 50 % responde correctamente entre una y cinco preguntas. Hay una marcada diferencia con la conversión de números decimales a fracción, ya que aproximadamente 30 % responde correctamente entre una y cinco preguntas. Esto nos conduce a pensar que los alumnos de la muestra presentan mayor dificultad para identificar y operar el valor posicional de los números, que para identificar los elementos de una división representada y dar significado a esos elementos para después operarlos. Al localizar las fracciones en la recta, aproximadamente 25 % de la muestra responde correctamente entre una y cinco preguntas, lo que refleja que se dificulta en mayor medida la decodificación de información para cambiar de registro y representar una codificación visual de los mismos actores; en esta representación visual intervienen más nociones matemáticas como medida, escalas, orden de fracciones, número, entre otras. Con base en lo anterior se puede decir que, a mayor número de nociones involucradas, mayor dificultad existe para transformar y convertir. Las primeras interpretaciones de fracción recibidas en los primeros años de vida escolar determinan de manera considerable su uso y su manipulación. Como en la etapa escolar de primaria se abordan de manera limitada, resulta complejo el estudio de estos números para los estudiantes de secundaria porque tienen que – 104 II. Ponencias relacionar y combinar todas sus representaciones. Lo anterior provoca dificultades de aprendizaje y esto se refleja aún más alarmante en bachillerato o licenciatura. Es necesario que el alumno experimente todas las representaciones semióticas posibles ya que la construcción de los conceptos matemáticos depende estrechamente de la capacidad de usar más registros de representaciones semióticas de esos conceptos, como apunta D’Amore (2005). Con base en lo señalado anteriormente, se sugiere redirigir el proceso de enseñanza-aprendizaje hacia el manejo eficiente de las fracciones en sus diferentes representaciones. Como trabajo próximo queda el diseño de una secuencia didáctica y la aplicación de un post-test para medir el impacto de dicha secuencia didáctica en el aprendizaje del tema por parte de los estudiantes. – 105 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Referencias Diezmann, C. (2000). The difficulties students experience in generating diagrams for novel problems. Proceedings 25th Annual Conference of the International Group for the Psychology of Mathematics Education. D’Amore, B. (2005). Bases filosóficas, pedagógicas, epistemológicas y conceptuales de la Didáctica de las Matemáticas. México: Ed. Reverté, S.A.. Duval, R. (2006). A cognitive analysis of problems of comprehension in a learning of mathematics. Educational Studies in Mathematics, 61: 103–131, Springer. Fandiño, M. (2009). Las fracciones: aspectos conceptuales y didácticos. Colombia: Ed. Magisterio. Kieren, T. E. (1976). On the mathematical, cognitive and instructional foundations of rational numbers. In: R. A. Lesh & D. A. Bradbard (Eds.), Number and measurement: Papers from a research workshop. Columbus, OH: ERIC Information Analysis Center for Science, Mathematics and Environmental Education (pp. 101-144). – 106 LA COMPRENSIÓN QUE TIENEN LOS ALUMNOS REFERIDA A NÚMEROS RACIONALES, COMO OBJETO MATEMÁTICO, AL TERMINAR LA ESCUELA SECUNDARIA Marta Graciela Nardoni mgnardoni@arnet.com.ar Universidad Nacional del Litoral. Santa Fe, Argentina Marcel David Pochulu marcelpochulu@hotmail.com Universidad Nacional de Villa María. Córdoba, Argentina Resumen El trabajo tuvo por finalidad valorar la comprensión que alcanzan los estudiantes al finalizar la escuela secundaria, sobre un tema de matemáticas en particular:“los números racionales como objeto matemático”. Como marco teórico y metodológico se utilizaron herramientas del enfoque ontosemiótico del conocimiento e instrucción matemática. Como contexto de investigación, se hizo una valoración de la comprensión que tienen los estudiantes ingresantes a la Facultad de Ciencias Económicas de la Universidad Nacional del Litoral y estudiantes ingresantes a carreras de profesorados. Para el estudio, se diseñó e implementó un instrumento que pone en juego la red de relaciones que activa un individuo cuando ha comprendido el objeto matemático en cuestión y que se manifiesta a través de las prácticas operativas y discursivas que lleva a cabo. El instrumento se diseñó teniendo en – 107 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica cuenta el análisis didáctico realizado, sobre las tareas y actividades que proponen ocho libros escolares de matemáticas. La valoración efectuada nos llevó a determinar que si bien cada estudiante no domina la totalidad del sistema de prácticas relacionadas con los números racionales, dispone de una red de significados que es relevante para organizar procesos de enseñanza y aprendizaje cuidadosamente planificados, lo que contribuiría a mejorar la comprensión global que se puede alcanzar para este objeto matemático en particular. Palabras clave: comprensión en matemáticas, enfoque ontosemiótico, números racionales. Abstract The research work pursued the objective of evaluating the comprehension reached by students about rational numbers, as a mathematical object, when learners finish High School. As theoretical and methodological frameworks the Ontosemiotic Approach of knowledge and mathematic instruction was followed. As a research context, an assessment of understanding with incoming students at the Faculty of Economics of the Universidad Nacional del Litoral and racing entrants to students it was held professorships. For the study, we designed and implemented a tool that brings into play the relationship network that activates when an individual has understood the mathematical object in question and that is manifested through the operative and discursive practices carried out. The instrument was designed taking into account the didactic analysis on tasks and activities proposed in eight math textbooks. The assessment carried out led us to determine that while each student has not mastered the whole system of rational numbers related practices, has a network of meanings that is relevant to organize teaching and learning carefully planned, contributing to improve overall understanding that can be achieved for this mathematical object in particular. Keywords: Understanding mathematics, ontosemiotic focus, rational numbers. – 108 II. Ponencias Introducción La educación sigue siendo para las sociedades una de las cuestiones más importantes para generar igualdad social, impulsar el desarrollo económico, cultural, personal, y mejorar la calidad de vida. Sin embargo, a pesar de todas las políticas educativas aplicadas y los cambios tecnológicos implementados, en la escuela secundaria es recurrente la problemática acerca del aprendizaje de las matemáticas. También en los primeros años de la universidad sigue presentando dificultades y suele ser catalogada por los estudiantes como la asignatura más difícil de aprobar. En este sentido, diversos estudios e investigaciones, como los de Figueras (1988), Ávila y Mancera (1989), Duval (1999), Chamorro (2003), D’amore (2005), Pochulu (2005), Sanchez (2006), Abrate, Pochulu y Vargas (2007), Perera y Valdemoros (2007), Fandiño (2009), entre otros, muestran que los estudiantes no están logrando una formación matemática adecuada y tienen dificultades en la comprensión de los números racionales. La noción de comprensión, que tiene múltiples acepciones, se vincula con posiciones de investigadores en educación matemática como Godino (2000 y 2003), Font (2001), Pino-Fan, Godino y Font (2011), Pochulu (2011) y Rodríguez, Pochulu y Ceccarini (2011), y se entiende aquí del siguiente modo: Comprender un objeto matemático significa haber transitado por diversas experiencias que le permitan al estudiante producir, organizar y reorganizar la red de relaciones que se deben establecer en la resolución de una situación problemática (intra y extra-matemática) que “obliga” al funcionamiento del objeto, los procedimientos o técnicas que se despliegan para resolverla, las definiciones, propiedades, argumentos que validan las acciones realizadas, todas ellas soportadas y reguladas por el lenguaje simbólico, propio de la Matemática, y la lengua natural (INFD, p. 122). En consecuencia, si se ha comprendido un determinado objeto matemático, el alumno debiera ser capaz de articular coherentemente seis elementos referidos al mismo: las situaciones problemáticas en las que participa el objeto, los conceptos, las propiedades, los procedimientos, los argumentos y el lenguaje. – 109 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Delimitación del problema de investigación Desde los primeros años de la educación primaria, los estudiantes trabajan con números racionales. En un primer momento con fracciones, luego decimales y razones. Y así continúan en el nivel secundario, ampliando sus aplicaciones y significados. Sin embargo, al terminar la escuela secundaria o ingresar a los primeros años del nivel terciario o universitario podemos observar diferentes niveles de dificultades en la resolución de problemas sencillos o en la realización de actividades que impliquen operaciones con números racionales. Numerosos estudios e investigaciones, entre ellos Perera y Valdemoros (2007) y Fandiño (2005), reconocen los números racionales, específicamente las fracciones, como una de las áreas que ofrecen mayores dificultades tanto para su enseñanza como para su aprendizaje. En general, muchas investigaciones dan cuenta de la preocupación sobre la comprensión alcanzada por los alumnos en matemáticas, como Skemp (1976), Schoenfeld (1992), Brousseau (2004), Godino y Batanero (2004), entre otros. Además el estudio de los números racionales constituye una parte importante de la matemática escolar, porque ello permite comprender los fenómenos del mundo real asociados a las actividades de medir y de comparar, actividades que exigen desarrollar en los estudiantes una importante diversidad de competencias. En virtud de esto, es evidente que hoy día en el ámbito de la educación matemática se busca, más que aplicar mecánicamente un algoritmo o procedimiento, la comprensión de los conceptos. En general, muchas investigaciones dan cuenta de la preocupación sobre la comprensión alcanzada por los alumnos en matemáticas, como Skemp (1976), Schoenfeld (1992), Brousseau (2004), Godino, Batanero, Cid, Font, Ruiz y Roa (2004), entre otros. Todas estas investigaciones nos permitieron evidenciar un área problemática acerca del conocimiento de los números racionales, especialmente sobre la comprensión. La problemática acerca de la comprensión y las dificultades que tienen los estudiantes con los números racionales como objeto matemático al culminar sus estudios secundarios e ingresar a cursar estudios terciarios o universitarios, nos preocupa y ocupa como docentes de cátedras de matemáticas del primer año de carreras en institutos terciarios y en carreras universitarias, pues nuestra experiencia en la práctica docente nos permite conjeturar que esta problemática influye negati- – 110 II. Ponencias vamente en la comprensión de otros objetos matemáticos o actúa en algunos casos como obstáculo para su comprensión. Para abordar esta problemática, el propósito de este trabajo fue valorar la comprensión que tienen los estudiantes referida a los números racionales, como objeto matemático, al finalizar la escuela secundaria que se encuentran iniciando estudios terciarios o universitarios. Según Godino, Font, Konic y Wilhemi (2009), se entiende por objeto matemático un sistema complejo de prácticas que el mismo objeto posibilita, las cuales se relacionan con un tipo de lenguaje, un tipo de procedimientos y técnicas, un tipo de argumentos, unas determinadas definiciones, situaciones problema y proposiciones. A su vez, todos estos elementos se articulan entre sí constituyendo una configuración epistémica del objeto matemático en cuestión. Tanto los sistemas de prácticas como las configuraciones se proponen como herramientas teóricas del enfoque ontológico y semiótico del conocimiento e instrucción matemática (EOS) que propone Godino (2000, 2002, 2003) para describir los conocimientos matemáticos, en su doble versión, personal e institucional (Godino y Batanero, 1994), y permiten analizar la comprensión que un alumno alcanza sobre un objeto matemático. El EOS concibe la comprensión básicamente como competencia y no tanto como proceso mental (Godino, 2000, Font, 2001), pues sostiene que un sujeto comprende un determinado objeto matemático cuando lo usa de manera competente en diferentes prácticas. Esto lleva a determinar si reconoce el campo de problemas en que se involucra este objeto matemático, aplica y recuerda (implícitamente en la mayoría de los casos) los conceptos, propiedades y procedimientos que se requieren para llevar a cabo exitosamente las tareas, y utiliza lenguaje y argumentos apropiados en sus explicaciones. En este marco, las preguntas que guiaron esta investigación fueron: • ¿Qué han comprendido los alumnos sobre números racionales, como objeto matemático, al finalizar la escuela secundaria o al iniciar estudios terciarios o universitarios? • ¿Cuáles son las principales dificultades que se les presentan a los estudiantes cuando operan con números racionales, al finalizar la escuela secundaria o al iniciar estudios terciarios o universitarios? – 111 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Objetivos de la investigación Objetivo general: valorar la comprensión que han alcanzado los estudiantes sobre números racionales como objeto matemático al finalizar la escuela secundaria e iniciar estudios terciarios o universitarios. Objetivos específicos: a. Determinar un significado global o experto de referencia del objeto matemático número racional, a través del análisis de documentos curriculares nacionales y jurisdiccionales. b. Realizar un análisis didáctico de las tareas y actividades que proponen los textos escolares sobre el objeto matemático número racional. c. Determinar los conceptos y propiedades, referidos a números racionales, que ponen en práctica los alumnos cuando resuelven problemas. d.Especificar los procedimientos y técnicas que emplean habitualmente los alumnos en contextos de resolución de problemas con números racionales. e. Caracterizar el tipo de argumentaciones y uso de lenguaje que emplean los alumnos cuando brindan explicaciones sobre la resolución de situaciones que involucran números racionales. f. Evaluar la comprensión que han alcanzado los alumnos sobre números racionales y como objeto matemático, al finalizar la escuela secundaria e ingresar en un nivel superior. g. Detallar las dificultades que aparecen cuando los alumnos resuelven actividades matemáticas sobre números racionales, a propósito de la comprensión alcanzada o no, al finalizar la escuela secundaria e ingresar en un nivel superior. Metodología de la investigación La investigación se considera de naturaleza diagnóstico-descriptiva y cualitativa, de corte etnográfico y hermenéutico, y fue desarrollada bajo el enfoque ontológico y semiótico del conocimiento e instrucción matemática (EOS) que propone Godino (2000, 2002, 2003) y Godino, Batanero y Font (2007), como línea teórica y metodológica de la didáctica de las matemáticas. – 112 II. Ponencias Fases de la investigación La investigación se ha organizado en cinco fases diferenciadas que se describen a continuación. Primera fase: en primer lugar, se analizaron en documentos curriculares los bloques correspondientes al área matemática, y específicamente los referidos a números racionales. Esto permitió elaborar una configuración epistémica de referencia (significado global o experto). Luego se analizaron las actividades que proponen los libros escolares de matemáticas, del nivel medio y superior, que son utilizados frecuentemente por los profesores o recomendados desde los organismos oficiales, centrando la atención en aquellas en donde se abordan los números racionales como objeto de estudio. Este análisis también permitió estructurar una configuración epistémica de referencia del tema a partir de los textos. Segunda fase: teniendo en cuenta la configuración epistémica de referencia elaborada en la primera fase a partir de los textos escolares, con base en el significado global o experto de referencia de los documentos curriculares y la revisión bibliográfica llevada a cabo, se diseñó un instrumento que pone en juego la red de relaciones que activa un individuo que ha comprendido el objeto matemático en cuestión (números racionales) y que se manifiesta a través de las prácticas operativas y discursivas que lleva a cabo. Este instrumento consta de una serie de actividades que los alumnos debieron resolver por escrito, y una entrevista clínica semiestructurada que se elaboró teniendo en cuenta las respuestas brindadas. Para la elaboración de las actividades del instrumento consideramos: • Un análisis de los contenidos tomando como referencia el significado institucional global o experto. • Elaboración de una versión piloto del cuestionario, aplicación a una muestra, valoración mediante juicio de expertos y revisión del instrumento. • Elaboración de la versión definitiva del cuestionario, con actividades de los textos con alta idoneidad didáctica, con base en el significado institucional global/ experto elaborado de los documentos curriculares nacionales y jurisdiccionales y teniendo en cuenta los seis tipos de objetos que se ponen en juego en la actividad matemática. – 113 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Una vez puesto a prueba, con las sugerencias de los pares de expertos, se elaboró la versión definitiva del instrumento, el cual validamos además considerando una valoración a través de indicadores de idoneidad epistémica, cognitiva y ecológica. Para analizar los conocimientos matemáticos implicados en las actividades del instrumento, realizamos configuraciones epistémicas de cada actividad. Esto nos permitió hacer otra validación para mejorar y reajustar las situaciones propuestas para darle mayor confiabilidad y poder anticipar algunos conflictos en las respuestas de los alumnos. Tercera fase: se administró el instrumento diseñado en la segunda fase, en calidad de evaluación diagnóstica, a los alumnos aspirantes a ingresar durante el año 2012 a la Facultad de Ciencias Económicas de la Universidad Nacional del Litoral, y en el Instituto Superior de Profesorado Nº 10 de Helvecia, en las carreras de profesorado de nivel primario y profesorado de nivel secundario en biología. Posteriormente se seleccionaron las producciones escritas que lograron resolver 50 % o más de las consignas planteadas. Se examinaron las producciones enfocándonos en el análisis del sistema de prácticas matemáticas efectuadas por los estudiantes ante las situaciones problema planteadas, intentando establecer la relación entre el conglomerado de prácticas que los alumnos son capaces de realizar con este objeto matemático (números racionales) y el significado que pudieron construir acerca de este. Con la finalidad de efectuar un análisis profundo de la comprensión que tienen los estudiantes sobre los números racionales, se hicieron entrevistas clínicas para ahondar aún más en la problemática en cuestión. Cuarta fase: teniendo en cuenta los resultados obtenidos de la fase anterior, se armaron las configuraciones cognitivas de cada estudiante. Esto es, el modo en que se articulan los elementos primarios recuperados en la primera fase y que se evidenciaron en las prácticas operativas y discursivas que llevó a cabo el estudiante. Esto permitió hacer una valoración individual de la comprensión alcanzada por cada estudiante y las dificultades que aún persisten al ingresar en el nivel superior. Quinta fase: se hicieron comparaciones entre las configuraciones cognitivas (obtenidas de la cuarta fase) con la configuración epistémica (construida en la primera fase) a fin de valorar la comprensión global alcanzada por los estudiantes. Estos actos de semiosis tienen como resultado final una aproximación a la configuración cognitiva de los alumnos, lo que permite, por un lado, construir algunas conclusiones sobre los objetos primarios y sus significados, y por el otro, valorar la comprensión que tienen sobre este objeto matemático. Esta fase permite, además, proponer – 114 II. Ponencias mejoras en los procesos de enseñanza y aprendizaje que se implementen sobre el tema. Resultados Intentar dar respuestas a las preguntas iniciales nos llevó a estructurar una configuración epistémica de referencia a partir de un significado institucional global o experto, elaborado a partir de los documentos curriculares que establecen los saberes básicos de referencia, luego a partir de este significado de referencia elaboramos una configuración epistémica de referencia a partir de las unidades didácticas sobre números racionales que proponen ocho textos escolares, lo que sirvió de base, junto a los referentes teóricos consultados, para diseñar un instrumento que fue administrado a alumnos que aspiraban a ingresar a la UNL y al ISP Nº 10 durante el año 2012. La resolución de las situaciones problema que contenía el instrumento, y las entrevistas realizadas dio lugar a estructurar las configuraciones cognitivas de los estudiantes. Posteriormente hicimos la comparación entre la configuración epistémica global de referencia con las configuraciones cognitivas, permitiéndonos arribar a los resultados que detallamos a continuación. Teniendo en cuenta los resultados esbozados por ambos grupos de estudiantes participantes, el análisis de las resoluciones efectuadas y las entrevistas que llevamos a cabo, podemos sintetizar en forma general que: • Los conceptos más utilizados, o que ponen en práctica en la resolución de situaciones problema que involucran los números racionales, son los de fracción, operaciones con fracciones, expresiones decimales y operaciones. • No utilizan de manera apropiada algunos conceptos como: fracción como parte de una cantidad continua o discreta, fracción como razón y fracción como operador, desigualdad en expresiones que contienen números racionales. • No relacionan en algunos casos los conceptos de fracción con razón ni de fracciones equivalentes con proporción. • La mayoría de los estudiantes no logran articular con la situación problema los conceptos de notación científica y expresión decimal aproximada. En algunos casos aparecen algunos procedimientos incompletos o la aproximación por redondeo. – 115 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica • Los estudiantes para carreras de formación docente (ISP Nº 10) lograron mostrar un mejor manejo de los conceptos de proporción, magnitudes proporcionales y porcentaje. • Ponen en práctica la mayoría de las propiedades de las fracciones equivalentes, no así de las propiedades de las proporciones y magnitudes proporcionales. • La mayoría desconocen algunas propiedades asociadas a la resolución de problemas con números racionales (distributiva de la división con respecto a la suma o resta, asociativa de la multiplicación, inverso aditivo, inverso multiplicativo, entre otras) y las propiedades de las desigualdades, las cuales se relacionan con el concepto de desigualdad. • Los procedimientos más utilizados, ya sea en forma correcta o con algunas deficiencias, son: representar gráficamente fracciones en cantidades continuas y algoritmos básicos de las operaciones con racionales. • Se presentan deficiencias para interpretar problemas verbales, traducción de lenguaje simbólico a natural y viceversa, y aplicación de procedimientos adecuados para hallar la solución. • La mitad de los estudiantes logra aplicar adecuadamente procedimientos asociados con la resolución de situaciones problema que involucran magnitudes proporcionales. • Pocos estudiantes logran hacer aproximaciones de expresiones decimales (solo aproximan por redondeo) y menos aún son quienes expresan cantidades numéricas en notación científica. • Muy pocos estudiantes logran interpretar y resolver situaciones problema que involucren procedimientos necesarios para trabajar con desigualdades. • Utilizan en varios casos, de manera errónea procedimientos relativos a la resolución de ecuaciones, cálculo de porcentajes, aproximación de expresiones decimales por redondeo o truncamiento, y expresión de números en notación científica. • No utilizan en general procedimientos que impliquen la utilización del lenguaje gráfico en la resolución de situaciones problema. Solo en algunos casos aparecen intentos por hacer traducciones de un enunciado verbal a gráfico. • Llevan a cabo procesos de argumentación mediante prácticas discursivas solo cuando se sienten presionados a realizarlos (en este caso mediante una entrevista). Esto es, no argumentan de manera escrita, aun cuando sea una condición de la consigna de la situación problema. – 116 II. Ponencias • Los estudiantes aspirantes a ingresar en carreras de formación docente lograron mejores argumentaciones que involucran procedimientos para justificar lo realizado en las situaciones problema. • Los estudiantes aspirantes a ingresar a la universidad lograron mejores argumentaciones que involucran las propiedades de los números racionales para justificar sus desarrollos. Estas justificaciones se remiten solo a mencionar alguna propiedad sin lograr profundizar mucho en ellas. • El lenguaje utilizado en las argumentaciones difiere en ambos grupos, dado que los estudiantes ingresantes a la universidad utilizan el lenguaje verbal o simbólico, mientras que los estudiantes ingresantes a formación docente solo utilizan el lenguaje verbal. • La mayoría de los estudiantes no llevan a cabo procesos de argumentación que se encuadren en el primer estadio (informal o ingenuo) que propone Mosterin (1980). Además, cuando lo hacen introducen argumentos a través del lenguaje verbal que no son adecuados y emplean elementos lingüísticos que no se encontrarían en una configuración epistémica asociada a números racionales. Conclusiones En función de los resultados, podemos sintetizar en forma general que: Las prácticas operativas y discursivas de los estudiantes a propósito de resolver situaciones problema que involucran los números racionales reflejan que: a. En el caso de situaciones problema con los números racionales, dados en contextos intra o extramatemáticos, se evidencia en algunos casos la incorrecta interpretación de los enunciados, el uso inadecuado del lenguaje simbólico o gráfico y una deficiente aplicación de procedimientos. b. Los conceptos más utilizados son los de fracciones, operaciones con fracciones, expresiones decimales y operaciones, lo que parece evidenciar un aprendizaje centrado en rutinas y algoritmos propios de este campo numérico. c. En muchos casos no dan evidencias de tener claros los conceptos de fracción como parte de una cantidad continua o discreta, ecuaciones, desigualdades, notación científica, proporcionalidad, porcentaje, entre otros, pues no los utilizan de manera adecuada en la resolución de las situaciones problema. d.En varios casos no relacionan los conceptos de fracción con razón, ni de fracciones equivalentes con proporción, lo que aparentemente evidenciaría un aprendizaje atomizado, fragmentado o segmentado de los números racionales. – 117 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica e. En general, no se ha vinculado a las resoluciones de situaciones problema el concepto de desigualdad en expresiones que contienen números racionales, ni las propiedades asociadas a las desigualdades. f. Evidencian desconocimiento en muchos casos, de algunas propiedades de las operaciones asociadas a la resolución de problemas con números racionales, tales como distributiva de la división con respecto a la suma o resta, asociativa de la multiplicación, inverso adictivo, inverso multiplicativo, entre otras. g. Utilizan algunos procedimientos erróneos al operar con números racionales, en situaciones problema que involucran ecuaciones, cálculo de porcentajes, aproximación de expresiones decimales por redondeo o truncamiento, y al expresar números en notación científica. h.En la mayoría de los casos no dan argumentos convincentes de las resoluciones que llevan a cabo, e introducen lenguaje verbal que no es adecuado, con elementos lingüísticos que no se encontrarían en una configuración epistémica asociada a números racionales. Esta síntesis refleja conclusiones generales de las prácticas operativas y discursivas de ambos grupos de estudiantes participantes en la investigación, a propósito de resolver situaciones problema que involucran los números racionales. Si se tienen en cuenta las relaciones que establecieron o no entre los elementos primarios del objeto matemático, sostenemos que: Los estudiantes no han alcanzado una comprensión global de los números racionales como objeto matemático, sino más bien, que han logrado alcanzar aspectos parciales, ya que en muchos casos no han podido utilizarlo de manera competente en diferentes prácticas operativas y discursivas. Esto guarda relación con el hecho de que la configuración cognitiva referida a números racionales de cada estudiante evaluado es incompleta puesto que no se establecieron todas las redes de relaciones que estarían presentes en la configuración epistémica. No obstante, rescatando lo que cada estudiante ha comprendido sobre números racionales (redes de relaciones que logra establecer adecuadamente), se logra estructurar la configuración epistémica deseada y utilizada como referencial para el estudio. Teniendo en cuenta a Godino (2003), que sostiene que en una situación ideal y en una institución dada, un sujeto “comprende” el significado del objeto –o se “ha apropiado del significado” de un concepto– si es capaz de reconocer los problemas, procedimientos, argumentaciones, propiedades y representaciones características, – 118 II. Ponencias relacionarlo con los restantes objetos matemáticos en toda la variedad de situaciones planteadas por la institución correspondiente. Y que para el EOS la comprensión alcanzada por un sujeto en un momento dado difícilmente llegue a ser total, o por el contrario, sea nula; sino que abarcará aspectos parciales de los diversos componentes y niveles de abstracción posibles. Ello nos permite sostener que si se organizaran procesos de enseñanza y aprendizaje cuidadosamente planificados, teniendo en cuenta las múltiples relaciones que se establecen entre situación problema, conceptos, propiedades, procedimientos, lenguaje y argumentos, se mejoraría la comprensión global que los estudiantes lograrían tener sobre los números racionales como objeto de estudio. La complejidad sistémica del significado de un objeto implica que su apropiación deviene de un proceso dinámico, progresivo y no lineal, como consecuencia de los distintos dominios de experiencia y contextos institucionales en que participa. Con respecto a las dificultades, el análisis de las prácticas operativas y discursivas llevadas a cabo por ambos grupos de estudiantes participantes, frente a las situaciones problema nos permitió observar y sintetizar en forma general que los estudiantes tienen: • Dificultades para utilizar el concepto de número racional de manera competente en la resolución de situaciones problema. • Dificultades para identificar las múltiples representaciones que tiene un número racional y cómo se relacionan entre sí las mismas. En particular, no distinguen la fracción como una razón, o como la cantidad de veces que está una cantidad en otra, y por consiguiente, para relacionar fracciones equivalentes con proporciones. • Dificultades para utilizar los diferentes significados (entendidos como conjunto de prácticas operativas y discursivas) de número racional, la incorporación de nuevas especificidades simbólicas, operatorias estructurales, relacionales y de representación y la significación de la densidad respecto del orden. • Errores y dificultades en la aplicación de los algoritmos de las operaciones con números racionales, y en la resolución de ecuaciones y desigualdades que los involucran. En este caso, utilizan algoritmos y procedimientos que no logran sostener en procesos argumentativos adecuados para justificar su aplicación, en tanto no se vinculan con conceptos ni propiedades. • Errores y dificultades para operar con números decimales, en el uso del cero, en la lectura y escritura de los números y para establecer el orden entre ellos. – 119 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica • Dificultades para emplear conceptos y procedimientos necesarios para la aproximación de expresiones decimales y en la escritura en notación científica. • Dificultades para interpretar la noción de densidad de los números racionales. • Errores y dificultades para interpretar enunciados verbales y simbólicos en situaciones problema, lo que se evidencia en la incorrecta traducción a otros lenguajes como simbólico o gráfico y en lo inadecuados que fueron los procesos de argumentación. • Dificultades para justificar respuestas que se vinculan con conceptos, propiedades, procedimientos y algoritmos propios de los números racionales. • Errores y dificultades para aplicar propiedades de las operaciones con números racionales y de las desigualdades. • Dificultades para relacionar los conceptos de fracción y razón, fracciones equivalentes y proporciones y, por consiguiente, para resolver situaciones problema que involucran magnitudes proporcionales. Reflexiones finales El estudio realizado en nuestra investigación nos lleva a formular algunos criterios que pudieran tenerse en cuenta en el diseño o rediseño de situaciones problema que involucran los números racionales como objeto de estudio. Estos criterios los fuimos empleando también para la elaboración del instrumento utilizado en la investigación, y devienen de establecer situaciones problema que pongan en evidencia redes de relaciones entre los objetos primarios involucrados para los números racionales. • Seleccionar o diseñar situaciones problema en contextos extra e intra-matemáticos que tengan sentido en el campo de conocimientos del alumno, cercanas a la realidad concreta de su entorno. Estas situaciones debieran buscarse deliberadamente abiertas y que involucren una red considerable de conceptos, propiedades y procedimientos para su resolución. Un análisis a priori de los elementos primarios que conforman al objeto matemático involucrado (configuración epistémica e instruccional) no debiera atomizarse solo en uno de ellos (por ejemplo, en procedimientos). • Es importante que en las actividades se destaque el valor que tienen las redes de relaciones entre los elementos primarios del significado de número racional, antes de mostrar los algoritmos o procedimientos propios de los números racionales. – 120 II. Ponencias • Es destacable que la situación problema promueva el uso de diferentes registros de representación y lenguajes (verbal, simbólico y gráfico), entendidos estos como red de relaciones entre dos elementos que constituyen la configuración epistémica de número racional como objeto de estudio (lenguaje y argumentos). • Las situaciones problema deben generar y promover procesos de argumentación, pues en ellos se advierten las relaciones que los estudiantes realizan entre los objetos primarios y se tienen indicios de la comprensión alcanzada. La mera aplicación de procedimientos, técnicas o algoritmos no es evidencia de haberse comprendido un objeto matemático. • Es importante el análisis de la trama de funciones semióticas asociada al contenido matemático, pues nos permite prever su grado de dificultad potencial e identificar las variables por tener en cuenta para facilitar su enseñanza. • Algunas dificultades se podrían resolver utilizando una evaluación formativa que permita superar obstáculos presentando situaciones, suficientemente complejas, para que el alumno sea consciente de que determinadas prácticas solo son válidas en determinados contextos. Finalmente, pensamos que este trabajo orienta no solo hacia el análisis que debiera hacer el profesor para valorar la comprensión de los alumnos, y de los errores y dificultades que genera la misma, sino también a repensar sobre las estrategias que pueden resultar más convenientes a la hora de llevar adelante los procesos de enseñanza y aprendizaje en matemáticas. Para ello la noción de idoneidad didáctica puede ser útil para analizar un proceso de estudio implementado en una clase, en la planificación o en el desarrollo de una unidad didáctica, además para analizar aspectos parciales de un proceso de estudio, como un material didáctico, un texto escolar, respuestas de estudiantes a tareas específicas. Por ello consideramos importantes los indicadores de los distintos tipos de idoneidad planteados en Godino (2011), mediante los cuales los docentes de matemáticas puedan construir la competencia en análisis didáctico de secuencias de tareas. Las configuraciones epistémicas de las actividades propuestas pueden ser de utilidad para anticipar posibles conflictos o diferencias entre significados (institucional y personal), lo cual contribuye al diseño, aplicación, valoración y mejora de las tareas, que son las situaciones que el profesor propone (problema, investigación, ejercicio, etc.) a los estudiantes, las que son el punto de partida de la actividad por desarrollar en la clase, y la que a su vez produce como resultado algún aprendizaje. – 121 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Esto también nos lleva a reflexionar, incluso, en los procesos de evaluación que implementamos, pues centrarnos solo en prácticas operativas descartando las discursivas estaría mostrando una parte de la realidad en torno a la comprensión alcanzada por los estudiantes sobre cierto objeto matemático. – 122 II. Ponencias Referencias Abrate, R., Pochulu, M. y Vargas, J. (2006). 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Buenos Aires: Ediciones Fausto. – 125 LA COMPRENSIÓN DE ENUNCIADOS DE PROBLEMAS QUE INTRODUCEN LOS RACIONALES: DESDE UNA MIRADA SEMIÓTICA-COGNITIVA Y LINGÜÍSTICA Teresa Pontón Ladino tpontonl@unal.edu.co Universidad Nacional de Colombia, Sede de Palmira. Palmira, Colombia Resumen Este trabajo es parte de los resultados de una investigación doctoral que propone una caracterización de un campo de enunciados de problemas matemáticos y el análisis de algunas de las variables inmersas en la comprensión de enunciados de este campo que introducen la noción de número racional, con estudiantes de grado quinto de educación básica. Se estudia en el ámbito de las transformaciones, entre las representaciones semióticas producidas en registros semióticos, en especial el papel que juega el registro semiótico de la lengua natural (Duval, 1999, Pontón, 2012). Aunque la enseñanza y aprendizaje de los números racionales ha sido un tópico ampliamente estudiado en la educación matemática, uno de los mayores problemas en el aprendizaje de los enunciados de problemas es que muy pocos alumnos logran la coordinación entre los tratamientos numéricos fraccionarios o decimales con los tratamientos figurales y los tratamientos propios de la lengua natural. El análisis realizado aporta elementos semiótico-cognitivos, particularmente lingüísticos, anudados al registro de la lengua natural que inciden en la comprensión de los procesos – 127 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica de conversión de las representaciones semióticas (RS) producidas en el registro de la lengua natural (RL) a un tratamiento no discursivo que involucre representaciones numéricas o simbólicas. Palabras clave: actos lingüísticos, comprensión de enunciados de problemas, enseñanza y aprendizaje de números racionales, enunciados de problemas, números racionales, registros de representación semiótica, registro de la lengua natural, resolución de problemas, transformaciones de representaciones semióticas. Abstract This work is part of the results of a doctoral research that proposes the characterization of the field of the mathematical statements, as well as the analysis of some variables related with understanding of mathematical statements about rational numbers, for students of the fifth grade. The topic is analyzed in the area of the transformations between semiotic representations produced in semiotic registers, in particular the role of the semiotic register of natural language (Duval, 1999, Pontón, 2012). Although teaching and learning of rational numbers have been a topic widely studied in mathematical education, one of the biggest problems to understand mathematical concepts is that only few students achieve coordination among different treatments as numerical fractions, decimals, figural or their own natural language. The analysis provides semiotic-cognitive elements, especially linguistic, coupled to the registration of natural language. These elements contribute to the understanding of the conversion processes of the semiotic representations (RS) produced in recording natural language (RL) to a non-discursive treatment involving numerical or symbolic representations. Keywords: Linguistic acts, problem solving, rational numbers, registration of natural language, semiotic representation, teaching and learning of rational numbers, transformations of semiotic representations, understanding word problems, word problems. Descripción general de la experiencia La educación matemática como actividad pedagógica y cognoscitiva, intencionada y consciente, debe dilucidar el impacto pedagógico del universo simbólico que se construye a través de los diversos sistemas de representaciones semióticas, entre ellas la lengua natural, en los contextos educativos. No basta con apropiarse de unos – 128 II. Ponencias saberes y pretender “enunciarlos” o “comunicarlos” de manera ingenua a un grupo de aprendices, o pretender que se lea un texto (por ejemplo, un texto matemático o enunciados de problemas) y se comprenda de manera “natural” lo leído, pasando por encima de las condiciones y reglas que, explícita o implícitamente, imponen los procesos propios del registro semiótico de la lengua natural. La construcción inicial del sistema numérico de los racionales, específicamente con la introducción del sistema de numeración fraccionario en la educación básica, pone en relación diferentes ámbitos de las matemáticas escolares, que van configurando una estructura compleja que liga conceptos, situaciones, enunciados de problemas de naturaleza diversa como la multiplicación, la división, la razón, la proporción, la función lineal, la función n-lineal, etc. En este mismo sentido, estas complejidades han sido formuladas por Adjiage (1999), Adjiage y Pluvinage (2007), Obando (2003), Pontón (2008), Romero (1992) y otros en sus trabajos de investigación. Estos autores argumentan que comúnmente se aplican de manera mecánica algoritmos en un discurso monorregistro, en donde el alumno no se involucra en un proceso que le sea significativo, y no logra comprender, evaluar, cuestionar o sustentar sus respuestas a la luz del problema planteado. Principalmente, la experiencia parte del bajo nivel de comprensión de los enunciados de problemas de matematización por parte de los estudiantes (Damm, 1992; Duval, 1986; Pontón, 2012). Problema que se centra en las posibles transformaciones entre representaciones semióticas de diferentes registros de representación partiendo de la lengua natural. Se asumió en el marco metodológico un enfoque de investigación cualitativa, de tipo descriptivo-interpretativo, que permitiera elaborar un marco teórico para analizar la complejidad de los procesos de comprensión del campo de enunciados de problemas aritméticos en lengua natural, que se encuentran en los textos escolares, en los que se requiere la utilización de sistemas conceptuales de números racionales para su solución. Bajo esta metodología, en el trabajo de investigación tanto en el análisis de los enunciados propuestos por los textos escolares, con el trabajo con estudiantes de quinto de la básica y maestros de esos grados. Se propone la construcción de una caja de herramientas semiótico-cognitivas, particularmente lingüísticas, que permite, de manera muy potente, caracterizar el campo de enunciados y analizar los factores que inciden cuando el estudiante hace la lectura del enunciado. – 129 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Elementos teóricos La investigación realizada se aproxima a los problemas del aprendizaje de las matemáticas desde una perspectiva que considera que los modos de funcionamiento nuevos que habría de adquirir cada alumno, están estrechamente relacionados con los elementos semiótico-cognitivos (Duval, 1986, 1999), particularmente lingüísticos que se pueden construir en las instituciones educativas. Estos modos son necesarios para la actividad matemática y permiten aumentar la capacidad para reflexionar en dominios distintos a las matemáticas. Se parte de los referentes teóricos de la perspectiva construida por Duval (2004), la cual aborda los problemas de aprendizaje de las matemáticas a partir de los registros semióticos de representación, más que por las representaciones mentales, en razón de que el modo de acceso a los objetos matemáticos nunca puede ser directo mediante la percepción, o desde la utilización instrumental, sino necesariamente semiótico, es decir, haciendo uso “obligatorio” e intencional de representaciones de tales objetos. Un registro semiótico de representación (RSR) tiene la posibilidad de transformar las representaciones de acuerdo únicamente por las reglas propias del sistema de representación semiótico, de modo que se obtengan otras representaciones que puedan constituir una ganancia de conocimiento en comparación con las representaciones iniciales. La comprensión de enunciados requiere una coordinación de registros semióticos, pero tal coordinación no es espontánea (Damm, 1992; Pontón, 2012). Se propone para la comprensión de los enunciados la construcción de una caja de herramientas con elementos teóricos como la teoría de los actos lingüísticos y el trasfondo de Searle (1969/1980, 1991), presuposición de Collingwood (1940/1969) y la lógica de preguntas desarrollada por Rescher (1984/1994), Collingwood (1940/1969) y Strawson (1970), entre otros, propios de la lengua natural. Estos elementos permiten detenerse o devolverse en diferentes marcas lingüísticas de los segmentos del enunciado, cuando el estudiante logre la“identificación de la información relevante” del enunciado en el RSR de la lengua natural; de esta manera se permite la descripción en un nivel de detalle de lo comprendido del enunciado por parte del estudiante. Algunos segmentos del enunciado se identifican como relevantes porque son una RS en el RL, que tienen una parte de la información necesaria para contestar la pregunta o las preguntas; si ya pueden tratarse, o si no hace falta tratarlos, se dejan como están o simplemente se transcriben al “papel borrador”; otros segmentos se cambian a RS de otro u otros registros; algunos segmentos tienen RS que ya pueden – 130 II. Ponencias estar en otro registro distinto del RL, como los numerales decimales o las fracciones que aparecen directamente en el enunciado, o las ilustraciones que pueden ya estar impresas en registro figural bidimensional, y estar acompañadas de texto verbal escrito en RL o de una serie de símbolos ya escritos en registro numérico fraccional o decimal, etc. Se detallará algunos elementos de la caja, que se requiere reconocerlos para empezar a dimensionar lo que implica los procesos de comprensión del texto desde la mirada de los procesos de conversión. Elementos lingüísticos y matemáticos que definen el campo de enunciados en la construcción inicial de los racionales La descripción de lo que se ha considerado un enunciado de un problema aritmético deja vislumbrar dos exigencias que debe tener la organización de la redacción de un enunciado de problema del campo seleccionado: por un lado, la transparencia de la organización enunciativa que evoque el contexto extramatemático y permita ver que las relaciones entre los datos tengan sentido matemático en ese contexto, y por otro lado, la posibilidad de poder plantear un tratamiento aritmético de acuerdo con la instanciación de relaciones matemáticas y no matemáticas entre los datos del enunciado. Para una caracterización de las situaciones y los contextos extramatemáticos o matemáticos presentes en el campo de enunciados de problemas seleccionado, solo una mirada a los aspectos formales matemáticos no alcanza a capturar la diversidad de los fenómenos o factores asociados a los procesos de aprendizaje y de enseñanza ligados al sistema numérico fraccionario, ni siquiera restringiéndose al registro semiótico de la lengua natural y al sistema de numeración fraccional que produce las fracciones y permite su tratamiento. Se requiere analizar la variedad de procesos que permite modelar el sistema numérico de los racionales, especialmente con el registro semiótico de la lengua natural combinado con el registro de numeración fraccional, que ponen en la escena escolar elementos cercanos a la vida cotidiana, como repartos equitativos, divisiones, reducciones o ampliaciones y actividades de medición. Los enunciados que conforman el campo de problemas seleccionado fueron diseñados por los autores de textos escolares1 para un propósito curricular: la construcción 1 La selección de los textos escolares del grado escogido que eran de mayor uso entre las instituciones del municipio de Santiago de Cali. – 131 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica inicial de significados en el sistema numérico fraccionario alrededor de los registros semióticos fraccionales, al menos el registro semiótico fraccional de la lengua natural usual con barra inclinada u horizontal como separador. Los elementos matemáticos que conforman el campo de conocimientos S, en el cual se construyen las relaciones matemáticas involucradas en los enunciados de problemas, son elementos que inciden en la tarea de selección y organización de lo aseverado, y en la lógica que rige lo aseverado con lo pedido en las preguntas de los segmentos directivos y con las respuestas esperadas por los autores (Pontón, 2012). Se asume los fraccionarios F como un subconjunto de los racionales Q, que inclu), o sea, los racionales no negativos o racioye los positivos y el cero ( a nales absolutos Q en la terminología de Fandiño (2009). Este subsistema numérico [fraccionario] puede utilizar, entre otros, el sistema de numeración o registro semiótico de numeración fraccional usual para el sistema numérico de los racionales positivos Q+, que es el que se involucra en los enunciados propuestos en la básica primaria. Se evidencia la importancia decisiva que tienen los sistemas de numeración o sistemas simbólicos que hacen posible la construcción del sistema numérico de los racionales, como son el sistema de numeración fraccionario y el sistema de numeración decimal, como se detalla en la tabla 1. Tabla 1. Sistemas de numeración de los racionales Un enunciado del problema, dado en lengua natural, se construye por parte de sus autores bajo ciertos presupuestos; uno de ellos es que su enunciatario-lector tenga alguna base de conocimientos previos o algún acercamiento a las representaciones semióticas de la lengua natural que le permitan identificar las referencias y los predicados que constituyen dicho enunciado. Es decir, presupone algún acercamiento por parte de los lectores, los estudiantes y maestros, que les permita discriminar y – 132 II. Ponencias relacionar representaciones como: “n partes iguales”, “ ”, “ ”, “sextos”, “la fracción…”, “¿cuántas partes del grupo n corresponden a…?”, “¿qué fracción del total…?”, “¿qué parte…?”, “qué parte…con respecto a (en relación con)… es…”, “qué parte de… es si…”, “qué parte… en términos de…”, “qué parte de…”, “qué fracción del… es...”, “cuántos… tengo del total”, entre otras. Las relaciones fraccionarias se involucran de diferentes formas y se expresan con diversas marcas lingüísticas y la estructura lógica tiene uno o varios lugares vacíos, de acuerdo con la relación con la pregunta y con la respuesta esperada. El contar con conocimientos previos puede permitir que los distintos segmentos conformen un enunciado global con sentido para el lector; es decir, que se integren en una unidad total y no sean informaciones independientes o “sueltas”, sin algún significado para el lector; de manera que este pueda establecer alguna relación entre lo aseverado y la pregunta formulada en el contexto extramatemático en el que se plantea el enunciado. Relaciones y situaciones matemáticas en el campo de enunciados Los tipos de situaciones que involucran la noción de número racional desde la medición implican las relaciones parte-todo, o parte-parte, o la aplicación de un operador. Las relaciones parte-todo y parte-parte determinan la existencia de una cantidad que se establece a partir de una relación cuantitativa entre el todo, aquella cantidad tomada como unidad, y la parte, cantidad tomada como la sub-unidad que surge de la partición, representando a cada una de las partes que tengan la misma longitud, o la misma área, o el mismo volumen, etc.). El operador se aplica a una cantidad tomada como unidad en un estado inicial y esta cantidad se transforma a un estado final (se amplía o se reduce). Las relaciones parte-todo y parte-parte, así como los operadores, involucran un tratamiento con respecto a la unidad que ha de ser utilizada y al tipo de magnitud. Se identifican, en general, en el campo de enunciados de problemas que introducen expresiones numéricas fraccionarias (en lengua natural o en un registro numérico), los siguientes tipos de situaciones. – 133 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Tabla 2. Algunas situaciones involucradas en el campo de enunciados de problemas La naturaleza de las unidades involucradas (simple o compuesta) y del tipo de cantidad de magnitud (continuas o discretas) sobre el cual se establece la comparación inciden en los posibles significados y relaciones que se pueden presentar, de acuerdo con el contexto extramatemático. Por ejemplo, estas variables se pueden ver en la siguiente figura que sintetiza las relaciones involucradas en el enunciado. Figura 1. Relaciones entre las significaciones de los segmentos del enunciado (monos) – 134 II. Ponencias El enunciado especifica como unidad un grupo de monos, desde una cantidad discreta: 30 monos, expresada en I1, y las relaciones expresadas de manera numérica fraccionaria que se establecen con las categorías como macho dominante, hembras, jóvenes y crías. No es muy clara la distinción entre estas diferentes categorías debido a que las unas no son excluyentes con las otras; por ejemplo, pueden existir hembras que son jóvenes o son crías. Se observa en las figura 1 la relación entre los diferentes segmentos del enunciado I2, I3, I4, I5 y las preguntas formuladas P1 y P2. Otra característica de este enunciado (monos), es el hecho de que involucra diferentes relaciones (como parte-todo o como operador) expresadas como expresiones numéricas fraccionarias de diferentes denominadores, como quintos ( ), tercios ( ), treintaavos ( ), las cuales guardan relación con la unidad, es decir, que se puede dividir la unidad discreta (el número de monos) en cinco, tres o treinta grupos y cada grupo de monos que compone cada grupo es entero; además se pueden establecer relaciones entre sí, como la de estar un número entero de veces (o “caber”) en la totalidad (30 monos). – 135 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Tabla 3. Posibles relaciones establecidas en el campo de enunciados de problemas Las situaciones que aparecen en este campo de enunciados de problemas seleccionado involucran en su mayoría la comparación de dos cantidades de una misma magnitud (dos cantidades homogéneas). Hace parte de estas situaciones la aplicación de un operador que agranda o achica (amplía o reduce) una cantidad tomada como unidad, u otra cantidad conmensurable con la unidad seleccionada, para convertirla en otra y permitir comparaciones o combinaciones operatorias con otras cantidades. Así, como es posible encontrar una variedad de relaciones matemáticas y no matemáticas asociadas a los datos que aparecen explícitos o a los datos que se pueden inferir de los datos mencionados en los diferentes actos de habla, algunas de las cuales se sintetizan en la tabla 3. – 136 II. Ponencias Los enunciados de los problemas tienen marcas lingüísticas que evidencian dichas relaciones matemáticas (parte-todo, parte-parte, de medida relativa, o de operador). En algunos enunciados de problemas estas marcas pueden ser explícitas y, en otros casos, estas relaciones quedan solo implícitas en las representaciones numéricas del tipo “a/b”, lo cual se puede observar en el siguiente ejemplo: Enunciado (salario): Un obrero cobra $ 54.000 por su trabajo. Le pagan por adelantado del total. ¿Cuánto dinero le deben? del total; hay una marca que indica que la representación fraccionaria establece una relación entre la parte (el noveno, ) de las cuales se toman 3 o un operador (×, ,× 3) sobre la unidad, en este caso la cantidad discreta del salario. Se pregunta por lo que le deben pero se debe inferir esa relación con el todo, lo que implica una aprehensión operatoria al establecer asociaciones entre algunos elementos lingüísticos del enunciado “cobra $ 54.000 por su trabajo”, “por adelantado del total”, “Cuánto dinero le deben”, así como determinar relaciones entre estos elementos lingüísticos con la unidad (el sueldo) y la relación de lo que le deben en términos de cantidad entera en pesos y en expresión numérica fraccionaria del todo, es decir, del salario completo. Figura 2. Presentación de predicaciones indirectas del enunciado (salario) Es importante aclarar que el estatus lógico que pueden tomar las fracciones como representaciones semióticas en cuanto signos o como números racionales en cuanto referentes de esos signos, entre otros, no se agota en uno de los significados – 137 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica reconocidos (parte, todo, operador). Se observa en el ejemplo, que hay ausencia de una pregunta previa que puede llevar a la determinación de la parte correspondiente a lo pagado o a la relación fraccionaria de la parte no pagada con el todo, considerando la relación parte - parte con lo pagado (en la organización de la redacción del problema se puede determinar esa pregunta ausente como una unidad predicativa indirecta), como se muestra en la figura 3. Figura 3. Algunas de las presuposiciones involucradas en las unidades segmentadas del enunciado 2 (salario) Sobre la congruencia entre la redacción del enunciado con los posibles tratamientos numéricos que pueden dar solución al enunciado directivo (la pregunta), se puede afirmar que la presentación redaccional del enunciado (sueldo), como se ha venido analizando, no presenta una correspondencia semántica entre los elementos significantes que se requieren para el tratamiento aritmético que hay que efectuar, y requiere la presencia de presuposiciones (como se observa en la figura 3) para entender la lógica de la pregunta con respecto a lo aseverado y sus posibles respuestas. Se observa que no hay una univocidad semántica en el registro de llegada, es decir, el numérico para las relaciones establecidas en el enunciado (se puede hacer la correspondencia de cada parte, con las partes adelantadas y las partes que deben, o se puede establecer un cociente o aplicar un operador). – 138 II. Ponencias ¿Qué incide en los procesos de comprensión de los enunciados de este campo de enunciados? Desde todo el corpus de datos se observó en los estudiantes la falta de conocimiento sobre las transformaciones posibles en las representaciones que se producen partiendo del registro de la lengua natural. Se suele aislar las representaciones numéricas del texto e intentar hacer un tratamiento numérico, lo cual evidencia no tener elementos para la comprensión, porque estos no han sido objeto de enseñanza. Los estudiantes consideran las expresiones numéricas fraccionarias difíciles y con poco significado en el marco de los enunciados de los problemas. Esto se constató cuando los alumnos aplicaron los mismos tratamientos a expresiones numéricas decimales enteros positivos y a expresiones numéricas fraccionarias, como si fueran de la misma naturaleza o estuvieran regidas por las mismas reglas. Por ejemplo, en el análisis de las démarches utilizadas frente al enunciado (sueldo), se identificaron los casos de los niños que no reconocieron la representación semiótica fraccional “3/9”como número y a partir de los numerales, que conforman la representación semiótica fraccional, inventan desde sus presuposiciones, representaciones numéricas decimales como “39” o “390” o “3900”. Es decir, un alto porcentaje de los estudiantes observados reconoce la cantidad expresada en el enunciado (3/9 del salario) como dos números separados por una raya y no como un número que expresa una parte de la unidad o un operador que deba ser aplicado a la unidad. Muchos de los estudiantes aplicaron operaciones como multiplicación, división o resta, sin analizar si la parte obtenida (en dinero) que le han pagado, resultante de la operación aplicada, es una cantidad menor, igual o mayor que $ 54.000 (sueldo completo). También se evidencia en los procedimientos de cálculo aritmético asociados erróneamente (por ejemplo, en el procedimiento elaborado por Ema) cómo el valor obtenido por procesos multiplicativos da mucho mayor que los “$ 54.000” (9/9) que corresponden a todo el sueldo, lo cual no relacionó con la representación semiótica fraccional (3/9). – 139 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Figura 4. Procedimiento empleado por la estudiante Ema para el enunciado Las diferentes marcas lingüísticas y las relaciones implicadas en el enunciado, no fueron reconocidas por los lectores al intentar comprender el enunciado del problema. Las interpretaciones fueron realizadas más desde el trasfondo cultural, pero por fuera del campo de conocimientos que se desea trabajar con los estudiantes, por ejemplo: Gloria: pero ahí ya se estaría tomando solo lo que le dieron de la plata del trabajo, pero para saber cuál es lo que le deben, porque si miro ahí [observa el enunciado en la ficha] puede ser treinta y nueve, o trescientos noventa, pero son muy poco, eso no le pagan a mi papá, cuando él trabajó en la obra le daban más plata. ¿Sí es así? Puede ser mejor con estos ceros, entonces se lo quito al salario (Entrevista 05-2010.04.19. Estudiante Gloria). Se observó a partir de todo el trabajo de campo, que no es clara la transición que los estudiantes hacen desde el registro de numeración decimal en el que se producen representaciones de números enteros positivos al registro semiótico de numeración fraccional en el cual se producen las representaciones semióticas fraccionales. Muchas de las intervenciones de los estudiantes y maestros en las entrevistas mostraron la dificultad de suponer una misma unidad para diferentes informaciones de distinta naturaleza o aplicar tratamientos propios del registro semiótico de numeración decimal (en el cual operaban los enteros positivos) a los numerales que conforman la representación semiótica fraccional. Enunciado (chocolatina): de una chocolatina dividida en sextos, Óscar comió más de 1/3 y menos de 2/3. ¿Qué parte de la chocolatina comió Óscar si los pedazos sobrantes quedaron completos? Gloria: hay un error en este [señala el problema], aquí hablan de seis y acá de este número que es con el tres [señala las representaciones numéricas fraccionarias dadas en tercios]. Entonces, ¿son dos chocolatinas? Entrevista 08-2010.04.08. Estudiante Gloria. Enunciado 1 (chocolatina). – 140 II. Ponencias Ema: ¿cómo así que es menos y más, no es así, o es más o es menos?… además aquí dice algo de completa, si queda completa entonces no comieron nada, quiere decir que la chocolatina no se destapó y el niño no comió ninguno de los pedazos (Entrevista 08-2010.04.08. Estudiante Ema. Enunciado 1 [chocolatina]). De igual manera, se evidenció en el trabajo investigativo que en el campo de enunciados de problemas dados en el registro semiótico de la lengua natural RL hay variedad de relaciones que se introducen por medio de alguna representación semiótica relacionada con el sistema numérico fraccionario, articuladas a marcas semióticas y lingüísticas relativas a la construcción de significados propios de estos y otros conceptos matemáticos a través de los diferentes tipos de situaciones. Las fracciones participan de enunciados de problemas en los que figuran distintas representaciones numéricas que corresponden a cantidades que representan la unidad (el total), una de las partes de la unidad, o la relación establecida con la unidad o con otra de las partes. Sobre estas cantidades se establecen nuevas relaciones (por ejemplo, cuando se comparan dos representaciones semióticas fraccionales) o se aplican relaciones aditivas u operadores, en algunos casos buscando equivalencias por procesos de homogenización. En el enunciado se insinúan distintos tipos de transformaciones, los posibles tratamientos a RS dadas en el registro de la lengua natural RL y las conversiones a RS de otro RSR que permitan, a su vez, tratamientos dentro del nuevo RSR. Cada representación semiótica es un sistema de signos o sistema simbólico, pero no es un registro semiótico de representación, pues no es productor sino producido, y hay que hacerle un análisis de sus componentes (sustrato), operaciones (dinámica) y relaciones (estructura) para poder efectuarle tratamientos internos y conversiones externas. En este sentido, se propone el trabajo de segmentación del enunciado en lengua natural LN; y se incorpora al marco teórico la lógica de la pregunta y respuesta, tratando de aislar la pregunta o las preguntas como otros segmentos del enunciado, explicitando el trasfondo y los presupuestos, para identificar segmentos a los que se les puede aplicar una conversión. La búsqueda de significación entonces se hace para cada uno de los segmentos explícitos del enunciado del problema que corresponden a una posible expansión discursiva del mismo. Como se muestra en la Figura 6, se reconoce que distintos segmentos de un mismo enunciado de problema pueden convertirse a registros diferentes, o un mismo segmento a dos registros diferentes, con una RS combinada final más o menos amplia y más o menos desarticulada. Esa RS amplia es un SS, pero no un RSR, y que sus unidades significantes con sus relaciones y reglas estén más o menos desarti– 141 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica culados significa que las relaciones entre las representaciones (la estructura de esa RS amplia) sean pocas, débiles o imprecisas. En este sentido, en la investigación se propuso el trabajo de segmentación del enunciado en lengua natural LN; y se incorporó al marco teórico la lógica de la pregunta y respuesta, tratando de aislar la pregunta o las preguntas como otros segmentos del enunciado, explicitando el trasfondo y los presupuestos, para identificar segmentos a los que se les puede aplicar una conversión. La búsqueda de significación entonces se hace para cada uno de los segmentos explícitos del enunciado del problema que corresponden a una posible expansión discursiva del mismo. Figura 5. Síntesis de las fases en la comprensión y resolución de problemas En este sentido, se pueden establecer, tal como lo muestra la figura 6, tres fases en el proceso de comprensión de los enunciados de problemas que conforman el campo. 1a fase: se requiere tratamientos en el registro semiótico de la lengua natural (T1: Rx (RL) → Rx (RL)), que permita el reconocimiento de las informaciones dadas (en ellas sus marcas lingüísticas) o que se deben inferir en el enunciado, analizar las relaciones que se pueden establecer entre las informaciones dadas, identificar las cantidades involucradas y la relación con la información solicitada en la pregunta. 2a fase: a partir de la organización, selección, visualización y razonamiento sobre los datos pertinentes en el registro semiótico, en esta etapa se debe hacer una conversión C1: Rx (RL)→ Rx (RN) de representaciones semióticas que aparecen en alguno – 142 II. Ponencias de los segmentos, o en la articulación de varios segmentos del enunciado dado en el registro semiótico de la lengua natural en otras representaciones producidas en un registro semiótico numérico que permitan nuevos tratamientos numéricos al involucrar la expresión que corresponde al dato faltante, para la construcción de una solución. 3a fase: se efectúa el tratamiento de la representación producida en el registro semiótico numérico (T2: Rx (RN)→ Rx (RN)), el cual permitirá regresar al enunciado dado en lengua natural para razonar sobre la validez del resultado obtenido frente a la pregunta planteada, lo que implica la conversión de representaciones semióticas que surgen de los tratamientos efectuados a la representación en el registro semiótico numérico a otras representaciones del registro de la lengua natural que permitan analizar la solución desde la pregunta formulada en el enunciado (C3: Rx (RN)→ Rx (RL)). A manera de conclusión Se debe entender que el papel de la enseñanza de la lengua natural en la didáctica de las matemáticas es contribuir a desarrollar competencias de orden semiótico-cognitivo, particularmente lingüísticas, que le permitan al estudiante comprender un texto matemático (enunciado de un problema, definiciones, ejemplos, una demostración, etc.), poder proyectar una organización semántica y textual de ese conocimiento, y ser capaz de describir y argumentar sus démarches frente a una situación matemática; pero esto solo se logra en coordinación con otros registros semióticos. La investigación reveló que la solución de los problemas de matematización llevados al aula de clases depende completamente de la comprensión del enunciado producido en el registro de la RL que permita una tarea de conversión, asunto que no es nada espontáneo. Y es la razón para considerar el lugar privilegiado de la relación necesaria de las matemáticas y el lenguaje. Esto implica poder reconocer el problema didáctico que se genera en los procesos de comprensión de los textos de los enunciados de problemas desde elementos cognitivo-semióticos, particularmente lingüísticos. Es decir, debe ser objeto de enseñanza los procesos de conversión, la cual es una transformación que se le hace a un segmento específico del enunciado que se identifique como representación semiótica dada en el RL en otra RS de otro registro. La conversión no se le hace al enunciado total (sino solo a unos pocos segmentos de él o a la articulación de varios), ni el enunciado se convierte en otro registro (unos segmentos del enunciado de problema no se convierten, otros segmentos sí se – 143 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica convierten a un registro icónico, otros al registro numérico fraccionario, otros al gráfico bidimensional, etc.) En un enunciado de problema se presenta una propuesta o insinuación de posibles tratamientos en el registro semiótico de representación de la lengua natural, considerando el tratamiento como unas transformaciones internas de una RS de un registro semiótico en otra del mismo registro. No se hace propiamente un tratamiento en el registro de la RL, ni tampoco se hace ningún tratamiento numérico, sino que, en las relaciones entre las informaciones dadas, y en las relaciones en lo aseverado y lo preguntado, se insinúa una conversión a otro RSR (puede ser al fraccional o decimal o figural o geométrico) que permita un tratamiento numérico. El enunciado del problema da los datos (explícitos o implícitos) en las “informaciones” In y las pistas para escoger un posible procedimiento. La comprensión de los enunciados de los problemas entonces implica examinar los encajamientos respectivos de las distintas RS de los segmentos del enunciado del RL y su articulación en la RS más abarcadora, que probablemente va a combinar varias RS de distintos registros hasta permitir los tratamientos que lleven a la solución. Es decir, que como maestros debemos analizar muy bien el enunciado, desde la instanciación de un tratamiento matemático, que se propone para ayudar a construir los procesos de conversión, tal como se muestra en la figura 6. Figura 6. La elaboración de significados de los problemas en la tarea de conversión En el campo de enunciados de problemas producidos en el registro semiótico de la lengua natural RL, hay variedad de relaciones que introducen la representación semiótica fraccionaria, pero la comprensión de estas relaciones debe ser construida – 144 II. Ponencias en la escolaridad con el acercamiento a estos campos de problemas. Se requiere un tiempo en la escolaridad para que los estudiantes aprendan los distintos tipos de transformaciones de RS producidas en el registro figural o geométrico y RS producidas por RSR de la LN, así como para tomar conciencia de la necesidad de hacerlos explícitos. Debe ser un objeto de enseñanza en la escolaridad la correspondencia de representaciones dadas en segmentos del enunciado dado en el registro de la lengua natural y el registro semiótico numérico fraccionario en situaciones extramatemáticas. Los datos obtenidos en el análisis, de los enunciados y de la interpretación de estos, respaldan la profunda influencia que las características lingüísticas de los enunciados de problemas tienen sobre los procesos de comprensión de dichos enunciados. Además, respaldan la necesidad de incrementar el dominio de la lengua natural, es decir, de la enseñanza intencional del registro RL, como condición necesaria para encontrar posibles tratamientos numéricos que logren instanciar las relaciones matemáticas dadas entre las informaciones aseveradas y la pregunta formulada. – 145 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Referencias Adjiage, R. (2005). Diversité et invariants des problèmes mettant en jeu des rapports. Annales de Didactique et de Sciencies Cognitives, IREM de Strasbourg, 10, 95–129. Adjiage, R., & Pluvinage, F. (2007). An experiment in teaching ratio and proportion. Educational Studies in Mathematics, 65(2), 58-175. Collingwood, R. G. (1969). Autobiografía. (pp. 37-50). México, D. F.: FCE. (Obra original publicada en Inglés, Oxford: Clarendon Press, An essay on metaphysics. Oxford: Clarendon Press, 1940). Damm, W. L., & Dupuis, C. (1992). Les problèmes de mélange. 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London: Methuen. – 147 GENERANDO COMPRENSIONES DEL OBJETO GEOMÉTRICO: PARÁBOLA, A TRAVÉS DEL USO DEL SOFTWARE CaRMetal Julián Humberto Santos Torres julianhumbertosantos@gmail.com Colegio Gimnasio de los Cerros. Bogotá, Colombia Resumen Propongo implementar una ingeniería didáctica para definir una parábola como dos lugares geométricos: el lugar de todos los espejos que reflejan rayos paralelos sobre un punto y el lugar de todos los puntos equidistantes de un punto y de una recta. Se utiliza el software de geometría dinámica CaRMetal como la tecnología informática que permitirá modelar un experimento con espejos y rayos láser para definir la parábola. Este trabajo de modelación con software permite invalidar algunas de las estrategias de los estudiantes y presentar el análisis geométrico como una estrategia de resolución de problemas. Me ubico desde la teoría de situaciones didácticas, pues considero que permite identificar claramente el papel de los instrumentos tecnológicos en el aprendizaje de los estudiantes, describir de manera precisa el rol del profesor y predecir el efecto que tendrán las actividades en el aprendizaje, además de permitir interpretar el software de geometría dinámica como medio para la construcción matemática. Palabras clave: ingeniería didáctica, software de geometría dinámica, teoría de situaciones didácticas. – 149 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Abstract I propose a didactic engineering to define a parabola as two locus: the place of all the mirrors that reflect parallel rays on a point instead of all points equidistant from a point and a line. Dynamic Geometry Software CaRMetal was used as model in an experiment with mirrors and laser beams. This work modeling software allows invalidating some of the strategies of students and presents the geometric analysis as a problem solving strategy. I stand on the theory of didactic situations as I believe to clearly identify the role of technological tools in student teaching-learning, describe precisely the role of the teacher and predict the effect that will have activities in learning, and allows to understand the dynamic geometry software as of mathematical construction. Keywords: Didactic engineering, Dynamic Geometry Software, theory of didactic situations. Introducción El trabajo en el aula que he realizado haciendo uso de las tecnologías informáticas me ha demostrado que contar con el recurso tecnológico no garantiza un mejor aprendizaje. Me cuestiono entonces sobre: ¿cómo organizar y fundamentar mi práctica docente para utilizar las tecnologías informáticas en el aula, específicamente el software de geometría dinámica CaRMetal, con el fin de mejorar el aprendizaje de mis estudiantes? Centro mi atención particularmente en el software de geometría dinámica como la tecnología que me permitirá llevar a cabo la implementación de estas actividades, motivado en primera instancia por las facilidades que presenta el software geométrico para la construcción a partir del arrastre, la aproximación, la modelación y el diseño de figuras. Para dar respuesta a esta pregunta propongo implementar una ingeniería didáctica en donde se utiliza el software de geometría dinámica CaRMetal para modelar un experimento con espejos y rayos láser. La implementación se realiza en estudiantes de grado octavo (15 o 16 años), del colegio Gimnasio de los Cerros, ubicado en la ciudad de Bogotá. Este trabajo de modelación con software permite: presentar el análisis geométrico como una estrategia de resolución de problemas, organizar el ambiente de aprendizaje basado en el uso de situaciones didácticas y observar el rol del profesor como mediador entre el conocimiento matemático y el estudiante. – 150 II. Ponencias Descripción Con el objetivo de presentar una propuesta en donde se construyen conceptos matemáticos usando como medio el software de geometría dinámica propongo implementar una ingeniería didáctica para definir una parábola como dos lugares geométricos: el lugar de todos los espejos que reflejan rayos paralelos sobre un punto y el lugar de todos los puntos equidistantes de un punto y de una recta. Se construirá el objeto geométrico parábola porque constantemente se ha abordado su definición algebraica, tanto en las aulas de clase regulares como en las salas de informática, dejando de lado su definición como lugar geométrico y su aplicación en situaciones reales. Esta ingeniería tiene dos momentos: el primer momento de experimentación con rayos láser y espejos consiste en construir un dispositivo que concentre rayos de luz en un solo punto para iluminarlo intensamente o calentarlo, con el fin de generar un juicio de valor sobre la leyenda de Arquímedes y de cómo su invento de espejos dispuestos en una posición especifica logró concentrar tal cantidad de rayos del sol que derrotó a toda una flota romana hace más de dos mil años, y el segundo momento de experimentación con el software de geometría dinámica consiste en modelar la experimentación realizada con los espejos y los rayos láser haciendo uso del software de geometría dinámica. Aunque son numerosas las bondades que el software de geometría dinámica tiene en el proceso de construir conjeturas y experimentar para probarlas, la falta de un sustento teórico que fundamente la práctica de hacer matemática usando la tecnología impide que sus potencialidades sean observables, propuestas como estas permiten fundamentar teóricamente el uso del software de geometría dinámica para la construcción que privilegia la aplicabilidad matemática en situaciones reales. Objetivos Objetivo general Implementar y evaluar una ingeniería didáctica para la enseñanza de la parábola como lugar geométrico, en la que se utiliza el software de geometría dinámica CarMetal como medio, con el fin de identificar los aspectos técnicos y didácticos que contribuyen a un mejor aprendizaje por parte de los estudiantes usando tecnologías informáticas. – 151 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Objetivos específicos Analizar el software de geometría dinámica como un medio con el cual los estudiantes interactúan, medio que facilita un aprendizaje por adaptación. Analizar el trabajo del profesor, estudiando la relación entre los procesos de devolución y de validación para identificar intervenciones adecuadas o inadecuadas desde el punto de vista de la teoría de situaciones didácticas. Analizar el proceso de institucionalización para identificar continuidades y discontinuidades entre el trabajo independiente de los estudiantes y la exposición del saber por parte del profesor. Metodología Se describirá a continuación los tres aspectos teóricos y metodológicos que sustentan este trabajo: el uso del software de geometría dinámica como medio para la construcción matemática en el aula, la teoría de situaciones didácticas para analizar el software de geometría dinámica y la ingeniería didáctica como la metodología que permite desarrollar fase a fase la implementación de este proyecto. Sobre el uso del software de geometría dinámica Distintos autores han estudiado el uso del software de geometría dinámica para la enseñanza de las matemáticas, sus ventajas y dificultades. Algunas de estas ventajas no radican principalmente en la posibilidad de realizar dibujos rápidamente, sino en la posibilidad de organizar una actividad matemática en la clase que enfatiza en la experimentación, la elaboración de conjeturas y la confirmación de estas. Según Barroso (2003), el uso de la geometría dinámica favorece el uso de heurísticas en la resolución de problemas, gracias a la formulación y validación de conjeturas o la construcción de contraejemplos que permiten el rechazo o la modificación de estas conjeturas. Aunque muchos estudios muestran el potencial del software para el aprendizaje de las matemáticas, hay otros que reportan que los profesores no lo usan. Una de las dificultades frente al uso del software geométrico en el aula es un desequilibrio entre el punto de vista matemático y el punto de vista didáctico: al ser la geometría dinámica destinada para la enseñanza no se la reconoce como una herramienta legítima para hacer matemáticas (Acosta, 2005), lo que desvirtúa su potencialidad para la construcción matemática. – 152 II. Ponencias Sobre la teoría de situaciones didácticas En muchos de los reportes de innovación que dan cuenta de la utilización de las tecnologías informáticas en el aula se observa otra dificultad en el uso del software geométrico: la carencia de una orientación teórica clara que posibilite analizar lo sucedido. De allí la necesidad de que este proyecto se sustente sólidamente desde una teoría que permita identificar claramente el papel de las tecnologías informáticas en el aprendizaje de los estudiantes. Según Acosta (2005), quien utiliza la teoría de situaciones didácticas para analizar los procesos de enseñanza-aprendizaje con tecnología, el software geometría dinámica es un medio material con el cual el estudiante interactúa para resolver problemas produciendo un aprendizaje por adaptación. Este enfoque teórico permite describir de manera precisa el rol del profesor y el estudiante a partir del análisis de los tres procesos planteados por la teoría: la validación, la devolución y la institucionalización (Margolinas, 2008), además permite evidenciar el dinamismo de las representaciones en el software de geometría dinámica e invalidar estrategias no matemáticas de resolución, presentando el análisis geométrico como estrategia matemática de resolución de problemas. A continuación se exponen las principales ideas de esta teoría. Primero el aprendizaje por adaptación que es producto de la interacción entre el estudiante y el medio. Figura 1. Diagrama de interacción entre el sujeto y el medio para producir aprendizaje por adaptación Fuente: Acosta (2010). Según Acosta (2010), el sujeto tiene una intención y realiza una acción sobre el medio. El medio reacciona a esa acción. El sujeto interpreta esta retroacción para poder validar o invalidar su acción. Si la acción que realizó el sujeto no alcanza lo que él quería, – 153 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica entonces la validación es negativa, y el sujeto modifica su acción para poder alcanzar lo que se propone. Si la acción sí alcanzó lo que el sujeto quería, la validación es positiva y el sujeto refuerza dicha acción (p. 175). Para analizar las relaciones profesor-software-alumno, este proyecto centra su atención en los procesos de validación, devolución e institucionalización propuestas por la teoría de situaciones didácticas. La validación se hace visible en todos los elementos de interacción del sujeto con el medio. El estudiante a partir de su acción con el software y de las retroacciones que recibe de este, va dotando de validez sus conjeturas, así cada una de las acciones está en función de la validación. Cuando el estudiante emplea una estrategia de solución aparece un nuevo elemento de validación en donde él pone en marcha una estrategia para solucionar el problema, luego controla los procesos de solución, lo que trae consigo la validación final de las conjeturas. El proceso de devolución centra su mirada en las acciones del profesor, en la manera como este acompaña el proceso de validación de sus estudiantes y como interviene para que el alumno tenga un aprendizaje por adaptación. Este proceso hace énfasis en la forma en que el profesor interviene en la interacción del estudiante con el software, garantizando en sus estudiantes la posibilidad de validar. Estas intervenciones del profesor reciben el nombre de actos de devolución (Puentes, 2013). La función del profesor en el proceso de validación es intervenir para activar las estrategias y conocimientos que lleven al estudiante a validar sus conjeturas. La devolución se lleva a cabo mediante las discusiones, la problematización de situaciones, la abstención de juicios que interfieran en las validaciones de los estudiantes, la comunicación de estrategias que lleven a los estudiantes a la solución que el profesor desea del problema. La institucionalización es el proceso por el cual el profesor contribuye a que el alumno genere ese proyecto con el que afrontará la situación y que le permitirá adquirir los conocimientos que luego darán sentido al saber. Cada intervención del profesor redefine las relaciones que pueden tener los comportamientos o las producciones libres del alumno con el saber cultural o científico que se desea transmitir. Además de ser una imbricación como proceso frente a la devolución, la institucionalización supone establecer relaciones entre las producciones de los alumnos y el saber cultural. Cuando el alumno termina el proceso de solución del problema el profesor debe establecer conclusiones a partir de lo producido por los alumnos, debe recapitular, sistematizar, ordenar, vincular lo que se produjo en diferentes mo– 154 II. Ponencias mentos del desarrollo de la secuencia didáctica a fin de poder establecer relaciones entre las producciones de los alumnos y el saber cultural. Sobre la ingeniería didáctica La ingeniería didáctica se caracteriza según Artigue (1995) en primer lugar, por ser un esquema experimental basado en las realizaciones didácticas en clase, es decir, sobre la concepción, realización, observación y análisis de secuencias de enseñanza. Para reflexionar sobre las ventajas y dificultes del uso del software, la ingeniería didáctica propone recolectar y analizar datos tras la confrontación de un análisis a priori y un análisis a posteriori, para llegar a la validación o refutación de las hipótesis iniciales. En el análisis a priori se describen con precisión las variables que se considerarán en la implementación y cómo estas variables inciden en el aprendizaje, basándose en un alumno genérico. La intención del análisis a posteriori es buscar evidencias que sirvan para confirmar o refutar esas hipótesis sobre un grupo concreto de individuos. Para poder confrontar estos análisis, la ingeniería didáctica propone cuatro fases: 1. Análisis preliminar; 2. Diseño y análisis a priori; 3. Experimentación y recolección de datos; 4. Análisis a posteriori. En esta implementación no se desarrollará la fase de análisis preliminar, ya que ha sido desarrollada con anterioridad. Dentro del diseño y construcción de los análisis a priori y a posteriori se describirá cada una de las variables que pueden surgir en la implementación, estas variables estarán referidas a: • Los tres tipos de situaciones didácticas: el proceso de la devolución, el proceso de la institucionalización y el proceso de la validación planteados por Brousseau (2011) dentro del marco de la teoría de situaciones didácticas. • El medio: que dentro del marco de la teoría de situaciones didácticas permite al estudiante aprender por adaptación, y que desde una interpretación de Acosta (2005) puede ser imbricado con el software de geometría dinámica. Resultados Una vez desarrollado el análisis preliminar de la ingeniería didáctica se propone la siguiente serie de actividades sobre las cuales recaerá el análisis a priori, la experimentación y el análisis a posteriori. – 155 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Situación inicial La leyenda sobre la manera como Arquímedes consiguió derrotar a la flota romana que asediaba Siracusa aproximadamente entre los años 212 y 214 a. C., usando una serie de espejos que concentraron los rayos solares en las velas de los barcos haciéndolos arder, ha despertado controversias a lo largo de la historia sobre su veracidad; durante todos estos siglos ha habido célebres partidarios de que se trataba de una patraña y, por supuesto, han existido importantes defensores de su efectividad. Con este experimento se pretende que seamos capaces de tomar una postura sobre la veracidad o no de la leyenda. Actividades Como se mencionó antes, esta ingeniería tiene dos momentos: el primer momento de experimentación con rayos láser y espejos, que corresponderá a la actividad 1, consiste en construir un dispositivo que concentre rayos de luz en un solo punto para iluminarlo intensamente o calentarlo, y el segundo momento de experimentación con el software de geometría dinámica para modelar la situación observada con los rayos láser, que corresponderá a las actividades 2, 3, 4 y 5, consiste en modelar la experimentación realizada con los espejos y los rayos láser haciendo uso del software de geometría dinámica. Se busca que en cada una de las actividades los estudiantes estén conjeturando sobre situaciones que les ayuden a tomar una postura sobre la leyenda, construyendo mientras tanto la parábola como dos lugares geométricos. Actividad 1: haciendo uso de rayos láser y espejos planos sobre medio pliego de papel dispuesto en orientación ‘horizontal’, con líneas rectas verticales cada 5 cm, se desea reflejar 10 rayos láser sobre 10 espejos planos en contacto sobre un objeto O. Este dibujo servirá como insumo en la modelación con el software. Figura 2. Presentación gráfica de la tarea 1 sobre rayos láser y espejos planos – 156 II. Ponencias Figura 3. Muestra del trabajo desarrollado por los estudiantes Actividad 2: una vez terminada la experimentación con los rayos láser y espejos y terminado el dibujo en la hoja de papel, se pretende construir en el software el rayo reflejado sobre el primer espejo teniendo el rayo incidente. En esta tarea, después de la experimentación de los estudiantes se propone el desarrollo de un proceso de análisis para concluir que el rayo reflejado es una línea simétrica al rayo incidente teniendo como eje de simetría el espejo. Figura 4. Presentación grafica de la tarea 2 sobre la construcción del rayo reflejado, siendo RI: rayo incidente, E: el espejo y O: el objeto Actividad 3: construido el primer rayo reflejado, se necesita construir el espejo tediendo para ello como referencia el rayo incidente y el rayo reflejado. En esta tarea, los estudiantes luego de la experimentación construyen el espejo como una de las bisectrices del ángulo formado por el rayo incidente y el rayo reflejado. – 157 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Figura 5. Presentación gráfica de la tarea 3 sobre la construcción del espejo, siendo RI: rayo incidente y O: el objeto Actividad 4: construido el primer espejo, se requiere ahora construir el segundo espejo que tiene características propias; este espejo debe tener un punto de contacto con el primer espejo. En esta tarea se propone un segundo proceso de análisis para construir el segundo espejo. Figura 6. Presentación gráfica de la tarea 4 sobre la construcción del segundo espejo, siendo RI: rayo incidente, RR: el rayo reflejado, O: el objeto y RI2: el rayo incidente 2 Actividad 5: sabiendo construir el primer espejo, el primer rayo reflejado y el segundo espejo, el estudiante debe construir los 10 espejos y los 10 rayos reflejados sobre el objeto, modelando por completo la experimentación realizada en la actividad 1. – 158 II. Ponencias Figura 7. Muestra de la modelación elaborada por los estudiantes Actividad 6: terminada la modelación, se proponen situaciones que lleven a la discusión sobre los propósitos de la implementación; se espera que los estudiantes logren construir que: • Una parábola es el lugar de todos los rayos paralelos a su eje que reflejan rayos sobre un punto llamado foco. • Una parábola es también el lugar de todos los puntos que equidistan del foco y de una recta llamada directriz. Se discute además sobre cómo el dinamismo de las representaciones en el software de geometría dinámica y la referencia al experimento hecho con espejos permiten al profesor invalidar estrategias no matemáticas de resolución y presentar el análisis geométrico como estrategia matemática de resolución de problemas. Previo a la experimentación de esta ingeniería didáctica se consideró cada una de las variables en el marco del análisis a priori, y una vez terminada se confrontó con los resultados obtenidos en el marco del análisis a posteriori. A continuación se presenta un ejemplo de esta confrontación en una de las actividades propuestas; cabe resaltar que este proceso se desarrolla para cada una de las actividades. Tabla 1. Ejemplo de la confrontación en uno de los momentos de una de las actividades propuestas Actividad 2: se pretende construir en el software el rayo reflejado sobre el primer espejo teniendo el rayo incidente. La primera acción de los estudiantes es construir un segmento cualquiera sin considerar que su movimiento depende del movimiento del espejo, entendiendo la tarea como un dibujo estático y no como una construcción. – 159 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Análisis a priori: se presentan las variables, los procesos de validación, institucionalización, devolución y la interacción con el medio de lo que se prevé para el desarrollo de cada actividad. Análisis a posterior: se confrontan los resultados obtenidos tras la experimentación con lo previstos en el análisis a priori. Como se había previsto en el análisis a priori el estudiante entiende el problema como un proceso de construcción estática; cuando el profesor pide que mueva el segmento que representa el espejo, el estudiante reconoce que la línea que representa el rayo reflejado no se mueve, situación que no ocurría en la experimentación. Por su propia Para resolver la tarea se espera que la primera cuenta y tras la reacción que generó el software (medio), estrategia del estudiante sea dibujar un segmento el estudiante invalida la acción y decide empezar con otra cualquiera desde el punto de intersección del rayo acción. En este momento son visibles los procesos planincidente y el espejo, entendiendo el problema teados por la teoría: la devolución con las intervenciones como una representación estática. El profesor del profesor, la validación en las acciones del estudiante, debe intervenir pidiendo al estudiante que mueva y la institucionalización implícita sobre la necesidad de el espejo para que él comprenda que el problema que se entienda el problema como una construcción y no es un problema de representación dinámica, es como una representación estática. Además se aprecia la decir, el rayo reflejado debe moverse junto con el mediación del software que permite al estudiante por su espejo; en este momento el estudiante comprende cuenta invalidar una acción. que se enfrenta a un problema de construcción, mas no de dibujo, y esto hace que invalide su acción; el estudiante debería comprender que no se puede construir el rayo reflejado construyendo un segmento desde el punto de intersección del rayo incidente y el espejo. Muestra de la acción desarrolladad por el estudiante. Conclusiones Aunque son numerosas las bondades que el software de geometría dinámica tiene en el proceso de construir conjeturas y experimentar para probarlas, la falta de un sustento teórico que fundamente la práctica de hacer matemática usando la tecnología impide que sus potencialidades sean observables y la relegan en el ámbito educativo a ser un instrumento más en la enseñanza de las matemáticas. Se espera que esta propuesta permita tomar una postura crítica sobre la necesidad de hacer uso de las nuevas tecnologías informáticas en la construcción de conoci– 160 II. Ponencias miento en las aulas, argumentando y sustentando teóricamente su uso. Emplear las tecnologías informáticas para reproducir un conocimiento no termina por ser un mecanismo potente de enseñanza, en cambio configurar una situación para que los estudiantes aprendan por construcción permite interactuar para aprender. La implementación de esta ingeniería didáctica posibilitó discutir sobre modelos que permiten organizar y fundamentar una práctica docente para utilizar las tecnologías informáticas en el aula, específicamente el software de geometría dinámica, privilegiando el sustento teórico y metodológico como las estructuras que garantizan la construcción del aprendizaje. El enfoque teórico de las situaciones didácticas y la interpretación de Acosta (2005), quien usa el software de geometría dinámica como un medio material con el cual el estudiante interactúa para resolver problemas, permitió aprovechar el software de geometría dinámica como medio para definir la parábola como dos lugares geométricos. La teoría de situaciones didácticas permite identificar una serie de elementos teóricos que sustentan el diseño e implementación de propuestas educativas innovadoras. Esta propuesta sustentada desde esta teoría se convierte en un camino que se puede replicar en situaciones que pretendan hacer uso de tecnologías informáticas en el aula. Implementar un modelo didáctico en el aula habiendo considerado cada una de las variables que intervienen en el proceso de aprendizaje, considerando además las acciones de los implicados en el proceso (sujeto, medio y profesor) frente a estas variables, garantiza que el proceso de aprendizaje se cumpla desde la teoría, considerando un alumno genérico y que ha sido estudiado a profundidad en cada uno de los análisis. Este tipo de diseños privilegian la planeación sobre la ejecución y dotan de argumentos teóricos y conceptuales cada una de las intervenciones del profesor en el aula. Los estudiantes definen la parábola como el lugar de todos los rayos paralelos a su eje que reflejan rayos sobre un punto llamado foco y también como el lugar de todos los puntos que equidistan del foco y de una recta llamada directriz, pero además son capaces de poner en contexto estas definiciones, bien sea debatiendo sobre la veracidad de una leyenda o situando este en el contexto de las situaciones que permean su realidad. – 161 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Referencias Acosta, M. E., Blanco, L. A. M., y Gómez, K. L. R. (2010). Situaciones a-didácticas para la enseñanza de la simetría axial utilizando Cabri como medio. Revista Integración, 28(2), 173-189. Acosta, M. E. A. (2005). Geometría experimental con Cabri: una nueva praxeología matemática. Educación Matemática, 17(3), 121-140. Artigue, M., Douady, R., Moreno, L., y Gómez, P. (1995). Ingeniería didáctica en educación matemática. 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Bogotá, Colombia Resumen El presente escrito muestra resultados relacionados con una investigación que tuvo como propósito sustentar empíricamente una posible alternativa didáctica que tomara en cuenta los obstáculos cognitivos y la mediación de la calculadora graficadora que permitiera el mejoramiento del aprendizaje de las matemáticas en general, y del concepto de función en particular. Se siguió una metodología basada en la ingeniería didáctica y un tipo de diseño antes-después sin grupo control, con los obstáculos cognitivos por superar, como variable dependiente. Además, con una variable experimental, dada por la estrategia (guías pautadas mediadas por calculadora) y una prueba final que midió el efecto sobre la variable experimental. Previamente se aplicó una prueba diagnóstica para categorizar la población en niveles de formación matemática e identificar en esta la presencia de obstáculos cognitivos asociados al concepto de función. Los resultados indican que si bien los obstáculos son resistentes, los estudiantes logran mejorar su nivel de formación matemática, comprobándose que la calculadora graficadora puede ser un instrumento mediador si las retroalimentaciones que produce son respaldadas por devoluciones de los problemas, – 163 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica por parte del profesor, en respuesta a las actuaciones de los estudiantes con respecto a las retroalimentaciones que proporciona la tecnología. Palabras clave: calculadora, cálculo diferencial, didáctica, obstáculos cognitivos. Abstract This paper is related to an investigation that was intended to empirically support a posible alternative to teaching that takes into account the cognitive obstacles and the use of graphing calculator that would improve the learning process on mathematics in general and the concept of function in particular. A methodology based on teaching engineering and a design before-after group to overcome cognitive obstacles as the dependent variable. In addition, an experimental variable, given by the strategy (model guides mediated calculator) and a final test that measured the effect on experimental variable. Previously, a diagnostic test to categorize the population levels of mathematical background and identify the presence of this cognitive obstacles associated with the concept of function was applied. The results show that while the obstacles are tough, students are able to improve their mathematical training level, proving that the graphing calculator can be a mediating instrument if the feedbacks are supported by the teacher, in response to the actions of the students regarding the feedback that provides the technology. Keywords: Calculator, cognitive obstacles, differential calculus, didactics. Introducción La problemática que originó el proyecto base está relacionada con el bajo aprovechamiento de los primeros cursos de la componente matemática de los currículos universitarios colombianos en los planes de ingenierías y ciencias. El proyecto se focalizó en las relaciones entre la formación matemática de los estudiantes que ingresan a la Universidad de La Salle y las demandas sobre la comprensión de los conceptos fundamentales (función, límite continuidad y derivada) que definen la estructura del curso de cálculo diferencial para estudiantes de ingenierías en esta universidad. Este enfoque está motivado por estudios sobre la comprensión de conceptos matemáticos –sobre los conceptos de función (Sierpinska, 1992, Álvarez y Delgado, 2002), continuidad y límite (Cornu, 1981, Sierpinska, 1985, Delgado y Azcárate, – 164 II. Ponencias 1996, Delgado, 1998)– los cuales revelan que ciertos conocimientos de los alumnos obstaculizan la comprensión y enfatizan sobre la necesidad de tomarlos en consideración en el momento de planear y realizar la intervención didáctica. Esto es así porque la comprensión se considera “un acto implicado en un proceso de interpretación, siendo esta un desarrollo dialéctico entre conjeturas más y más elaboradas y validaciones de esas conjeturas” (Sierpinska, 1990, p. 26). Estas investigaciones también señalan la importancia de considerar el concepto de obstáculo epistemológico introducido por Bachelard (1938): Es en términos de obstáculos que se debe plantear el problema del conocimiento científico. No se trata de considerar los obstáculos externos, como la complejidad y la fugacidad de los fenómenos ni de incriminar la debilidad de los sentidos y del espíritu humano: es en el acto mismo de conocer, íntimamente, que aparecen, por una clase de necesidad funcional, son lentos y son problema. Es aquí que se encuentran las causas del estancamiento y aún de la regresión, es aquí que hay que encontrar las causas de la inercia que es eso que llamamos obstáculo (p. 15). Este término fue introducido por Brousseau (1983) en el campo de la didáctica, como conocimiento intrínseco a la naturaleza del saber matemático que funciona en ciertos dominios pero que en otros resulta ineficaz. Siguiendo la idea de Delgado (1998), los obstáculos epistemológicos constituyen una subcategoría de una clase más amplia de obstáculos llamados cognitivos –como conocimiento que tiene dos aspectos, el primero, negativo ya que impide acceder al conocimiento nuevo, y el segundo, positivo porque la readaptación del conocimiento obstáculo a ciertas situaciones produce el conocimiento nuevo– para indicar que se incluyen obstáculos de origen ontogenético –causados por ciertos funcionamientos automáticos del sistema cognitivo– y los de origen didáctico, resultado de transposiciones didácticas. A partir del análisis de la problemática expuesta, el problema de investigación se planteó en torno de la búsqueda de respuestas a las siguientes preguntas: • ¿Se puede atribuir a la presencia de obstáculos cognitivos, asociados al concepto de función, la ausencia de una concepción estructural de este concepto? • ¿Cuáles son las implicaciones del uso de una secuencia didáctica en la que se tomen en cuenta los obstáculos cognitivos y la mediación de la calculadora graficadora, en el franqueamiento de algunos obstáculos cognitivos relacionados con el concepto de función, presentes en los estudiantes de primer semestre en la Universidad de La Salle? – 165 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Con el fin de dar respuesta a las preguntas anteriores, se planteó como objetivo sustentar con datos empíricos una posible alternativa didáctica basada en una secuencia didáctica que tomara en cuenta los obstáculos cognitivos y la mediación de la calculadora graficadora que permitiera el mejoramiento del aprendizaje de las matemáticas en general y del concepto de función en particular. La metodología seguida se basó en la ingeniería didáctica, con un tipo de diseño antes-después sin grupo de control, que contaba con los obstáculos cognitivos a superar, como variable dependiente. Se contó además con una variable experimental, dada por la estrategia (guía pautada) y una prueba final aplicada después de un tiempo de desarrollada la estrategia y que permitió la medición del efecto causado sobre la variable experimental. Los resultados revelaron que en los cursos de primer semestre de ingenierías en la Universidad de La Salle existen problemas de comprensión alrededor del concepto de función, que persisten o evolucionan muy lentamente. Según los resultados, también se pudo observar que algunos estudiantes franquearon pocos o ninguno de los obstáculos identificados, lo que demuestra que la superación es lenta y, como se indica en Brousseau (1983), los errores que manifiestan la presencia de los obstáculos “no desaparecen radicalmente, de un solo golpe, resisten, persisten, luego resurgen, se manifiestan mucho tiempo después que el sujeto haya rechazado el modelo defectuoso de su sistema cognitivo consciente”. En relación con el uso de la calculadora graficadora como instrumento mediador, dentro del diseño de las situaciones de aprendizaje, además de usarse como medio de comprobación se utilizó como mediador en actividades de exploración y formulación en la medida en que facilitó cambios en los modelos que llevaron a hacer conjeturas y establecer generalizaciones. Un asunto central de la investigación fue: probar, empíricamente, que la superación de obstáculos cognitivos asociados al concepto de función es necesaria para la construcción de una concepción estructural2 del concepto en mención. 2 Según A. Sfard (1991), ver una entidad matemática como un objeto (estructural) significa ser capaz de referirse a él como si fuera una cosa real. También significa ser capaz de reconocer la idea “con una mirada” y manipularla como una totalidad sin entrar en detalles. Interpretar una noción como un proceso implica considerarla como una entidad potencial más que como entidad actual, que viene a nuestra existencia interior en petición de una secuencia de acciones (p. 4). – 166 II. Ponencias Objetivo Sustentar con datos empíricos una posible alternativa didáctica basada en una secuencia didáctica que tomara en cuenta los obstáculos cognitivos y la mediación de la calculadora graficadora que permitiera el mejoramiento del aprendizaje de las matemáticas en general y del concepto de función en particular. Metodología La investigación se efectuó con estudiantes de primer semestre de ingenierías cuyas edades oscilaban entre 16 y 18 años, dentro del espacio académico de cálculo diferencial. Para el desarrollo del proyecto se planteó una hipótesis general –para alcanzar una concepción estructural de función es necesario superar ciertos obstáculos epistemológicos asociados a dicho concepto– y para probarla se formuló una hipótesis de trabajo según la cual los modelos pedagógicos fundamentados en la presentación de los conceptos, la explicación, ejemplos y ejercicios en donde el profesor, como poseedor de la información, asume el trabajo activo y los estudiantes son receptores obsecuentes del saber ya deglutido, no favorecen una actividad constructiva del estudiante. Estos modelos descuidan el enfrentamiento de los obstáculos cognitivos que puedan estar establecidos en la mente de los estudiantes. En tanto que un modelo que se fundamenta en la interactividad entre alumnos y alumnos-profesor en torno a situaciones en las que se ha recontextualizado un conocimiento, obliga a explicitar los significados que el estudiante asigna a la situación y favorece la negociación de los significados personales en torno a los significados socialmente compartidos. La formulación explícita de los significados personales permite detectar, enfrentar y mediar en el franqueamiento de los obstáculos cognitivos. Con el fin de validar la hipótesis de trabajo se siguió una metodología basada en la ingeniería didáctica, con un tipo de diseño antes-después sin grupo de control, que contaba con los obstáculos cognitivos por superar, como variable dependiente. Se contó además con una variable experimental, dada por la estrategia (guía pautada) y una prueba final aplicada después de un tiempo de desarrollada la estrategia y que permitió la medición del efecto causado sobre la variable experimental. Los instrumentos utilizados en la recolección de la información fueron: una prueba diagnóstica (preprueba), aplicada en dos sesiones de dos horas cada una, que tenía como objetivos categorizar la población en niveles de formación matemática e identificar la presencia, en los estudiantes, de obstáculos cognitivos asociados al – 167 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica concepto de función. De la lista de Anna Sierpinska (1992) se eligieron los siguientes obstáculos epistemológicos: OE(f)-1: (una filosofía de las matemáticas): la matemática no es asunto de problemas prácticos. OE(f)-3: (esquema inconsciente de pensamiento): observar los cambios como un fenómeno; tomando el foco de atención en la manera como las cosas cambian, ignorando qué cambia. OE(f)-4: (esquema de pensamiento inconsciente): pensando en términos de ecuaciones e incógnitas para hacer extracciones de ellas. OE(f)-5: (esquema de pensamiento inconsciente): mirar el orden de las variables como irrelevante. OE(f)-8: (esquema de pensamiento inconsciente): las leyes físicas y las funciones en matemáticas no tienen nada en común; ellas pertenecen a diferentes dominios (compartimentos) de pensamiento. OE(f)-10: (una creencia respecto a los métodos matemáticos): creencia fuerte en el poder de las operaciones formales sobre expresiones algebraicas. OE(f)-11: (una concepción de función): solo las relaciones descritas por fórmulas analíticas son dignas del nombre de función. OE(f)-12: (una concepción de definición): la definición es una descripción de un objeto conocido de otra manera por percepción o discernimiento. La definición no determina el objeto; más bien el objeto determina la definición. Una definición no es obligatoria lógicamente. OE(f)-15: discriminación entre diferentes formas de representar funciones y las funciones mismas. Por otro lado, se estuvo interesado en saber si un estudiante podía tener una comprensión estructural mejor establecida de función, que una comprensión operacional. Los criterios que determinaron el tipo de comprensión en los estudiantes estuvieron basados en algunas componentes del vector que determina el nivel básico de función de acuerdo con Álvarez y Delgado (2002): NEI = nivel de éxito de cada estudiante al seleccionar funciones que poseen inversa. NECB = nivel de éxito que tiene el estudiante para realizar los cálculos básicos. NEC = nivel de éxito en un cálculo. Se consideró que un estudiante posee una concepción estructural de función, cuando su nivel de éxito al identificar funciones que poseen función inversa (NEI) sea mayor o igual que 0,66, su nivel de éxito al calcular la composición de funciones (NEC de h(g(a)) ) sea mayor o igual que 3,00 y el nivel de éxito en el reconocimiento de función como objeto sea igual a 1. Tendrá una concepción operacional de función si su nivel de éxito al calcular imágenes (NEC de f(a)), es mayor o igual que 3,00 y su nivel de éxito al calcular preimágenes (NEC de f(x) = b) es mayor o igual que 3,00. – 168 II. Ponencias La estrategia didáctica utilizada se centró en el diseño y gestión de una secuencia didáctica estructurada, en torno a guías pautadas mediadas por la calculadora graficadora. Se diseñaron dos guías pautadas: una primera, aplicada durante tres semanas, relacionada con estructuras algebraicas y de orden en los reales y la segunda, aplicada durante cuatro semanas, relacionada con el concepto de función y diseñadas con base en la teoría de situaciones de Brousseau, tendientes a superar los obstáculos cognitivos identificados en la prueba diagnóstica. Tiempo después de desarrollada la secuencia didáctica se aplicó una prueba final para medir el efecto sobre la variable dependiente de la variable experimental. Resultados La figura 1 (ver el anexo 1) muestra los resultados del número de obstáculos (se identifican por los numerales i que corresponden a la sigla OE (f)-i) superados por cada estudiante (numerados del 1 al 16) de la población objetivo. En cuanto a la población objetivo y con relación al porcentaje de los obstáculos superados se puede concluir que los estudiantes 6 y 8 superaron 77,8 % de los obstáculos; el estudiante 10, 66,7 %; el estudiante 5, 44,4 %; los estudiantes números 2, 12, 13, 14 y 15,33 %; los estudiantes números 3, 9 y 11, 22,2 %; el estudiante 7, 11,1 %; mientras que los estudiantes números 1, 4 y 16 no superaron ningún obstáculo. En la tabla 1 (ver el anexo 2) aparecen los resultados de la preprueba (I) y la posprueba (F) en lo relacionado con las concepciones estructural y operacional de función en la población de 16 estudiantes. I = preprueba F = posprueba NO = no tener la concepción estructural u operacional de función. S I= tener la concepción estructural u operacional de función. Los resultados contenidos en la tabla reflejan que: • Antes de la aplicación de la estrategia, 6,3 % de los estudiantes tenía una concepción operacional de función, después 68,8 % alcanzó tal nivel. • Antes de la aplicación de la estrategia ningún estudiante tenía una concepción estructural de función, después solo 12,5 % alcanzó tal nivel. – 169 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Discusión En relación con los obstáculos epistemológicos asociados con el concepto de función, se observa que algunos estudiantes franquearon pocos o ninguno de los obstáculos identificados, lo que demuestra que la superación es lenta y, tal como se indica en Brousseau (1983), los errores que evidencian la presencia de los obstáculos son resistentes y pueden resurgir tiempo después de que el individuo haya rechazado el modelo defectuoso de su sistema cognitivo consciente. Con relación al uso de la calculadora graficadora como instrumento mediador, dentro del diseño de las situaciones de aprendizaje, se encontró que se podría usar no solo como medio de comprobación sino también como mediador en actividades de exploración y formulación que permitan a los estudiantes conjeturar y establecer generalizaciones, acciones clave en la superación de obstáculos asociados a conceptos matemáticos en general y de función en particular. Según los resultados, 31,3 % no consiguió una concepción operacional de función, debido posiblemente a la mala preparación académica con que llegan los bachilleres al primer semestre de universidad, unido al tiempo de maduración que requieren los conocimientos para ser apropiados por la mente humana que es mucho mayor que el empleado en el proceso de aplicación de la estrategia. En cuanto a la hipótesis general y de trabajo, estas tienen plena confirmación en la investigación por cuanto se puede concluir, de acuerdo con los resultados, que la adquisición por parte de los estudiantes de una concepción estructural de función depende del número de obstáculos cognitivos superados. Esto podría implicar una postura diferente respecto a la organización de la enseñanza de los conceptos básicos del cálculo y del concepto de función en particular. Conclusiones A través de la estrategia utilizada en la superación de obstáculos cognitivos se permitió al profesor anticiparse a las dificultades que tienen los estudiantes durante el proceso de construcción de un concepto matemático y, en consecuencia, se pudo ejercer un control regulando las situacione encaminadas a superar los obstáculos, teniendo siempre presente el objetivo por alcanzar; además, desde el diseño de las situaciones se pudo hacer una evaluación permanente de los desempeños de los estudiantes que permitía hacer una retroalimentación en el proceso mismo. El control y la responsabilidad del desarrollo de las actividades se traspasaron gradualmente del profesor, constructor de las situaciones, a los estudiantes que se encargaban de reconstruir o – 170 II. Ponencias construir los significados que la naturaleza matemática de ellas hacía necesarios para alcanzar el éxito de los procesos. Del análisis a posteriori se puede concluir que: 1. Algunos estudiantes comprendieron y asumieron la tarea de construir el concepto de función empleando sus conocimientos matemáticos, aprendiendo aquellos que se hicieron necesarios y construyendo nuevos conceptos. 2. Las ayudas que se proporcionaron en las instrucciones que acompañaban ciertas situaciones, incluyendo el uso de la calculadora graficadora, surtieron efecto, y en la mayoría de los casos se observó que el estudiante regresaba a situaciones ya transitadas con la confianza de encontrar soporte a sus acciones. 3. El hecho de que el profesor pudiera anticiparse a las dificultades de los estudiantes permitió diseñar actividades en las que la calculadora resultó ser un instrumento mediador útil en la construcción del concepto de función, así como el papel que dicho instrumento podía desempeñar según la situación de aprendizaje, bien fuera de comprobación, también como mediador en actividades de exploración y formulación que permitieron a los estudiantes conjeturar y establecer generalizaciones. – 171 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Referencias Álvarez, J. & Delgado, C. (2002). The Tall-Vinner Problem. An Operative Reformulation. Proceedings of 26th Annual Conference of the International Group for the Psychology of Mathematics Education, 1, 261-269. Bachelard, G. (1938). La formation de l’esprit scientifique. Contribution à une psychanalyse de la connaissance objective. Paris: PUF. 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Obstáculos cognitivos detectados y superados por cada estudiante Fuente: Trujillo, Guerrero y Castro, 2007 Anexo 2. Lista de tablas Tabla 1. Análisis de la concepción estructural y la concepción operacional de función. NEC NEI h(g(a)) Est. Función como objeto NEC NEC(f(a)) f(x)=b Concepción Concepción Estructural Operacional I F I F I F I F I F I F I F 1 0,00 0,00 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0 N NO NO NO NO 2 0,00 0,33 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 N 0 NO NO NO NO 3 0,00 0,00 0 0,00 1,70 3,40 0,00 3,40 0 0 NO NO NO SI 4 0,00 0,00 0 0,00 0,00 1,70 0,00 0,00 N N NO NO NO NO 5 0,33 1,00 0 1,70 1,70 5,00 0,00 5,00 0 1 NO NO NO SI 6 0,00 1,00 0 5,00 3,40 3,40 0,00 1,70 0 1 NO SI NO NO 7 0,00 0,00 0 0,00 1,70 3,40 0,00 0,00 0 0 NO NO NO NO 8 0,33 1,00 0 1,70 1,70 5,00 0,00 5,00 0 1 NO NO NO SI 9 0,00 0,00 0 0,00 0,00 3,40 0,00 3,40 0 0 NO NO NO SI 10 0,33 1,00 0 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 0 1 NO SI SI SI – 173 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica NEC NEI h(g(a)) Est. Función como objeto NEC NEC(f(a)) f(x)=b Concepción Concepción Estructural Operacional I F I F I F I F I F I F I F 11 0,00 0,33 0 0,00 0,00 3,40 0,00 3,40 0 0 NO NO NO SI 12 0,00 0,00 0 0,00 3,40 5,00 0,00 5,00 0 0 NO NO NO SI 13 0,00 0,00 0 0,00 3,40 5,00 1,70 3,40 0 1 NO NO NO SI 14 0,00 1,00 0 1,70 3,40 5,00 0,00 5,00 0 0 NO NO NO SI 15 0,00 1,00 0 0,00 0,00 5,00 0,00 5,00 0 0 NO NO NO SI 16 0,00 0,33 0 1,70 0,00 5,00 0,00 5,00 0 0 NO NO NO SI – 174 III. PÓSTERES LINEAR FUNCTION: ARTICULATION BETWEEN FORMS OF KNOWLEDGE AND SYMBOLIC REPRESENTATIONS IN THE TRANSITION FROM SECONDARY TO HIGHER EDUCATION Marlene Alves Dias maralvesdias@gmail.com Anhanguera University of São Paulo-UNIAN. Brazil Tânia Maria Mendonça Campos taniammcampos@hotmail.com Anhanguera University of São Paulo-UNIAN. Brazil Sirlene Neves de Andrade sirlene-neves@hotmail.com Anhanguera University of São Paulo-UNIAN. Brazil Abstract T his is an extract from a survey about the transition from high school to superior education. Its goal is to identify knowledge that can be used spontaneously by students who start higher education. Therefore, in this article we present the results of the study on the possibility of working with the notion of linear function, which takes into account the articulation between different forms of knowledge aggregated to this notion introduced in secondary education, and their symbolic representations. Analyses were performed through official documents, textbooks and SARESP results, a macro evaluation taken by of students from a public school in São Paulo. We have observed that these students have difficulties – 177 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica in articulating frames in mathematics and other sciences, in general, linked to the need to choose an appropriate representation for the development of the proposed tasks, once, besides serving as tools for the execution of the mathematical work in question, will assist in the interpretation of the situation that can match school, professional or everyday contexts. Keywords: Frames, levels of knowledge, linear function, semiotic representation registers. Introduction In this paper we present part of our research on the transition from secondary to higher education. Its purpose is to identify the knowledge that can be considered as previous knowledge available for students who start higher education, that is, those that can be spontaneously used in the tasks proposed to them. Thus, we chose to show how important an approach to the notion of linear function is in order to take into account the articulation between different forms of knowledge aggregated to this notion and its symbolic representations, when it is introduced in secondary education. Our choice is linked to the need to have knowledge associated with linear function notion and its representations in order to develop students’ studies of higher education, in particular those who choose the exact sciences, in the disciplines of Mathematics and other sciences, as generally observed in our practice: students who have this knowledge have less difficulties to understand, for example, the notion of derivative and function. Thus, for the development of this research we have chosen Robert’s work (1998) about the three levels of knowledge expected from students; Douady’s (1984, 1992), on the frame notions and changing of frames, and Duval’s (1993, 1995, 2010), on the concept of semiotic representation register and the importance of coordination of the registers of semiotic representation in the development of mathematical activities as a theoretical basis framework. Theoretical framework We have chosen as a central theoretical framework of this research the theoretical approach to knowledge levels expected of Robert as defined student (1998), which allows better understand the possible articulations of frames as defined by Douady – 178 III. Pósteres (1984, 1992); the records of semiotic representation, as defined Duval (1993, 1995, 2010), necessary for the development of the tasks that are proposed to students both in high school and higher education. Robert (1998) defines three levels of knowledge expected from students, namely: the technical level that corresponds to the application of a definition or theorem; the mobile level that corresponds to the use of a concept when it is explicitly requested by a task; and the available level which corresponds to the use of a concept without this being explicitly requested, the student can find examples and counterexamples, the student has the referential conditions. Robert (1998) notes that it is necessary to consider the prior knowledge of students and that they have some experience about the work that is destined for them when it comes to developing school mathematics, which leads us to consider that the notion of linear function, which is introduced in the seventh grade of elementary school II (students aged 13-14 years old) is revisited in the Middle and Higher Education, which allows us to assume that students already have some familiarity with this notion and its representations. They can apply at least the techniques associated with it and make the necessary links in the algebraic, numeric, geometric and analytical frames. This leads us to consider the frame notion defined by Douady (1992), which considers that a frame is made up of a branch of mathematical objects, relations between objects, their possibly different formulations and mental images associated with these objects and these relationships, and these images have an essential role and function as tools of frame objects. To work in the frames and to make changes of the frames, it is necessary to have the different registers of semiotic representation and to know which one to use depending on the working environment frame, that is, there is the need for conversion between the possible semiotic representations of linear functions. This led us to semiotic representation registration notions as in Duval (1993, 1995, 2010), which defines semiotic representation record as a particular semiotic system that does not work either as code or as a formal system; that is, it is essentially characterized by specific cognitive operations it allows making. It is a semiotic system that should allow the three fundamental cognitive activities associated with Semiosis, which corresponds to seizure or production of a semiotic representation, namely: 1. the forming representation; 2. treating representation; 3. conversion of representation. We have used the following methodology to develop the research. – 179 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Methodology For starters, we analyze the institutional expectations of working with different forms of knowledge articulated with symbolic representations through an analysis grid, following the model of Dias (1998), built for this purpose. For this analysis we used the official state of São Paulo and national documents and two textbooks chosen from those shown by the Department of Education and the teacher’s book distributed by the Secretariat of Education of São Paulo State. In this analysis we try to highlight what level of knowledge may be expected from students who complete secondary education, about the possibilities of articulation between forms of knowledge and symbolic representations according to institutional proposals that are expected to have been developed in this school stage. We also analyze the results of students for institutional macro evaluation SARESP, when considering the tasks that require knowledge associated to the notion of linear function. Following we present some results and discussions on the analysis made. Results and discussion The analysis of national and state official documents allows the observation that institutional expectations are based on the articulation of different forms of knowledge and symbolic representations, even if the authors of such documents are not concerned with the changes of pictures and converting records. The proposal deals implicitly with these issues as they consider mathematics as a language for which there are different symbolic representations and that, depending on the task proposed to students, it is necessary to mobilize or disport knowledge to work with mathematical concepts and notions both in mathematics and in other sciences or to model and solve real-world problems. As we consider the analysis of textbooks, it is possible to emphasize that, in general, the books bring the definition of linear function and can be considered using the conversions towards formula-table-graphic, but leave as proposed exercises the conversion in the opposite direction, that is, table-graphic formula, which leads many students to not recognize the conversion table-formula or plot-formula, which, in this case is left to teachers to work with, as if left to the students, they may lack the necessary knowledge to modify them. – 180 III. Pósteres As to the macro evaluation SARESP, we observed that students’ difficulties are associated with issues that require graphic-formula conversion or table-formula, that is, cases of conversions that are not explicitly covered by the school. In addition, you must also consider the difficulties associated with the use of natural language representation of record for the case of so-called everyday problems, because they require conversion of records, which, in this case, becomes even more complex as it requires “translation” of the problem of data, which also seems to represent a difficulty that needs specific treatment for teaching. This leads us to consider that the lack of explicit work on the conversion of different representations, which in general is left entirely to students, can be one of the factors of the difficulties found by students to recognize and use the concept of function, which is essential for the study of a large number of problems in natural sciences, mathematics and technology. In addition, the constant articulation of mathematical concepts being introduced to those who were worked previously allows students to get used to looking over “archives”of their knowledge, those that can be related to the notion of function and enable them to find new means and solutions, more consistent with the knowledge that they have, to a different task proposed in textbooks or the teacher, which is. Conclusion Based on the analysis results of institutional proposals (official documents and textbooks) and the ones found through SARESP macro evaluation, it was possible to determine, more specifically, what can be expected from the students who start higher education in terms of retrospective knowledge when we consider the relationship between forms of knowledge and symbolic representation. The results allow us to conclude, considering the limits imposed by this type of evaluation, that students from public schools in São Paulo present difficulties in the articulation between frames of Mathematics itself and other sciences, in general, associated with an appropriate choice of adequate representation for the development of proposed tasks, since, besides serving as a tool for implementation of mathematical work, it can assist students to interpret the situation which can either correspond to a school, professional or ordinary context. At that point, it is important to notice that you can not leave this task only to high school and for activities involving the notion of linear function, for the work in mathematics, no matter what stage of education that is taken into account, must – 181 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica be developed so that the three levels of knowledge can be considered. This helps to prepare the student for a constant questioning of notions that are associated with that which you are working and what the actual situations that they provide a solution to, that is, the student should seek within their field of knowledge which one is the most suitable and can be applied at that particular moment. It is worth remembering that, also in relation to this paper, the analyzed textbooks seem to be of great value to students and teachers because they can provide support as they tend to show almost exhaustively all the possibilities for coordination between the notion of function and other notions, whether intra or extra mathematical. In fact, the articulations and different levels of processing information will only be used autonomously by both the teachers and the students from the moment that these recognize the right to work the same concept articulating different frames and performing systematic conversion of representations. It is important to point out that the change of frames and conversion of semiotic representation registers should be made explicit through a justifying discourse that helps understand different levels of knowledge in the development of the notion of linear function. – 182 III. Pósteres References Dias, M.A. (1998). Les problèmes d’articulation entre les points de vue «cartesien» et «paramétrique» dans l’enseignement de l’algèbre lineaire. Thèse de doctorat, Université de Paris 7. França. Douady, R. (1992). Ingénierie didactique et évolution du rapport au savoir. Recuperado em 12 de setembro de 2014 de http://www.cndp.fr/entrepot/fileadmin/docs/education_ prioritaire/Maths_et_ZEP/reperes15rd.pdf Douady, R. (1984). Jeux de cadre et dialectique outil objet dans l’enseignement des mathématiques. Thèse de doctorat, Université de Paris 7. França. Duval. R. (2010). Ver e ensinar matemática de outra forma – entrar no modo matemático de pensar: os registros de representações semióticas. São Paulo: PROEM. Duval. R. (1995). Sémiosis et pensée humaine: registres sémiotiques et apprentissages intellectuels. Suisse: Peter Lang. Duval, R. (1993). Registre de représentation sémiotique et fonctionnement cognitif de la pensée. Annales de Didactiques et de Sciences Cognitives, 5, 37-65. Robert, A. (1998). Outils d’analyse des contenus mathématiiques à enseigner au lycée à l’université. Recherches en didactique des Mathématiques, 18(2), 139-190. – 183 PROBLEMÁTICA EN EL TRABAJO CON LOS NÚMEROS REALES Eloísa Benítez-Mariño sanitez911@gmail.com Universidad Veracruzan. México Rigoberto Gabriel-Argüelles jgabriel@uv.mx Univerisidad Veracruzana. México Resumen La literatura que aborda la investigación de los números reales muestra características de estos que causan problemas a los estudiantes. El propósito principal de este trabajo es describir la problemática del estudio de los números reales, localizada en textos de investigación educativa que los abordan y corroborar esta problemática con la resolución de tareas que realiza un grupo de estudiantes mexicanos. Entre los resultados de este reporte se tiene que algunas características de los números reales que causan dificultad a los estudiantes son: las representaciones del número real, uso del cero, trabajo con sus subconjuntos e infinitud, entre las más notorias. Los artículos de investigación educativa muestran algunas de las dificultades que tienen los estudiantes de varias nacionalidades para trabajar con estos números. Se observa que esta problemática se corrobora al analizar las tareas que un grupo de estudiantes mexicanos realizó. Más aún, estas dificultades muestran características de los números reales que pueden ser consideradas para dar soporte a la enseñanza del concepto. – 185 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Palabras clave: características, dificultades, número real, tareas. Abstract In this report we examine some papers in relation with the characteristics of real number, which cause problems to work with them to students. The main purpose of this document is to compare the problems of the study of real numbers, that are located on educational research texts and that explore characteristics of real numbers. Moreover, some of these show difficulties on the resolution of tasks performed by a group of Mexican students. We found that some students have a problem with representations of real numbers, use of zero, work with subsets and its infinity, among the most notorious. There are works where the difficulties with the real numbers are reported for students of various nationalities, this report shows that this problematic is confirmed for a group of Mexican students. Hence, these difficulties show characteristics of real numbers that can be considered to support mathematical teaching for the concept. Keywords: Characteristics, difficulties, real number, tasks. Introducción Los temas del cálculo han merecido bastante atención por su uso para modelar matemáticamente algunos fenómenos, este es el caso del número real. Las dificultades para trabajar con los números reales han sido reportadas en estudiantes de varias nacionalidades. Se considera que la comprensión de los números reales requiere, en parte, que el estudiante sea capaz de trabajar, con los naturales, enteros, racionales e irracionales, lo que implica que debe estar familiarizado con cada sistema numérico o subconjunto de los números reales y conocer las propiedades que lo rigen. Sin embargo, se sabe por la literatura que los estudiantes de diversos países presentan problemas con cada una de estas colecciones numéricas, que estas dificultades empiezan a notarse desde los niveles básicos e incluso pueden acumularse y extenderse hasta los niveles universitarios (a modo de ejemplo cronológico, Tall & Schwarzenberger, 1978; Bruno & Espinel, 2002; Cubillo & Ortega, 2003; Broitman, Itzcovich & Quaranta, 2003; Brousseau, Brousseau & Warfield, 2004, 2007; González & Block, 2005; Bergé, 2006, 2008; Voskoglou & Kosyvas, 2012), como se citan en Benitez (2015). – 186 III. Pósteres Cuando este tipo de dificultades no se detectan y se resuelven a tiempo, es muy difícil para un estudiante universitario poder enfrentar los requerimientos para trabajar con los números reales. No obstante, varias de las dificultades que se localizan en la literatura sobre el tema no han sido corroboradas con estudiantes mexicanos. Propósito El propósito principal de este documento es describir la problemática del estudio de los números reales proporcionada en textos de investigación educativa que exploran características de los números reales, en primer lugar, para identificar los aspectos que causan una problemática al abordar el estudio de los números reales y que son señaladas en la literatura relacionada. En segundo lugar, conocer qué aspectos son problemáticos para los estudiantes mexicanos. Los resultados del estudio permitirán corroborar las dificultades que se muestran en la literatura sobre el tema e incluir alguna dificultad propia de este grupo de estudiantes. El conocimiento de las características que causan una problemática para trabajar con los números reales puede orientar el inicio de un plan de tratamiento o enseñanza de los números reales y conceptos relacionados. Revisión bibliográfica En la revisión de literatura reportada en Benitez (2015) encontramos, por ejemplo, que los estudiantes del nivel básico tienen dificultad para trabajar con propiedades algebraicas (Bruno & Espinel, 2002), del nivel básico al trabajar decimales (Broitman, Itzcovich & Quaranta, 2003), así como al trabajar racionales junto con decimales (Brousseau, Brousseau & Warfield, 2004, 2007) y al trabajar propiedades algebraicas de los racionales (González & Block, 2005), del nivel medio superior al trabajar nociones de orden y su representación en la recta (Cubillo & Ortega, 2003), universitarios en el trabajo con la completitud (por ejemplo, Bergé, 2006, 2008), con los conjuntos numerables (Stenger, Weller, Arnon, Dubinsky & Vidakovic, 2008) y la densidad (por ejemplo, Voskoglou & Kosyvas, 2012), además maestros rurales muestran dificultades al trabajar propiedades algebraicas que involucran el cero (Quinn, Lamberg & Perrin, 2008). Otra dificultad que presentan los estudiantes universitarios es en el trabajo con nociones relacionadas con la definición (Tall & Schwarzenberger, 1978; Zaskis, 2001; Stenger, Weller, Arnon, Dubinsky & Vidakovic, 2008; Voskoglou & Kosyvas, 2012). – 187 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica También los estudiantes han tenido dificultades para trabajar con características que no se consideran propiedades o subconjuntos de los números reales, como los significados (Zaskis, 2001; Stenger, Weller, Arnon, Dubinsky & Vidakovic, 2008), conceptos relacionados o conexiones (Zazkis y Campbell, 2006; Stenger, Weller, Arnon, Dubinsky & Vidakovic, 2008; Quinn, Lamberg & Perrin, 2008), el infinito, los infinitesimales y la iteración (Monaghan, 2001; Stenger, Weller, Arnon, Dubinsky & Vidakovic, 2008), la representación (Voskoglou & Kosyvas, 2012), la irracionalidad y los obstáculos epistemológicos (Sirotic & Zaskis, 2007), y se puede considerar que aunque esta descripción no es exhaustiva es representativa. Voskoglou y Kosyvas (2012) analizaron las dificultades de los estudiantes con la comprensión de los números reales, con base en el trabajo que presentaron con los números racionales en el nivel universitario. También se localizaron en la investigación de Zachariades et al. (2013) algunas creencias sobre los números reales (por ejemplo, los números racionales e irracionales no son conjuntos disjuntos, hay números que no tienen representación decimal) y se considera que estas también influyen desfavorablemente en el desarrollo del concepto que pueden generar los estudiantes. De todo lo anterior se pone en evidencia que hay múltiples dificultades que encuentran los estudiantes al trabajar con los números reales (Benítez, 2015). Las investigaciones citadas se efectuaron en diversos países y en esta investigación nos interesa corroborar lo que sucede con estudiantes mexicanos al hacer diversas tareas que involucran a los números reales. Metodología Voskoglou y Kosyvas (2012) para analizar las dificultades de los estudiantes con la comprensión de los números reales, consideraron las respuestas escritas a un cuestionario y entrevistas. En este estudio teórico usamos una metodología cualitativa descriptiva, el procedimiento incluye una revisión de la literatura sobre las dificultades que presentan los estudiantes para trabajar con los números reales, tema que es frecuentemente abordado en el nivel superior dentro del cálculo y se considera que estas se pueden tomar como una herramienta base para el análisis de la resolución de tareas que realizan los estudiantes y para la exploración de su comprensión sobre el tema. De esta revisión bibliográfica se obtienen datos sobre las dificultades que presentan los estudiantes de diferentes instituciones en diversos contextos. Además – 188 III. Pósteres con el análisis de las respuestas a diversas tareas de un grupo de estudiantes que cursaron iniciación al cálculo al inicio del nivel universitario en una licenciatura en matemáticas, se constata una parte del grupo de dificultades encontradas en la revisión de literatura. Otro contexto interesante es que el maestro del grupo asume que los estudiantes ya cuentan con algunos conocimientos de cálculo, por ejemplo, números reales. La indagación se desarrolló en dos momentos, en el primero se elaboró la revisión de literatura y en el segundo se corroboró la problemática encontrada sobre los números reales. Se proporcionó al final de la primera tercera parte del curso una lista de siete tareas a los estudiantes que abordaban temas vistos en clase. Los temas que abordan los reactivos son manejo de naturales usando inducción matemática, resolución de desigualdades, encuentro del dominio de una función racional, mostrar que una función es impar, encontrar la función inversa, solución de ecuaciones que involucra a la función exponencial y encontrar la expresión algebraica de una función de costo. Los estudiantes inscritos en el curso fueron 25, una variable por considerar es la asistencia de los estudiantes al curso. La técnica que se emplea en este estudio es el análisis de la resolución de tareas. Para recolección de información que permita mostrar la problemática en el estudio de los números reales, nos basamos en un acercamiento al análisis de la resolución de tareas elaboradas por los estudiantes. Esta técnica se usa para el análisis de la forma en que los estudiantes resuelven actividades o tareas planteadas por el maestro, de donde se obtiene la evaluación del curso. La técnica supone la descomposición de los problemas planteados en los distintos aspectos en que pueden ser considerados, de acuerdo con unos objetivos o propósitos previamente establecidos. “El análisis de los problemas o tareas se puede dividir en tres fases principales: • Se identifican los problemas • Se describen los problemas • Se indican los requisitos significativos para resolver los problemas planteados” (Bisquerra, 1989, p. 116). Los resultados obtenidos con el uso de esta técnica se vinculan con las características que se han mostrado como problemáticas en la revisión de literatura. – 189 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Resultados Se verifican algunas de las dificultades señaladas, además de localizar estrategias usadas para trabajar con las conexiones entre diferentes características de los números reales y conceptos relacionados. Con respecto a la tarea que comprendía el uso de inducción matemática se encontró que los estudiantes tienen problemas con el uso de las propiedades de los números enteros, uno de los subconjuntos de los números reales, concretamente se encontraron dificultades con las propiedades referentes a la divisibilidad. También se observa que los pasos de la inducción matemática no se aplicaron de manera correcta. En la tarea que involucra resolver una desigualdad se encontró que los estudiantes no manejan adecuadamente las propiedades de orden de los números reales, no logran distinguir que el denominador puede ser cero y no expresan la solución en términos de intervalos. En el reactivo de dominio de una función algunos estudiantes no distinguen, ni calculan los ceros de un polinomio. También tienen problemas para expresar el dominio de la función en términos de intervalos. Se localizan en este grupo de estudiantes mexicanos dificultades para trabajar con los números reales y que son similares a los resultados de otras investigaciones efectuadas en otros países. Una razón posible es que en el nivel superior se asume que los estudiantes conocen las características de los números reales. Conclusiones En este documento se describió la problemática del estudio de los números reales, identificando algunas características que causan dificultades a los estudiantes para trabajar con los números reales y que han sido señaladas en la literatura relacionada. Además se logró conocer aspectos que son problemáticos para los estudiantes mexicanos. Se corrobora que las dificultades señaladas en la literatura que aborda el estudio de características de los números reales también se presentan en este grupo de estudiantes mexicanos. Lo que sustenta aún más este tipo de literatura. Sin embargo, este avance de la investigación aún no logra establecer las características más representativas de los números reales. La metodología aborda el análisis de la resolución de tareas, como un primer acercamiento a la estructuración de un cuestionario que pueda emplearse en una investigación posterior. – 190 III. Pósteres Referencias Benítez, E. (2015). Una categorización de los números reales. Tesis de doctorado inédita. Universidad Veracruzana, México. Bergé, A. (2008). The completeness property of the set of real numbers in the transition from calculus to analysis. Educational Studies in Mathematics, 67(3), 217-235. Bisquerra, R. (1989). Métodos de investigación educativa. Guía práctica. España: Grupo Editorial Ceac, S.A. Monaghan, J. (2001). Young people´s ideas of infinity. Educational Studies in Mathematics, 48(2-3), 239-257. Quinn, R., Lamberg, T.D., & Perrin, J.R. (2008). Teacher perceptions of division by zero. The clearing house: A Journal of Educational Strategies, Issues and Ideas, 81(3), 101-104. Stenger, C., Weller, K., Arnon I., Dubinsky, E., & Vidakovic, D. (2008). A search for a constructivist approach for understanding the uncountable set P(N). Revista latinoamericana de Investigación en Matemática Educativa, 11(1), 93-125. Tall, D., & Schwarzenberger, RLE (1978). Conflicts in the learning of real numbers and limits. Mathematics Teaching, 82(1), 44-49. Voskoglou, M. G. & Kosyvas, G.D. (2012). Analyzing students’ difficulties in understanding real numbers. Journal of Research in Mathematics Education, 1(3), 301-336. – 191 UN PROGRAMA PARA PROMOVER COMPETENCIA EMOCIONAL EN MATEMÁTICAS EN ALUMNOS DE BACHILLERATO Marcela Cante Morales marce.cante@yahoo.com.mx Benemérita Universidad Autónoma de Puebla. México José Gabriel Sánchez Ruiz josegsr@unam.mx Benemérita Universidad Autónoma de Puebla. México Resumen Recientemente ha aumentado el interés en la investigación educativa por el tema de inteligencia emocional (IE) y rendimiento académico ya que se reconoce que tanto el desarrollo emocional como el social son importantes en el desempeño académico. El objetivo de este trabajo fue analizar la relación entre IE y rendimiento académico en matemáticas en un grupo de estudiantes mexicanos de bachillerato. Los resultados obtenidos muestran que los alumnos con mayor rendimiento tienen más habilidades en IE. En contraste, los alumnos con menor rendimiento en matemáticas mostraron puntajes más bajos en una prueba de IE. Se discute acerca de la importancia de implementar un programa de intervención para promover la competencia emocional en la clase de matemáticas para mejorar el rendimiento de los estudiantes en matemáticas. Palabras clave: estudiantes de bachillerato, inteligencia emocional, rendimiento en matemáticas. – 193 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Abstract It has recently increased the interest in educational research on the subject of emotional intelligence (EI) and academic achievement because it is recognized that important both the emotional and development in the academic performance. The aim of this study was to analyze the relation between the IE and academic achievement in mathematics in a group of Mexican students of high school. The obtained results show that the students with major outcome in mathematics have more skills in EI. In contrast, students with less yield in mathematics showed scores lower in an EI test. It is discussed about the relevance of implementing an intervention program to promote the emotional competition in the class of mathematics to improve the yield of the students in mathematics. Keywords: Emotional intelligence, high school students, performance in mathematics. Introducción A comienzos de los años noventa, Mayer y Salovey retomaron una tendencia iniciada en la década de 1920 por Thorndike y perpetuado por otros psicólogos como Wechsler, Gardner o Sternberg. Estos investigadores reconocían el valor esencial de ciertos componentes denominados no cognitivos, es decir, factores afectivos, emocionales, personales y sociales que predecían las habilidades de adaptación y éxito en la vida. De este modo el concepto de inteligencia emocional (IE) fue promulgando una perspectiva de inteligencia más global. Se acuña como una forma de inteligencia genuina, basada en aspectos emocionales, que incrementa la capacidad del grupo clásico de inteligencias para predecir el éxito en varias áreas vitales, planteado como un acercamiento general que incluye las habilidades específicas necesarias para comprender, regular y experimentar las emociones de manera más adaptativa (Extremera y Fernández-Berrocal, 2003). El concepto de inteligencia emocional apareció por primera vez desarrollado en 1990 en un artículo publicado por Salovey y Mayer. No obstante, quedó relegado al olvido durante cinco años hasta que Goleman convirtió estas dos palabras en un término de moda al publicar su libro Inteligencia emocional en 1995 (Extremera y Fernández-Berrocal, 2004). La inteligencia emocional ha devenido en los últimos años en un campo de estudio de gran interés entre los investigadores en el área de la conducta. Mayer y Salovey formularon en 1997 el primer modelo sobre inteligencia emocional y es– 194 III. Pósteres tablecieron una definición original de las competencias que integran el constructo de IE. Esta supone la habilidad para percibir, evaluar y expresar con precisión las emociones, la habilidad para acceder o generar sentimientos cuando estos facilitan el pensamiento, la capacidad para comprender las emociones y el conocimiento emocional y la habilidad para regular las emociones a fin de promover el crecimiento emocional e intelectual. Lo común en todas las conceptualizaciones existentes sobre IE es que destacan que es una habilidad para expresar, identificar y controlar adecuadamente, tanto en uno mismo como en los demás, las emociones. Recientemente se ha precisado más el concepto. Papalia, Sterns, Duskin y Camp (2009, citado en Aguilar, Gil, Pinto, Quijada y Zúñiga, 2014) señalan que la IE se refiere a cuatro competencias relacionadas: las capacidades para percibir, usar, entender y manejar o regular las emociones propias y las ajenas, de modo que permitan alcanzar metas. Por otra parte, hasta finales del siglo XX en el ámbito escolar se habían priorizado los aspectos intelectuales y académicos de los alumnos bajo la convicción de que los factores emocionales pertenecían al ámbito privado y eran completamente independientes (Fernández-Berrocal & Ruiz, 2008). Sin embargo, poco a poco comenzó a ganar terreno la creencia y la evidencia empírica de que ser inteligente no es suficiente para garantizar el éxito académico, profesional y personal. La creciente demanda para considerar los afectos en el proceso de aprendizaje, de modo que el alumno identifique y sea consciente de sus emociones para poder regular y mejorar sus estrategias de aprendizaje, hace que hoy sea especialmente pertinente incluir la dimensión emocional y afectiva en el proceso de enseñanza-aprendizaje de una asignatura, las matemáticas, con tan “mala fama” y que produce tantos “quebraderos de cabeza” a niños, padres y educadores. La interacción mutua entre afecto y aprendizaje matemático se hace patente durante la práctica educativa: cuando el alumno se enfrenta, en situaciones de aprendizaje, a los estímulos que provienen de la actividad matemática, reacciona emocionalmente: la experiencia que haya tenido durante su trayectoria escolar, las creencias que tenga sobre las matemáticas o sobre sí mismo y sus capacidades, determinan su trayectoria para aprender, y hacen que reaccione de un modo u otro. Existe, por tanto, una influencia de la dimensión emocional sobre la cognitiva. Pero, además, el comportamiento del alumno durante su proceso de aprendizaje condiciona e influye en sus creencias y en su actitud. Por eso existe también una influencia de la dimensión cognitiva en la dimensión emocional: “si obtengo buenos resultados en mis tareas matemáticas, seguramente construiré una mayor confianza en mí mismo, – 195 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica que me hará tener una buena disposición para enfrentarme a retos más difíciles. Por el contrario, una reiterada dificultad en el aprendizaje puede hacerme desconfiar de mis capacidades como ´aprendiz matemático´ y obstaculizar mi proceso escolar”. La vinculación IE y rendimiento académico ha sido un asunto de gran interés para los investigadores educativos ya que se reconoce que tanto el desarrollo emocional como el social son importantes en el desempeño académico. Al respecto, los hallazgos de los primeros estudios eran muy discrepantes, inclusive en varias investigaciones se descartaba que dicha inteligencia se involucre. Así, Koifman (1988, citado en Fernández-Berrocal y Extremera, 2005), encuentra que la IE se relaciona más bien con satisfacción con la vida y la creatividad y basándose en que no había claridad en la relación entre inteligencia emocional y cociente intelectual, señaló que es difícil encontrar relación con rendimiento académico. Por ejemplo, Newsome, Day y Catano (2000, citado en Fernández-Berrocal y Extremera, 2005) no encontraron que el cociente emocional pudiera dar cuenta de la varianza del rendimiento escolar, aunque sí hallaron relación significativa del rendimiento con una prueba de habilidad cognitiva, con extraversión y con autocontrol. Cabe mencionar que investigaciones recientes han encontrado correlaciones positivas y significativas entre la inteligencia emocional y el rendimiento académico en general (Nasir y Masrur, 2010). Incluso últimamente se ha incrementado el interés por analizar la relación existente entre la inteligencia emocional y el éxito académico en asignaturas escolares específicas, por ejemplo, las matemáticas. En México específicamente son escasos los estudios llevados a cabo sobre esta temática. Los pocos que se han desarrollado han sido básicamente con población universitaria, como el de Sánchez, Rodríguez y Padilla (2007), o más recientemente el trabajo de Aguilar et al. (2014) en el que además del papel de la IE sobre el rendimiento académico exploran otra serie de variables, entre otras, el estrés, la autoeficacia y el locus de control. Se destaca que en esta investigación el rendimiento académico estudiado no se refiere a matemáticas y que se concentra en un grupo específico de estudiantes del área de ciencias de la salud. No obstante, los planteamientos finales de los autores es que los estudiantes universitarios tengan un buen rendimiento académico y un adecuado nivel de IE no solo los beneficiaría, sino que también favorecería a la sociedad y a todas aquellas personas que pudiesen recibir en el futuro los servicios de alguno de estos profesionales en algún momento de su vida; así mismo, que una adecuada IE facilita una mayor percepción de autoeficacia y un mejor afrontamiento a los múltiples conflictos y reacciones negativas que surgen en el entorno escolar, como ya lo apuntaban algunos autores (v.g., Fernández-Berrocal y – 196 III. Pósteres Extremera, 2007). En concreto, se puede decir que no se cuenta con evidencia empírica amplia para suponer el tipo de relación que podría existir entre IE y rendimiento académico en matemáticas en estudiantes de niveles escolares determinados; por ejemplo, de bachillerato. Por otra parte, el objetivo de los programas de intervención sobre inteligencia emocional se centra en la adquisición de competencias básicas para el entrenamiento de habilidades sociales. El común denominador es que se plantean hasta qué punto esas habilidades se pueden educar o inculcar en aquellos estudiantes que presentan un manejo emocional más deficitario (Jiménez y López-Zafra, 2009). La mayoría de las propuestas publicadas están dirigidas a población de los niveles escolares de preescolar, primaria, secundaria y nivel universitario. Algunos propuestas están dirigidas a futuros maestros de ciencias o de matemáticas (cf., Costillo, Borrachero, Brígido y Mellado, 2013, Mellado, Borrachero, Brígido, Melo, Dávila, Cañada, Conde, Costillo, Cubero, Esteban, Martínez, Ruiz, Sánchez, Garritz, Mellado, Vázquez y Jiménez, 2014). Potenciando la aparición de actitudes positivas, disminuyendo los bloqueos y abandono y aumentando la persistencia. Una de las consecuencias que ha traído el desarrollo de este ámbito de estudio ha sido una mayor conciencia sobre la importancia del uso adecuado de las emociones traduciéndose en un aumento en la demanda de formación de competencias emocionales tanto en el contexto educativo como en otros ámbitos (Palomar, Fernández-Berrocal y Brackett, 2008). Por tanto, dada la escasez de programas en inteligencia emocional en nuestro país a nivel de bachillerato y de estudios que muestren la relación entre IE y rendimiento académico en matemáticas, se plantea como objetivo de este trabajo el siguiente: describir las correlaciones en inteligencia emocional y en rendimiento en matemáticas obtenidas en un grupo de estudiantes mexicanos de bachillerato y a partir de ello enfatizar en la necesidad de disponer de programas enfocados en la educación en IE. Además, se esbozará el tipo de actividades que se pueden incluir en un programa de intervención para promover competencias emocionales en matemáticas en estudiantes de dicho nivel educativo. Metodología Participaron dos grupos de 30 alumnos cada uno, uno del área de ciencias exactas y otro de ciencias sociales que cursaban el cuarto semestre del nivel de educación media superior; se destaca que en México se le denomina bachillerato, del estado de Puebla, una entidad federativa de México. Su edad estaba entre 15 y 17 años. Su – 197 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica calificación promedio obtenida en matemáticas fue de 7.6 (d.s. = 2.0). Para la evaluación de la inteligencia emocional se utilizó la escala TMMS-24, versión reducida del Trait-Meta Mood Scale de Salovey y Mayer (1997). Este es un test psicológico compuesto por 24 ítems que evalúa el metaconocimento de los estados emocionales. Los ítems se adaptaron para medir las emociones en la clase de matemáticas. Se consideró como indicador del nivel de rendimiento académico el promedio de las calificaciones obtenidas por los alumnos en la clase de matemáticas que cursaban en el momento de efectuar el estudio. La escala de 1 a 10 con que se calificaba el rendimiento escolar de los alumnos se clasificó en alto (calificaciones de 9-10), medio (6-8) y bajo (calificaciones inferiores a 5). A todos los participantes se les aplicó el TMMS-24 de acuerdo con el protocolo establecido en el instrumento. Resultados Dado que la TMMS-24 evalúa tres dimensiones emocionales (atención emocional, claridad de sentimientos y reparación emocional), se calcularon correlaciones entre las puntuaciones obtenidas por los participantes en cada dimensión de la TMMS-24 con su rendimiento en matemáticas. Se encontró que solamente hay una correlación significativa con la dimensión claridad de sentimientos, definida como “comprendo bien mis estados emocionales” (r = -.35, p < .05). Aunque, al medir la correlación de IE con las categorías de bajo, medio y alto del rendimiento en matemáticas, se observó que los alumnos con mayor logro en matemáticas obtuvieron un puntaje mayor en la prueba de IE (r = .79, p < .05). Conclusiones Se coincide con diversos autores (v.g., Mellado et al., 2014; entre otros) en dos puntos: primero, que después de años de permanecer relegadas en el ámbito educativo, las emociones comienzan a formar parte de los temas de investigación en el ámbito de la didáctica, incluso en el de las ciencias. Segundo, que al proponer su incorporación al ámbito escolar no se sugiere sustituir el componente intelectual y cognitivo por el emocional, más bien una integración entre ellos; es decir, un vínculo entre lo racional y lo emocional. Afortunadamente los resultados obtenidos, como los de este trabajo, aportan evidencia de la relación entre IE y el éxito escolar de los alumnos. Aunque, consideramos importante que la investigación además de enfocarse a la réplica de estudios previos busque explicar los mecanismos a través de los cuales ocurre dicha – 198 III. Pósteres relación y también al diseño y aplicación de programas de entrenamiento de habilidades emocionales en áreas muy específicas, como la escolar en matemáticas. En este sentido, con base en la evidencia obtenida en este trabajo acerca de la relación entre IE y rendimiento en matemáticas, se propone un programa de intervención en habilidades emocionales para trabajar en la clase de matemáticas. En concordancia con Jiménez y López-Zafra (2009), sus objetivos esencialmente serían los siguientes: 1) desarrollar la capacidad para controlar el estrés, la ansiedad y los estados depresivos de los estudiantes, aunado a un manejo eficiente de la frustración, 2) generar y controlar emociones positivas con la finalidad de promover la conciencia de los factores que propician la sensación de bienestar, 3) capacitar al estudiante en el manejo de las recompensas mediatas, pero más importantes, versus las recompensas inmediatas, y 4) grosso modo, fomentar una actitud positiva ante la vida y, como han señalado diversos autores, reforzar la capacidad para ser feliz. Todavía en el año 2007, durante el Primer Congreso Internacional de Inteligencia Emocional realizado en España, se planteaba que muchas de las propuestas de alfabetización emocional se encontraban en una etapa experimental destacando que la mayoría arrojaba resultados alentadores, con lo que se evidenciaba la eficacia de estos para el control y la autorregulación de las emociones entre los estudiantes. – 199 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Referencias Aguilar, R., Gil, L., Pinto, G., Quijada, M. y Zúñiga, S. (2014). Inteligencia emocional, estrés, autoeficacia, locus de control y rendimiento académico en universitarios. Enseñanza e Investigación en Psicología, 19(1), 21-35. Costillo, E., Borrachero, A ., Brígido, M. y Mellado, V. (2013). Las emociones sobre la enseñanza-aprendizaje de las ciencias y las matemáticas de futuros profesores de secundaria. Revista EUREKA de Enseñanza y Divulgación de las Ciencias, 10, 514-532. Extremera, N. y Fernández-Berrocal, P. (2003). La inteligencia emocional en el contexto educativo: Hallazgos científicos de sus efectos en el aula. Revista de Educación, 332, 97-116. Extremera, N. y Fernández-Berrocal, P. (2004). La importancia de desarrollar la inteligencia emocional en el profesorado. Revista Iberoamericana de Educación, 33, 1-10. Fernández-Berrocal, P. y Ruiz, D. (2008a). La inteligencia emocional en la educación. Revista Electrónica de Investigación Psicoeducativa, 6(2), 421-436. Fernández-Berrocal, P. y Extremera, N. (2007). Inteligencia emocional y salud. En J.M. Mestre y P. Fernández-Berrocal (eds.), Manual de Inteligencia emocional (pp. 173-187). Madrid: Pirámide. Jiménez, M. y López-Zafra, E. (2009). Inteligencia emocional y rendimiento escolar: estado actual de la cuestión. Revista Latinoamericana de Psicología, 41(1), 69-79. Mayer, J. D. & Salovey, P. (1997). What is emotional intelligence? In: P. Salovey & D. Sluyter (Eds.) Emotional Development and Emotional Intelligence: Implications for Educators, (pp. 3-31). New York: Basic Books. Mellado, V. et al. (2014). Las emociones en la enseñanza de las ciencias. Enseñanza de las Ciencias, 32(3), 11-36. Nasir, M. & Masrur, R. (2010). An exploration of emotional intelligence of the students of IIUI in relation to gender, age and academic achievement. Bulletin of Education and Research, 32(1), 37-51. Palomera, R., Fernández-Berrocal, P. y Brackett, M. (2008). La inteligencia emocional como una competencia básica en la formación inicial de los docentes: algunas evidencias. Revista Electrónica de Investigación Psicoeducativa, 6(2), 437-454. – 200 III. Pósteres Sánchez, M., Rodríguez, N. y Padilla, M. (2007). ¿La inteligencia emocional está relacionada con el rendimiento académico? Psicología y Educación, 1(1), 54-66. – 201 PROPUESTA DIDÁCTICA PARA LA ENSEÑANZA DE LAS CÓNICAS MEDIANTE UN ENTORNO DIGITAL INTERACTIVO Carlos Armando Cuevas Vallejo ccuevas@cinvestav.mx Departamento de Matemática Educativa del CINVESTAV - I.P.N. México Freddy Yesid Villamizar Araque fvillamizar@cinvestav.mx Doctorando, Departamento de Matemática Educativa del CINVESTAV - I.P.N. México Resumen En el currículo matemático de tercer semestre de preparatoria de la Secretaría de Educación Pública de México SEP (2013), y del bachillerato colombiano con el MEN (2006) se contempla el tema de las curvas cónicas cuyo tratamiento se centra en gran parte en el desarrollo algebraico de sus ecuaciones. Sin negar la potencialidad de estos métodos, es conveniente mediar el estudio de sus propiedades, en su definición como lugar geométrico, con una visualización geométrica sin demeritar el tratamiento algebraico. El presente trabajo de investigación es además una propuesta que integra el campo de la matemática, la didáctica y las tecnologías digitales, en donde la enseñanza de la elipse es un ejemplo o prototipo de cómo se podría generalizar para introducir las demás curvas cónicas en geometría analítica, por medio de actividades enmarcadas en la didáctica – 203 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica (Cuevas & Pluvinage, 2003), y los tres primeros niveles de desarrollo del pensamiento geométrico de Van Hiele, reinterpretado bajo esta didáctica. Palabras clave: cónicas, didáctica de las matemáticas, elipse, tecnología digital. Abstract Within the mathematics curriculum for third semester in de high school for the SEP (2013), and the Colombian school with MEN (2006), we can find the issue called conicals curves, whose teaching is focused almost exclusively on developing algebraic equations of conics. Without denying the potential of these methods, the study of conics should begin from their legitimate properties as loci, with a geometric visualization without devalue the algebraic treatment. The present research is a proposal linking the worlds of mathematics, didactics and digital technologies, where the teaching of the ellipse is an example of how one might generalize to introduce other conic curves in Analytic Geometry, through activities supported in didactic (Cuevas & Pluvinage, 2003), and the first three levels of development of the Van Hiele geometric, reinterpreted under this didactic. Keywords: Conicals, digital technology, ellipse, teaching of mathematics. Introducción El presente trabajo de investigación es una propuesta que integra el campo de las matemáticas, la didáctica y las tecnologías digitales, en donde la enseñanza de la elipse es un ejemplo o prototipo de cómo se podría generalizar para introducir las demás curvas cónicas en geometría analítica, por medio de actividades enmarcadas en la didáctica Cuevas y Pluvinage (2003), y el uso de un software de geometría dinámica. Las cónicas como parte del currículo matemático en la SEP-México (2013) y MEN-Colombia (2006) son presentadas y tratadas en los libros de texto de nivel medio superior, como el desarrollo algebraico de sus ecuaciones, alejándose en gran medida de la parte geométrica, lo cual lleva al aprendizaje memorístico de fórmulas que modelan una figura cónica, que para los estudiantes carecen de sentido (Cruz y Mariño, 1999). Sin negar la potencialidad de los métodos algebraicos, es conveniente mediar el estudio de las cónicas con una visualización geométrica en su definición como lugar geométrico, sin demeritar el tratamiento algebraico. – 204 III. Pósteres La propuesta se materializó en el diseño de una serie de actividades que forman en sí un proyecto de acción (Aebli, 1995, p. 159; Cuevas y Pluvinage, 2003), en la idea de que inicialmente la construcción de los conceptos matemáticos no sea de manera formal, sino que a través de una guía didáctica y partiendo de un problema en contexto, el estudiante sea guiado mediante ejercicios dosificados que le permitan ir interiorizando las acciones y así ir construyendo poco a poco los diferentes conceptos y significados matemáticos de una manera activa, que en nuestro caso particular son alusivos a la elipse. Las actividades didácticas constan de cuestionarios acompañadas con el uso de Escenarios Didácticos Virtuales Interactivos (EDVI), los cuales fueron diseñados mediante un software de geometría dinámica, que facilitaron un soporte equilibrado entre lo visual y lo algebraico del objeto estudio. El uso de la tecnología digital fue un ente motivador al estudiante, quien experimentó de manera dinámica con los objetos geométricos y simuló situaciones de aplicaciones del objeto estudio. Revisión bibliográfica • Río (1990) realiza un estudio en el que compara dos metodologías para la enseñanza de las cónicas, y en una segunda etapa en la cual aplica una didáctica tradicional, concluye que la mayoría de los estudiantes perciben las cónicas conectadas con la realidad; sin embargo, desconocen conceptualmente el significado de las mismas, por ejemplo: que las órbitas planetarias son elipses, y añade que se trata de un conocimiento social (p. 121), es decir, que quizá lo han escuchado pero no justifican con propiedades matemáticas por qué la trayectoria que siguen los planetas es elíptica. • Cruz y Mariño (1999) afirman que “dentro del estudio de la Geometría analítica, se han presentado dificultades en la comprensión de los contenidos relativos a las secciones cónicas” (p. 15), y argumentan que: […] en los trabajos sobre educación matemática para los alumnos qu ingresan a la educación superior, se ha constatado que los conocimientos de los estudiantes se limitan al aprendizaje de memoria de las ecuaciones que caracterizan a cada una de las cónicas, a la identificación de sus elementos y a su búsqueda algorítmica empleando fórmulas, sin demostrar haber interiorizado la relación existente entre los diferentes parámetros que intervienen en las ecuaciones de las cónicas y su representación gráfica, ni el porqué de su definición como lugar geométrico – 205 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica lo cual limita la comprensión del alcance de las posibilidades de que disponen (p. 15). Lo anterior evidencia un desequilibrio entre la parte algebraica y la geométrica en el estudio de las cónicas, en la cual la balanza se inclina más en el tratamiento de los registros de representación algebraicos. Por ello, consideramos hacer un énfasis en las construcciones geométricas de las cónicas y rescatar la parte conceptual desde lo visual. • En la revisión de algunos libros de texto de bachillerato se exploró la ruta cognitiva de las cónicas, en donde generalmente se parte de los conceptos de manera objetivizada, es decir, según Aebli (1995), “aquellos que son inteligibles para los estudiantes, evocan en su pensamiento representaciones precisas, y construyen con ellos una imagen adecuada de la realidad” (p. 160), lo cual no está mal; sin embargo, no se atiende mucho a la acción propiamente dicha, es decir, no hay una interiorización a través de actividades didácticas que le permita al estudiante tomar una aptitud activa, en donde sea él mismo quien realice la acción y construya las diversas definiciones del objeto matemático. Este tipo de enseñanza tradicional planteado en muchas instituciones educativas se concentra en las ecuaciones de una curva cónica relegando la parte geométrica, provocando una prematurización algebraica que sigue un proceso enfocado en la transmisión de conocimientos terminados bajo una perspectiva formal u operativa, en el cual el docente es quien guía, transmite, y delega de manera pasiva los contenidos al estudiante, y este aprende de memoria un conjunto de conceptos y fórmulas carentes de sentido para él mismo. Un cuadro típico de esta enseñanza se ilustra cuando el profesor elabora contenidos y los expone en clase a través de una serie de conceptos que el estudiante recibe de manera pasiva mientras observa atento al pizarrón; la responsabilidad del estudiante, por tanto, recae en repetir por imitación el procedimiento algorítmico que ha visto ejecutarse, y aplicarlo una y otra vez en los ejercicios que el profesor propone al terminar la clase. Por tanto, se requiere involucrarlos en un proceso activo de construcción de su propio conocimiento, ya que, como afirma Piaget, la acción por parte del educando es el elemento fundamental en el proceso de enseñanza y aprendizaje (citado por Cuevas & Pluvinage, 2003). • Respecto de propuestas del estudio de las cónicas con el uso de la tecnología digital, Santos y Espinosa (2002) diseñan una construcción de tipo geométrico que unifica las cónicas (elipse e hipérbola) utilizando un software de geometría – 206 III. Pósteres dinámica, es decir, que por medio de la definición foco-directriz de las cónicas se puede representar las cónicas en una misma construcción geométrica dinámica, para posteriormente estudiar sus propiedades. En el trabajo de Iranzo & Fortuny (2009, p. 442) se resalta la importancia del uso de software de geometría dinámica, y los autores afirman que la mayoría de estudiantes consideran que GeoGebra les ayuda a visualizar el problema y evitar obstáculos algebraicos. Así mismo, concluyen que el uso de GeoGebra promueve un pensamiento más geométrico y facilita un soporte visual, algebraico y conceptual en la mayoría de los alumnos. Formulación de objetivos Debido a la problemática presentada, nos hemos cuestionado lo siguiente: ¿Cómo introducir una curva cónica mediante el empleo de la tecnología digital, dentro de un marco didáctico para promover una mejor comprensión? Teniendo en cuenta los planes curriculares y secuencia de los libros de texto, se propuso lo siguiente: • Diseñar una propuesta para la enseñanza de conceptos matemáticos en la geometría analítica apoyada en las tecnologías digitales dentro de un marco didáctico, que promueva un mejor equilibrio entre el pensamiento geométrico y el algebraico. Para llegar a una respuesta del anterior planteamiento se diseñó una propuesta centrada en la enseñanza de los significados de las cónicas, que busque un mejor equilibrio entre el pensamiento geométrico y el algebraico. Se diseñaron una serie de actividades interactivas, guiadas por medio de cuestionarios a la construcción de los significados en una forma activa mediante el uso de Escenarios Didácticos Virtuales Interactivos (EDVI). La ruta cognitiva a seguir fue la siguiente: Visualizar la figura geométrica y construir su significado como lugar geométrico Para ello la didáctica Cuevas y Pluvinage (2003) sugiere partir de un problema en contexto que conecte al estudiante con su entorno. Un ejemplo particular para la elipse es el trazo de un jardín elíptico usando el método del jardinero, y a partir de este, el estudiante mediante una guía sea quien construya el significado de la elipse como lugar geométrico de una manera no formal. La visualización es el nivel inicial establecido por Van Hiele (Jaime y Gutiérrez, 1990, p. 306), en el que el estudiante se – 207 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica familiariza o reconoce el objeto geométrico. En este primer nivel de reconocimiento los estudiantes tienden a describir la figura mediante la comparación con otros objetos, como, por ejemplo, en el caso de la elipse: se parece al contorno de un huevo, etc. Estudiar las partes, propiedades y características de la figura Una vez trazada la figura cónica, se procede a que el estudiante identifique mediante una secuencia didáctica las partes más importantes de las figuras, parámetros, y la relación entre ellos. Además el estudio de las características más relevantes del objeto geométrico, como lo es la excentricidad en el caso de la elipse. Esta etapa es intermedia en un nivel I y II de Van Hiele (Jaime y Gutiérrez, 1990, p. 308), en el cual el estudiante analiza y se da cuenta de que “las figuras geométricas están formadas por partes o elementos, y que están dotadas de propiedades matemáticas. Pueden describir las partes que integran una figura y enunciar sus propiedades siempre de manera informal”. Definir la curva cónica analíticamente A partir de la construcción geométrica de la curva se definen variables en el plano cartesiano y se construye algebraicamente la ecuación que modela dicha curva. En esta última parte se planea a un nivel II y parte de un nivel III de Van Hiele (Jaime y Gutiérrez, 1990, p. 309), que son análisis y clasificación, respectivamente. Aquí se pretende que el estudiante comience a tener una capacidad más formal, en donde sea capaz de comprender una demostración explicada por el profesor. Definiciones: marco didáctico, computacional y conceptual Es usual mencionar el término “enseñanza tradicional”, la cual viene de una corriente muy definida, basada en la didáctica “sensorio-empirista”, que consiste en que el estudiante, al ver las imágenes en el pizarrón, las registre y con ello pueda repetir el proceso. Esta didáctica tiende hacia la construcción de hábitos en el estudiante, y no hacia la comprensión del concepto. Un caso común en el aula es cuando el estudiante recurre a la repetición verbal de las definiciones, que como un reflejo, constituye el llamado hábito sensorio-motor o, dicho de otro modo, las palabras constituyen así los signos, solo que carentes de significado. Según Cuevas & Pluvinage (2003), la enseñanza sensorio-empirista conduce a una educación rutinaria, incomprensible y – 208 III. Pósteres compleja, pasiva, y además presenta la matemática como algo ajeno a los intereses del estudiante. Didáctica Cuevas y Pluvinage La didáctica para la enseñanza de las matemáticas Cuevas y Pluvinage (2003), expone sus ideas con base en la teoría piagetiana, y de Aebli, Claparède, Dewey, y en general de casi toda la escuela activa (Château, 2001), y también en aportes recientes de Brousseau (1998) y Duval (1998). Las actividades diseñadas para la investigación están estructuradas implícitamente bajo los siguientes puntos: • La acción: en el aula es importante que el estudiante esté ejecutando siempre una acción mediante la resolución de problemas específicos, gradualmente dosificados, y construya el concepto deseado (Cuevas y Pluvinage, 2003, p. 275). • Problema en contexto: tratar en lo posible de iniciar con un problema que plantee una situación real, que conecte al estudiante con su entorno (Cuevas y Pluvinage, 2003, p. 275). • Comprobar los resultados: Cuevas y Pluvinage (2003, p. 276) proponen que una vez resuelto un problema, el estudiante debe comprobar sus resultados, verificando que tengan un sentido lógico, de acuerdo con el problema planteado. • Dividir el problema en sub-problemas: es necesario dividir el problema en sub-problemas que representen las operaciones parciales hasta llegar a integrar nuevamente la solución completa (Polya, 1945; Cuevas y Pluvinage, 2003). • Operación inversa: cada vez que se presenten las operaciones directas asociadas a un concepto, de ser posible, se deben implementar ejercicios que representen la operación inversa asociada (Cuevas y Pluvinage, 2003, p. 277). Por ejemplo: dada la ecuación de una curva cónica, para luego interpretarla geométricamente, y viceversa. • Diferentes alternativas de solución: cuando se proponga un método de resolución de un problema se debe intentar dar una forma alternativa de solución; si esto no es posible, entonces no imponer una sola forma de solución. Este punto permite a los estudiantes tener libertad de plantear sus propios métodos de solución (Cuevas y Pluvinage, 2003, p. 277). • Problemas dosificados: elaborar los problemas de acuerdo con el principio de adecuación óptima; es decir, que la dificultad de los problemas sea gradual de manera que requieren el esfuerzo del estudiante para fomentar su interés, pero no – 209 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica en exceso como para desanimarlo (Cuevas y Pluvinage, 2003, p. 277). Los tres primeros niveles de Van Hiele, a) visualización o reconocimiento, b) análisis, y c) clasificación (Jaime y Gutiérrez, 1990), se pueden reinterpretar bajo el presente punto de la didáctica aplicado en la enseñanza de las cónicas, de modo que el diseño de actividades se puede dosificar en niveles que desarrollen un pensamiento geométrico jerarquizado. • Mínima ayuda: el papel del docente es guiar las actividades como una especie de coach, proporcionando la ayuda mínima necesaria y tratando siempre de que sea el estudiante quien construya su conocimiento (Cuevas y Pluvinage, 2003, p. 278). • Diversos registros de representación semiótica: según Duval (1998), es fundamental para el proceso cognitivo del pensamiento humano, el poder visualizar un determinado concepto matemático en los diversos registros de representación que le sean propios; así mismo afirma: “La coordinación de varios registros de representación semiótica aparece así como fundamental para una aprehensión conceptual de los objetos: es necesario que el objeto no sea confundido con sus representaciones y que se le reconozca en cada una de sus posibles representaciones” (p. 176). La didáctica Cuevas y Pluvinage (2003) toma algunas de las ideas teóricas de Duval, y sugiere que cada vez que se propongan problemas que apoyen la enseñanza de un determinado concepto matemático, en un determinado sistema o registro, se debe plantear actividades semejantes al mismo, en los diversos sistemas de representación que le sean propios, si la actividad lo permite (p. 280). En este sentido, el uso de un software de geometría dinámica promueve de manera importante el trabajo en los diversos registros, y favorece así la conversión entre lo geométrico y lo algebraico. • Análisis complejo del concepto: plantea la necesidad de establecer problemas en donde el concepto recién adquirido sea un elemento de análisis para un tema más avanzado o complejo (Cuevas y Pluvinage, 2003, p. 280). Software de geometría dinámica y ED VI GeoGebra es dinámico a la acción y permite mover los objetos geométricos (Santos y Espinosa, 2002), e integra en forma dinámica la geometría sintética y analítica (Hohenwarter & Preiner, 2007). Costa (2011, p. 112), afirma que “las actividades de matematización inducida en el entorno GeoGebra, dentro de un planteamiento resulta ventajoso en comparación con un planteamiento tradicional”, y lo argumenta en los – 210 III. Pósteres siguientes modos: motivación, implicación activa, matematización alcanzada, permite un mejor rendimiento en el entorno visual y manipulativo, y mejor valoración por parte de los estudiantes respecto de un planteamiento tradicional. Los Escenarios Didácticos Virtuales Interactivos (EDVI) se describen como micromundos en donde se simulan situaciones como, por ejemplo, el movimiento planetario. Estos permiten la manipulación de objetos geométricos de forma dinámica. Van acompañados de instrucciones que permiten un aprendizaje más autónomo. Definición de la elipse como lugar geométrico Referente a la propiedad bifocal,“una elipse es un lugar geométrico de un punto que se mueve en un plano, de tal manera que la suma de sus distancias a dos puntos fijos de ese plano es siempre igual a una constante mayor a la distancia entre los dos puntos” (Lehmann, 1989, p. 173). En la figura 1 se muestra los puntos fijos F y F’ llamados focos, y P un punto cualquiera sobre el contorno de la elipse. La suma de las distancias (segmentos o radiovectores) resulta ser siempre una constante igual a la magnitud del eje mayor 2a. Figura 1. Elipse, sus focos y radiovectores Respecto de las definiciones sobre partes de la elipse, propiedades, ecuaciones, se puede revisar el contenido del Lehmann (1989, pp. 173-190) y acerca de las cónicas en general, De Oteyza et al. (2011, pp. 124-133). Metodología La investigación se presentó en tres fases principales: La primera fase consistió en el estudio de las escuelas de psicología del aprendizaje y la capacitación en un software de geometría dinámica en donde se diseñaron EDVI alusivos a las cónicas y en particular de la elipse, los cuales fueron sometidos a una validación interna. – 211 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica En la segunda fase se procedió al desarrollo de una serie de actividades enmarcadas en la didáctica Cuevas y Pluvinage (2003) y el rediseño de los EDVI. De acuerdo con las actividades se diseñaron los instrumentos de medición test diagnóstico, el cual tuvo como propósito determinar el nivel de competencia que tenían los estudiantes en los conceptos necesarios o de prerrequisitos para realizar las actividades. Luego se diseñó el postest, que tenía como propósito determinar los cambios ocurridos en los estudiantes tras haber desarrollado las actividades propuestas. Los instrumentos de medición y actividades fueron aplicados a 11 estudiantes heterogéneos de IV semestre de preparatoria del Centro Educativo Damián, el cual está situado en Valle de Chalco, del estado de México. El tiempo de aplicación transcurrió en 7 sesiones de aproximadamente 2 horas, en las cuales 3 sesiones se dedicaron a la adecuación de la herramienta digital, aplicación del test diagnóstico y postest, y en las 4 sesiones restantes se aplicaron las actividades. La directora autorizó realizar la experimentación y ofreció los recursos de la institución, entre ellos la sala de informática, con una capacidad de un computador por cada estudiante. En la fase final se hizo un análisis de resultados mediante un estudio cualitativo del razonamiento de respuestas de algunos estudiantes, y un estudio cuantitativo mediante gráficas estadísticas, comparando el grado de evolución de los estudiantes en el postest respecto del pretest. Test diagnóstico El objetivo de este instrumento es observar el nivel de conocimientos previos de los estudiantes, necesarios para el posterior desarrollo de las actividades interactivas. La prueba diagnóstica consta de 6 reactivos con los siguientes subtemas: conceptos básicos de geometría, trigonometría, plano cartesiano y álgebra. Actividades didácticas e interactivas Se diseñaron tres actividades, que constan de cuestionarios acompañados de su respectivo EDVI. Las actividades se diseñaron tomando en cuenta las sugerencias proporcionadas por la didáctica Cuevas y Pluvinage (2003), los tres primeros niveles del pensamiento geométrico de Van Hiele, y los objetos de enseñanza establecidos en el programa de matemáticas III de las SEP (2013). – 212 III. Pósteres Descripción de la actividad 1: la elipse como lugar geométrico Como lo sugiere la didáctica Cuevas y Pluvinage (2013), se debe partir de un contexto para introducir algún concepto. En esta primera actividad se propone a los estudiantes hacer el trazo simulado de un jardín en forma de elipse, utilizando el método del jardinero (figura 2). El objetivo es que los estudiantes redacten con sus propias palabras la definición de la elipse como lugar geométrico. El significado matemático se construye a través de la resolución de problemas dosificados descritos en el cuestionario y la interacción con el EDVI, en donde se exploran y estudian los elementos y propiedades más relevantes de la elipse. Descripción de la actividad 2: excentricidad de la elipse Esta actividad plantea como problema en contexto el movimiento de los planetas Tierra y Marte simulado en su respectivo EDVI-Movimiento planetario (figura 3), para analizar y estudiar otras características de la elipse como lo es su excentricidad. La primera parte de la actividad consiste en que el estudiante a partir de la visualización, compare el grado de redondez entre las trayectorias planetarias de la Tierra y de Marte alrededor del Sol. Luego recolecte datos numéricos para armar un sistema de ecuaciones lineales que involucren como variables el semieje mayor y la semi-distancia focal de las trayectorias elípticas, y finalmente calcular los respectivos valores de excentricidad. La segunda parte, pretende mediante otro EDVI-Elipsógrafo (figura 4), que el estudiante experimente simuladamente el trazo de diversas elipses, y después calcule el parámetro numérico “c/a” para que finalmente conecte un registro de representación numérico con el geométrico, o sea, relacionar el valor numérico de la excentricidad de una elipse con su respectiva forma geométrica o redondez. Descripción de la actividad 3: ecuación de la elipse Esta actividad se divide en tres partes, en donde se introduce de manera dinámica una construcción sintético-analítica de la elipse por anomalía excéntrica (figura 5), propuesta por Contreras, Contreras, García (2002, pp. 122-123), para llegar a la ecuación canónica de la elipse en forma guiada. Además propone al estudiante desarrollar la parte operativa mediante ejercicios de operación inversa, basado en las dos operaciones fundamentales de la geometría analítica (Lehmann, 1989, p. 32). – 213 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Figura 1. Figura 3. Figura 2. Figura 4. Postest Consta de 16 ítems similares a los ejercicios propuestos en las actividades. Se evalúan el significado de la elipse como lugar geométrico aplicado en un problema en contexto, concepto de excentricidad y ejercicios operativos en donde relacionen los registros de representación geométrica (gráfica de la elipse) con el registro de representación algebraico (ecuación), y viceversa. Para la recolección de la información se utilizaron las hojas de trabajo de los estudiantes, videograbaciones y una bitácora. Para hacer referencia a los estudiantes, se codificaron como E1, E2, E3, E4, E5, E6, E7, E8, E9, E10 y E11. Análisis y discusiones Los resultados del test diagnóstico se resumen en la figura 6. En general, los estudiantes presentan un nivel bajo - regular de conocimientos previos para las actividades y el postest. Se observó en los estudiantes más dificultad en la parte algebraica, – 214 III. Pósteres trigonométrica y geométrica, por lo que fue necesario considerar en el diseño de las actividades un repaso previo sobre los temas previos. En la actividad 1, después de que cada estudiante interactuó con el EDVI -Jardinero realizando el trazo simulado de una elipse con una cuerda de 10 unidades (figura 2), y respondiendo el cuestionario, se evidenció que 8 de 9 estudiantes interpretaron e identificaron adecuadamente la condición de lugar geométrico de la elipse; sin embargo, lo hacen de una manera no formal, es decir, que no mencionan elementos de la elipse como los son los radiovectores, sino que asocian estos a medidas de objetos físicos como las magnitudes de los trozos de cuerda. Figura 6. Resultados del test diagnóstico. Una de las respuestas dadas por el estudiante E3 fue: “que las cantidades son diferentes pero que al sumar den 10 o sea siempre constantes” refiriéndose a que la suma de las distancias de un punto sobre la elipse a dos puntos fijos llamados focos es igual a una constante. De la experiencia 2, después de que el estudiante hiciera el trazo simulado de diversas elipses con semieje mayor “a” constante pero semieje focal “c” variable (figura 4), completaron una tabla en donde calculaban el parámetro “c/a”. De la experiencia, 8 de 11 estudiantes clasificaron la circunferencia como un caso especial de la elipse, y algunas de las justificaciones fueron: Estudiante E6: “c/a = 0 se va haciendo más redonda al límite que parece una circunferencia”. Estudiante E4: “se obtiene una circunferencia como trazada con un compás”. Por otra parte, mediante la simulación del movimiento de traslación de los planetas Tierra y Marte (figura 3), cada estudiante recolectó datos para poder hallar los parámetros“c”y a”de cada órbita planetaria, y así calcular la relación c/a. Al comienzo de la guía se les peguntó sobre ¿qué órbita es más redonda?, y muchas de las respuestas fueron de percepción visual: “me parece más la de la Tierra”, y contraria– 215 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica mente, a otros les parecía que veían “más redonda la de Marte”. Al final de la guía se les volvió a preguntar “¿qué órbita planetaria es más redonda o circular? Explica tu respuesta”, a lo que respondieron algunos lo siguiente: Estudiante E2: “La tierra es más porque tiene menor excentricidad, la excentricidad de la tierra es 0.016 y la de marte 0.092 por lo tanto la tierra es más redonda”. Estudiante E6: “que mientras mayor excentricidad será más ovalada, que es este caso Marte, y la Tierra es más redonda”, refiriéndose a la redondez de su órbita elíptica. Como resultado final, 5 de 11 estudiantes evocaron correctamente el concepto de excentricidad en un problema en contexto, relacionando de esta manera registros de representación numéricos con geométricos; 1 de 11 estudiantes no respondió al planteamiento final, y los 5 restantes no evidenciaron una mejor comprensión del concepto. En la actividad 3, se reportó que generalmente los estudiantes comprenden la relación que existe entre un registro algebraico y el geométrico, es decir, que a partir de una gráfica tenían capacidad de poder llegar a su ecuación canónica, y en la operación inversa interpretaban la ecuación canónica mediante una gráfica al extraer los parámetros; sin embargo, se presentaron dificultades de tipo algebraico en el momento de partir de la ecuación general de la elipse para llegar a su gráfica, pero eso no significa que no hayan comprendido cómo relacionar la ecuación con su registro geométrico. La figura 7 muestra una dificultad que le impide al estudiante E8 llegar a una correcta ecuación canónica de la elipse y, por ende, a su respectiva gráfica. Figura 7. Incorrecta interpretación de la ecuación canónica de la elipse – 216 III. Pósteres Figura 8. Problema del lugar geométrico de la elipse en el postest Del proceso se puede decir que el estudiante concibe el parámetro a y b como si estos debieran ser un número entero, y agregan un cuadrado a dichos parámetros, que cree que faltaría para igualar al modelo algebraico de la ecuación canónica de la elipse. En el postest se evidenció que 8 de 11 estudiantes comprendieron el significado de elipse como lugar geométrico, al responder una situación en contexto que decía: “Gina, Héctor y Alfredo realizan una competencia en la alberca elíptica, que consiste en partir nadando de un foco de la elipse, tocar luego un punto cualquiera sobre la misma y por último llegar nadando al otro foco. Todos toman trayectorias diferentes como se muestra en la figura (figura 8). Al final de la competencia ganó Gina, sin embargo Alfredo argumenta que no es justo porque él recorrió más distancia que Gina, Héctor argumenta que la mayor distancia la recorrió él mismo, porque dio vuelta hacia atrás y luego se dirigió al otro foco. Sin embargo, Gina dice que fue justo porque todos recorrieron la misma distancia en diferentes trayectorias ¿Quién tiene la razón? Explica tu respuesta”. 8 de 11 estudiantes aplicaron correctamente la definición de la elipse como lugar geométrico. Algunas de las respuestas fueron las siguientes: • Estudiante E1: “Gina, porque es una elipse y en cualquier punto es igual a la suma de un punto a sus focos”. - Estudiante E3: “La razón la tiene Gina porque recorrieron la misma distancia desde diferentes puntos y la distancia a los focos al sumarlos dan el mismo resultado”. -Estudiante E5: “Gina tiene la razón porque siempre va a ser la misma distancia de donde parta Gina a otro jugador y la cuerda mide lo mismo”. El estudiante interpreta la definición bajo el modelo físico material (método del jardinero). – 217 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica 6 de 11 estudiantes aplicaron correctamente el concepto de excentricidad de la elipse en una situación en contexto. El concepto fue adquirido a través de la experimentación con el EDVI, para diferenciar entre una elipse y otra debido a su forma, lo cual les permitió establecer relaciones entre registros de representación numérica con el geométrico. 9 de 11 estudiantes establecen relaciones entre los registros de representación gráfica con el algebraico, al hallar la ecuación canónica de la elipse a partir de su gráfica. 6 de 11 estudiantes presentan deficiencias en los problemas de operación inversa en los que se parte de la ecuación general de la elipse para determinar su gráfica. Sin embargo, estas dificultades se deben a ciertos problemas algebraicos como completar el cuadrado, más no a la interpretación de la ecuación. Se evidenció en 3 de 11 estudiantes errores aritméticos y de valor numérico; sin embargo, estos mismos demostraron que sí comprendían el significado geométrico de una ecuación canónica de la elipse. Conclusiones El uso de la tecnología digital debe ir acompañado de un diseño de actividades bajo un marco didáctico para lograr encaminar a los estudiantes a construir las diferentes definiciones matemáticas, y de este modo la enseñanza en el aula es más autodidacta por parte del estudiante. A pesar de que hubo deficiencias en la parte operativa, el planteamiento de actividades enmarcadas en una didáctica, y apoyada con el uso de EDVI diseñados con GeoGebra, promovieron un pensamiento más geométrico y facilitaron un soporte visual, algebraico y conceptual en la mayoría de los estudiantes. En efecto, el estudio de las cónicas no se enfocó en la aplicación de un conjunto de fórmulas, sino que cada forma algebraica o ecuación tomó un significado para el estudiante, dentro de un registro geométrico. Por otro lado, se rescató la parte activa en los estudiantes, quienes a través del uso de los EDVI realizaban siempre acciones concretas, como lo propone la didáctica Cuevas y Pluvinage (2003), lo cual promovió una mejor comprensión de las diferentes definiciones alusivas a la elipse en una forma interactiva y dinámica, haciendo de la matemática un área más experimental, diferente al modo como se imparte en los cursos de enseñanza tradicional, que son de carácter verbal y pasivos. La inclusión de un problema en contexto desde el comienzo de cada actividad, como propone la didáctica Cuevas y Pluvinage (2003), fue un elemento motivante para los estudiantes, a quienes les resultó significativo aprender definiciones de la – 218 III. Pósteres elipse aplicadas en la vida cotidiana, y cómo a partir de la matemática se puede dar sentido a situaciones reales. La construcción de las definiciones del objeto estudio (elipse) a partir de contextos surgidos de la realidad, mostró en los resultados del postest respecto del pretest que ayuda a mejorar la parte conceptual en los estudiantes; es una deficiencia en la enseñanza tradicional, en donde el estudiante suele aprender de memoria los conceptos y produce la creencia de que las matemáticas se tratan de resolver problemas operativos sin relación alguna con la vida cotidiana. Los niveles de Van Hiele que por los mismos autores (Dina y Pierre Van Hiele) fueron propuestos para una geometría sintética, se pudieron extrapolar a la geometría analítica, adaptándose en el marco didáctico Cuevas & Pluvinage (2003) para el tema de las cónicas, particularmente en la elipse, lo cual permitió diseñar las diferentes actividades para la enseñanza de dicha cónica de modo jerarquizado (por niveles), facilitando a los estudiante la comprensión de las diferentes definiciones de la elipse, partiendo de la visualización y conocimientos de las propiedades del objeto geométrico sin una prematurización de la parte analítica (algebraica). Por último, el diseño de las actividades efectuadas, las cuales fueron enmarcadas en la didáctica Cuevas y Pluvinage y el uso de la tecnología, son una muestra de la enseñanza de la elipse, la cual se puede aplicar para la enseñanza de las cónicas en general, en donde cada paso de la didáctica puede ser reproducible inclusive en situaciones en donde la tecnología cambie. – 219 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Referencias Aebli, H. (1995). Elaborar un curso de acción; Construir una operación; Formar un concepto. En H. Aebli, 12 formas básicas de enseñar. Una didáctica basada en la psicología (2ª. ed., 159-233). España: Narcea. Brousseau, G. (1998). Théorie des situations didactiques: Didactique des mathématiques 19701990. Grenoble: La Pensée Sauvage. Château, J. (2001). Ovide Declory, Édouard Claparède, María Montessori. En J. Château, Los grandes pedagogos. Estudios realizados bajo la dirección de Jean Château (pp. 250317). México: Fondo de Cultura Económica. Contreras, A., Contreras, M., y García, M. (2002). Sobre Geometría sintética y analítica. La elipse y sus construcciones. Relime, 5(2), 111-132. Costa, J. (2011). Plataforma de matematización en un entorno GeoGebra dentro de un planteamiento didáctico «desde abajo hacia arriba». Revista Enseñanza de las Ciencias, 29(1), 101-114. Cruz, L. y Mariño, M. (1999). Sistema computarizado para la enseñanza de las secciones cónicas. Revista de educación, 97, 14-21. Cuevas, C., y Pluvinage, F. (2003). Les projets d’action practique, elements d’une ingeniere d’ensigment des mathematiques. Annales de Didactique et de Sciences Cognitives, 8, 273- 292. De Oteyza, E., Lam, E., Hernández, C., Carrillo, A., y Ramírez, A. (2011). Geometría Analítica y Trigonometría (tercera ed.) México: Pearson. Duval, R. (1998). Registros de representación semiótica y funcionamiento cognitivo del pensamiento. Investigaciones en matemática educativa II. México: Iberoamérica. Hohenwarter, M., & Preiner, J. (2007). Dynamic mathematics with GeoGebra. Journal of Online Mathematics and its Aplications. ID1448, 7. Obtenido de: GeoGebra: http:// www.geogebratube.org/?lang=es Jaime P., A., y Gutiérrez, R. (1990). Una propuesta de fundamentación para la enseñanza de la Geometría: El modelo de Van Hiele. En S. LLinares y M. V. Sánchez, Teoría y práctica en eduación Matemática (pp. 295-384). Sevilla, España: Alfar. Lehmann, C. (1989). Geometría Analítica. En C. H. Lehmann, Geometría Analítica (I. R. Díaz, Trad., Décima tercera edición). México D.F.: Limusa. – 220 III. Pósteres MEN (2006). Ministerio de Educación Nacional. Recuperado de http://www.mineducacion. gov.co/cvn/1665/articles-116042_archivo_pdf2.pdf Polya, G. (1945). How to solve it? Princeton. Río, J. (1991). Aprendizaje por descubrimiento: estudio comparado de dos metodologías. (C. d. Técnica, Ed.). Madrid, España: Centro de Publicaciones del Ministerio de Educación y Ciencia. Santos, M., y Espinosa, H. (2002). Searching and exploring properties of geometric configurations using dinamyc software. Int Jnl Mathematical Education in Science and Technology, 33(1), 37-50. SEP (2013). Dirección General del Bachillerato. Recuperado de http://www.dgb.sep.gob. mx/02-m1/03-iacademica/01- programasdeestudio/cfb_3sem/MATEMATICAS-III.pdf – 221 LA EVALUACIÓN COMO ESTRATEGIA PARA LA MOTIVACIÓN HACIA EL APRENDIZAJE Olga Lucía Duarte Bolívar Olga.duarte@upb.edu.co Universidad Pontificia de Bucaramanga, UPB. Colombia Luz Ángela Flórez Olarte luz.florez@upb.edu.co Universidad Pontificia de Bucaramanga, UPB. Colombia Resumen La experiencia surgió como consecuencia de reflexiones sobre predisposición de los estudiantes hacia la evaluación y la necesidad de estrategias encaminadas a valorar todo el proceso de aprendizaje. Su objetivo fue determinar la incidencia de la evaluación como estrategia de motivación del proceso de enseñanza y aprendizaje del cálculo integral y ecuaciones diferenciales. Se fundamentó en planteamientos de Chevallard sobre: contrato didáctico, pedagógico y escolar, y reflexiones de MacClelland y Huertas, que conciben la motivación como un proceso. Se analizaron cuatro momentos: planificar, actuar, observar y reflexionar, adecuando la experiencia al proceso de triangulación de Lewin, a través del cual se describieron y contrastaron resultados de las técnicas (entrevista inicial, observación, diario de campo, encuesta final); el análisis producto de la experiencia, y los referentes teóricos. Se obtuvo resultados como: formas para estudiar y aprender matemáticas, maneras creativas y lúdicas para evaluar conocimientos despertando curiosidad y deseo por aprender más, y una propuesta para – 223 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica evaluar conocimientos en cálculo; concluyendo que la valoración de aprendizajes implica un proceso no centrado en la nota, sino en la motivación del estudiante para que formule sus metas de aprendizaje buscando posibles recursos y procedimientos para lograrlas, con la orientación permanente del docente. Palabras clave: contrato didáctico, enseñanza de las matemáticas, evaluación de aprendizajes, motivación. Abstract The experience came as a result of reflections on the willingness of students to the evaluation and the need for strategies to evaluate the whole process of learning. Its aim was to determine the incidence of evaluation as motivation strategy of the teaching and learning of Integral Calculus and Differential Equations. It was based on the proposals of Chevallard on didactic, pedagogical and school contract , and reflections of McClelland and Huertas, who see motivation as a process. Four stages were analyzed: plan, act, observe and reflect, adapting the experience Lewin triangulation process, through which were described and contrasted results of technical (initial interview, observation, field diary, final survey); the product of the experience analysis; and the theoretical framework. Results was obtained as: Ways to study and learn math, creative and playful to assess knowledge awakening curiosity and desire to learn more ways and a proposal to assess knowledge in Calculus; concluding that the assessment of learning involves a process not focused on the note, but student motivation to formulate their learning goals and procedures for possible resources to achieve them, with the permanent guidance of teachers. Keywords: Didactic contract, learning assessment, mathematics teaching, motivation. Introducción La evaluación en matemáticas se ha considerado como el resultado de pruebas escritas, factor que genera desmotivación especialmente en estudiantes que se esfuerzan por aprender, pero que en ciertos momentos al ser evaluados a través de un examen o parcial se bloquean o confunden debido a la influencia de factores externos como: enfermedad, nervios, problemas personales, entre otros. Situaciones como la descrita nos llevan a preguntarnos cómo evaluar todo el proceso de aprendizaje y no solo momentos de retención de información, consiguiendo motivar a los estudiantes – 224 III. Pósteres hacia el aprendizaje; fue así como surgió el siguiente interrogante que iluminó la experiencia de aula: ¿cómo incide la evaluación como estrategia motivacional durante el proceso de enseñanza y aprendizaje? En la experiencia se asumió la evaluación como un proceso, no centrado en la calificación, sino en los cambios cualitativos que se manifiestan en la personalidad del estudiante tanto en el aspecto instructivo como educativo (Orestes Castro, 1999). El propósito fue determinar la incidencia de la evaluación como estrategia de motivación del proceso de enseñanza y aprendizaje del cálculo integral y ecuaciones diferenciales; asignaturas clave en la formación básica del futuro ingeniero. El estudio siguió el método cualitativo de Investigación Acción Participativa que permitió describir la incidencia de la estrategia en el modo de actuar tanto de estudiantes como de las docentes de la experiencia frente a la evaluación. Además, durante la experiencia se vivió un proceso cíclico de reflexión-acción-reflexión, en cada una de las etapas del proceso de evaluación. Se intervinieron tres grupos de ecuaciones diferenciales, alrededor de 70 estudiantes; y cuatro grupos de cálculo integral, aproximadamente de 80 estudiantes. Dos docentes quienes orientaron las respectivas asignaturas, también hicieron parte de la experiencia. Descripción general de la experiencia La experiencia se desarrolló en cinco etapas: Etapa 1. Diagnóstico sobre la actitud de los estudiantes hacia las diferentes formas de evaluar. Se hizo a través de entrevistas durante la primera semana de clases. Etapa 2. Documentación teórica e investigativa sobre la evaluación como factor de motivación hacia el aprendizaje. Etapa 3. Diseño de la propuesta: la evaluación como estrategia para la motivación hacia el aprendizaje. Determinación de los siguientes criterios de evaluación para cada corte; teniendo presente las directrices institucionales: seguimiento: 25 %. Conformado por: quiz 1, quiz 2, trabajos y proyectos, quiz acumulativo: sobre las temáticas del corte nota de parcial: 25 %. Consta de dos pruebas: 40 % y 60 %. Establecimiento de acuerdos para la determinación de las calificaciones: obteniendo una nota ≥ 3.5 en el quiz acumulativo, la calificación del quiz 1 y del quiz 2 se puede modificar promediando cada uno de ellos con este nuevo quiz. Logrando una calificación ≥ 3.5 en el parcial de 40 %, se acumulan décimas para la nota definitiva de seguimiento. Alcanzando una nota ≥ 3.5 en el parcial de 60 % (prueba que evalúa – 225 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica todas las temáticas del corte), se puede modificar el 40 % promediándolo con dicha prueba. Determinación de los aspectos importantes para el control y medición de los aprendizajes por parte del estudiante: asistencia a las consultas programadas para resolver dudas sobre las temáticas. Asesorías individuales para determinar formas o técnicas de estudio. Realización de lecturas antes y después del tratamiento de los temas, teniendo como mínimo dos textos o fuentes de consulta. Evaluación de aprendizajes entre pares dentro y fuera de clase, antes de la realización de las pruebas formales programadas. Seguimiento del proceso de evaluación por parte de las docentes: durante todo el proceso, el papel de las docentes fue verificar, controlar, asesorar y motivar a los estudiantes hacia la consecución de metas de aprendizaje. Etapa 4. Aplicación de la experiencia de aula: se llevó a cabo la propuesta especificada en el diseño anterior. Etapa 5. Análisis de resultados y evaluación de la experiencia: Se desarrolló teniendo en cuentan cuatro momentos: planificar, actuar, observar y reflexionar, adecuando a la experiencia el proceso de triangulación de Lewin, a través del cual se describieron y contrastaron los resultados de las técnicas: entrevista inicial, observación (diario de campo), encuesta final; el análisis de las docentes que vivieron la experiencia; y el marco teórico. Revisión bibliográfica La evaluación es el medio menos indicado para mostrar el poder del profesor ante el alumno y el medio menos apropiado para controlar las conductas de los alumnos. Hacerlo es síntoma de debilidad y de cobardía, mostrándose fuerte ante el débil, además de que pervierte y distorsiona el significado de la evaluación (Stenhouse, 1984). Con respecto al proceso de enseñanza y aprendizaje de las matemáticas, se tuvieron en cuenta las siguientes ideas de Chevallard (1997), quien afirma: Al constituirse una comunidad de estudio alrededor de un determinado tipo de problemas, se establece una relación didáctica entre los estudiantes y el director de estudio. Esta relación resulta ser“abierta”a la vez para los alumnos y para el profesor. La enseñanza, como medio del proceso didáctico, no debe pretender controlar de una manera absoluta el desarrollo de dicho proceso. La relación didáctica es una relación“abierta”. En la medida en que la enseñanza de las matemáticas se organiza para intentar “cerrar” esta relación, provoca un empobrecimiento del aprendizaje matemático de los alumnos. – 226 III. Pósteres La visión estancada del profesor como “aquel que enseña” y del alumno como “aquel que aprende lo que se le enseña” puede evolucionar hacia una visión en la que los roles de profesor y alumno son menos rígidamente definidos. Aunque siga existiendo una asimetría entre ambos, aparecen nuevos puntos de contacto, dado que ahora se trata de realizar conjuntamente una tarea matemática. Se produce un cambio importante en el equilibrio de las responsabilidades asignadas tradicionalmente tanto al profesor como al alumno. El profesor ya no tiene que decidir en cada instante cuál ha de ser la actividad puntual de los alumnos y deja de considerarse el único (y principal) responsable de la actitud, motivación y quehacer de estos. La creciente responsabilidad del alumno permite también, por ejemplo, dar sentido y legitimidad a una evaluación externa de su trabajo. Con relación a la motivación, es importante tener presente que esta responde a una serie de actitudes para lograr motivar a los estudiantes antes, durante y después de todo el proceso de enseñanza y aprendizaje obteniendo aprendizajes significativos que puedan formar parte importante de la formación básica. Ideas sobre motivación, como la siguiente, fundamentaron la experiencia: “Motivar es despertar el interés y la atención de los alumnos por los valores contenidos en la materia, excitando en ellos el interés de aprenderla, el gusto de estudiarla y la satisfacción de cumplir las tareas que exige” (Mattos, 2010, p. 552). A lo largo de todo el proceso motivacional existen factores que influyen en cada una de las etapas de dicho proceso. Dichos factores se pueden clasificar en no motivacionales y motivacionales. Al respecto, Huertas (2010) expone que los factores no motivacionales pueden agruparse en tres tipos: los relacionados con lo que un individuo sabe hacer, los que se relacionan con aquello que a la persona le dejan hacer, los que se relacionan con aquello que a la persona le obligan a hacer. En cuanto a factores motivacionales, Huertas considera que los actos de las personas motivadas están determinados por la interacción de factores sociales, cognitivos y afectivo-emocionales. Objetivo Determinar la incidencia de la evaluación como estrategia de motivación del proceso de enseñanza y aprendizaje del cálculo integral y ecuaciones diferenciales. – 227 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Metodología Esta experiencia se apoyó en un paradigma cualitativo dentro del cual se implementó el estudio y análisis con un diseño metodológico de investigación - acción participativa. De este modo se generaron posibles alternativas didácticas dentro del proceso de enseñanza y aprendizaje del cálculo integral y de las ecuaciones diferenciales utilizando la evaluación como estrategia de motivación. Para la recolección de información se utilizaron las siguientes técnicas e instrumentos: • La encuesta con su respectivo instrumento: el cuestionario de tipo semicerrado; con el fin de conocer estados de opinión, características o hechos específicos de la experiencia de aula. • La observación y el diario de campo como instrumento, permitió realizar registros de las vivencias en cada momento. Resultados Durante la experiencia se evidenciaron diferentes formas de aprender, entre las cuales tenemos: • Disponer de un tiempo al día para dedicación al estudio de la matemática. • Detenerse a revisar el vocabulario trabajado, extractando el glosario (palabras, expresiones o frases) propio de cada materia. • Poseer dos textos de consulta (como mínimo) para tener dos explicaciones diferentes (una de las explicaciones puede tener más sentido o la combinación de ambos puede ayudar a entender mejor). Abordar los temas junto con sus prerrequisitos, pues muchos de los conceptos están relacionados y lo más probable es que uno le ayude a entender mejor el otro, combinando con el concepto nuevo (de esta manera, no es extraño ver varias soluciones diferentes al mismo problema o ejercicio y todas ellas correctas). • Elaborar esquemas para organizar conceptos y algoritmos. • Autopreguntarse acerca de procedimientos y verificar la viabilidad de estos bajo el sustento teórico. • Analizar en textos la resolución y escritura matemática de ejercicios y situaciones problémicas resueltas, hallando semejanzas y diferencias, con el fin de organizar- – 228 III. Pósteres los teniendo en cuenta aspectos como: tipos de variables involucradas, método apropiado para su solución, entre otros. • Resolver ejercicios y situaciones problémicas propuestas muy parecidos a los resueltos. Crear los propios ejercicios que cumplan con los planteamientos teóricos. • A través de formas creativas y lúdicas se pueden evaluar conocimientos en cálculo, despertando curiosidad y deseo por profundizar sobre las distintas temáticas. En la experiencia se obtuvieron buenos aprendizajes con las siguientes formas: • Diseño, elaboración y realización de juegos para reforzar ciertos aprendizajes de manera lúdica, teniendo en cuenta las temáticas de preferencia o las de mayor dificultad. • Elaboración de maquetas, póster y folletos alusivos a la aplicación de la asignatura en la vida real, para luego ser compartidos en una pequeña feria. • Cuando el estudiante está motivado, al equivocarse u obtener resultados inesperados persevera, revisa los errores, por su propia iniciativa busca la orientación de su docente y repite el proceso de planificación, aplicación, control y autoevaluación y evaluación entre pares, modificando muchas veces el proceso anterior tendiendo a una mejora de lo realizado o aprendido. La experiencia de clase tendiente a hacer de la evaluación un factor de motivación hacia el aprendizaje fue exitosa, porque, entre otros aspectos, los estudiantes pudieron constatar que habían aprendido y que todo su esfuerzo se veía reflejado en sus calificaciones. Al respecto, en la encuesta final se obtuvieron comentarios como: “Me gustó el método de evaluación, se aprende y se tiene en cuenta el esfuerzo; porque al estudiar nos va bien, además la profesora ve la entrega y dedicación del estudiante”. “Es una felicitación por la manera en que intenta modificar nuestra monotonía de clases magistrales donde nos deja espacio para el esfuerzo y dedicación al estudio extraclase”. “La responsabilidad con las actividades programadas y el dominio del tema fueron la clave para mi aprendizaje, ya que pude comprender y entender los temas vistos”. “Se promovió la investigación y los temas evaluados nunca se salían del contexto desarrollado en clase”. – 229 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica “Durante todo el proceso me ayudó al entendimiento independientemente de su ocupación extracurricular”. “Pude interrumpir la clase cuando no entendía y ella me daba tiempo de la clase para explicarme”. Conclusiones Con la experiencia de aula se puede concluir que la evaluación de aprendizajes, especialmente en matemáticas, implica un proceso no centrado en la calificación, sino en la motivación del estudiante para que formule sus propias metas de aprendizaje y, por consiguiente, busque posibles recursos y procedimientos para lograrlas, contando con la orientación permanente del docente. De esta manera, la evaluación se convierte en un factor de motivación hacia el aprendizaje en la medida en que los estudiantes la toman como recompensa a su esfuerzo o como estímulo al superar resultados inesperados, y además colabora en el desarrollo de estrategias de aprendizaje para la aprehensión de futuros conocimientos. Por tanto, es necesario replantear las prácticas evaluativas actuales, especialmente en el área de matemáticas, valorando además de conocimientos, la capacidad del estudiante por organizar su propio aprendizaje de manera independiente, la realización y control consciente y deliberado de su propia actividad. De este modo se lograría un cambio de actitud especialmente en el estudiante, porque comprendería que sentarse pasivamente en el aula de clase, tomar apuntes y luego memorizar procedimientos o conceptos, no es la mejor manera de aprender. – 230 III. Pósteres Referencias Chevallard, Y. (1997). Estudiar Matemáticas. El eslabón perdido entre la enseñanza y el aprendizaje. Barcelona. Recuperado de https://curriculares.files.wordpress.com/2011/09/ el_eslabon_perdido.pdf Huertas (2010). Análisis de factores a tener en cuenta por el docente para favorecer la motivación como proceso facilitador del aprendizaje del alumno en cursos de matemáticas. III REPEM - Memorias, 553. Mattos, L. A. 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Casi todos coinciden en que las dificultades que tienen los estudiantes al enfrentarse a los problemas relacionados con las fracciones se deben al carácter multifacético de las mismas, es decir, a la variedad de significados que adquiere la fracción. En este trabajo se reportan los resultados de un diagnóstico re alizado con estudiantes de 12-14 años en el que se pretendió observar cómo manejan las equivalencias como medio para resolver problemas con fracciones. Dichos resultados revelan graves dificultades para su manejo y comprensión. Con estos hallazgos y las implicaciones derivadas de la literatura sobre la investigación en didáctica de las fracciones, se planea diseñar e implementar una secuencia didáctica que permita favorecer – 233 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica la comprensión y manejo de las equivalencias en el contexto de la resolución de problemas. Palabras clave: equivalencias, fracciones, resolución de problemas. Abstract This research deals with a study on the management of equivalence in solving problems with fractions. This issue has been extensively investigated by several authors. Almost everyone agrees that difficulties that students have to face the problems related to the fractions are due to the multifaceted nature of the same, i. e., to the variety of meanings that acquires the fraction. This paper presents the results of a diagnosis made with students from 12-14 years in which we pretended to see how they handle the equivalence as a means to solve problems with fractions are reported. These results reveal serious difficulties in handling and understanding with fractions. With these findings and implications of the research literature on research fractions, we plan to design and implement a teaching sequence hat allow us fostering understanding and management of equivalents in the context of problem solving. Keywords: Equivalences, fractions, problem solving. Introducción En México la educación básica considera las fracciones uno de los temas más importantes académica y socialmente, y por ello se le dedica un tiempo considerable en el currículo, ya que se introduce desde el tercer grado de primaria y es revisado repetidamente en grados subsecuentes. Pese a ello muchos niños y jóvenes siguen presentando serias dificultades para operar con ellas y, aunque en el mejor de los casos los estudiantes son capaces de manejar el algoritmo, se muestran ineficientes en el momento de resolver problemas y, en general, no muestran una habilidad real en el manejo de las mismas. Además de la complejidad que presenta el aprendizaje de las fracciones subyace un problema mayor, debido a que estas dificultades trascienden a otras áreas de la matemática ya que los problemas de comprensión en este tema traen consigo dificultades en el aprendizaje de temas subsecuentes que necesitan como principio básico las fracciones.“Estas lagunas, a pesar de las cuales los estudiantes habían podido igualmente proseguir en sus estudios, se revelaban mortales en el momento de tener que darlas por obvias en situaciones… más complejas” (Fandiño, 2009, p. 19). – 234 III. Pósteres Numerosos estudios han revelado que uno de los principales factores que contribuyen a esta complejidad es el hecho de que las fracciones comprenden una noción multifacética debido a que tiene diversos significados (parte-todo, cociente, razón, operador, medida) y que estos están interrelacionados (Kieren, 1976; Charalambous y Pantazi, 2006). Por otra parte, cuando se trata de introducir el tema de fracciones, la mayoría de los materiales de currículo escolar tratan el número racional como objetos de cálculo; se avanza muy rápido a la operatividad con las mismas y se le da gran importancia al dominio del algoritmo, por lo que los estudiantes pierden muchas de las interpretaciones importantes del número racional. Al respecto Hasemann (1981) menciona que “para la aritmética de fracciones existen muchas reglas, y esas reglas son más complicadas que las de los números naturales. Si esas reglas son introducidas demasiado pronto, existe el peligro de que sean usadas mecánicamente y sin pensar”. Kamii y Clark (1995) explican que no hay mucha información concerniente a las fracciones equivalentes como tal. Sin embargo la información disponible con respecto a la suma y resta de fracciones con denominadores diferentes “fáciles”, evidencia la dificultad de las fracciones equivalentes… algo claramente está mal con la manera en que las fracciones equivalentes o comunes denominadores son enseñados. De acuerdo con Fandiño (1983), para los estudiantes es más fácil manejar las equivalencias cuando estas fracciones involucran números múltiplos entre sí; y la estrategia se reduce a multiplicar o dividir numerador y denominador por el mismo número; sin embargo, les resulta más difícil encontrar una estrategia que les permita gestionar la equivalencia cuando los números involucrados no son múltiplos entre sí. Esta manera de proceder de los estudiantes refleja una falta de dominio y, en consecuencia, de comprensión real de las equivalencias entre fracciones, lo que podría incidir en la comprensión de otros significados de las fracciones con mayor relevancia, tanto en la resolución de problemas como en las operaciones con fracciones. Freudenthal (1983) exponía que la fracción como fracturador puede ser descrita mediante un concepto de equivalencia bastante restringido: no requiere más que dividir algo en n partes iguales. Pero en la realidad de la didáctica se necesita una equivalencia de más alto alcance, así c omo una disponibilidad sin restricciones de objetos en cada – 235 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica clase de equivalencia. Esta necesidad no ha sido reconocida en la didáctica de las fracciones ni en la elección de modelos didácticos hasta la fecha. Esto evidencia entonces que las dificultades en el aprendizaje de los números racionales desde su conceptualización hasta sus múltiples representaciones no es nada trivial y merecen mucho analizarse. Post, Behr y Lesh (1982) hacen un análisis sobre la comprensión de estudiantes de cuarto grado sobre el orden y la equivalencia de los racionales. Ellos mencionan que el concepto de números racionales está entre las ideas matemáticas más complejas e importantes que los niños enfrentarán antes de llegar a la escuela secundaria y que con una instrucción adecuada durante un período prolongado de tiempo, la mayoría de los niños a finales de cuarto grado son capaces de desarrollar un pensamiento adecuado para hacer frente a preguntas del orden y equivalencias de fracciones, y que la habilidad para abordar efectivamente los racionales mejora enormemente su habilidad para entender y operar con situaciones y problemas en el mundo real. Planteamiento del problema Con el referente anterior el problema identificado se resume a continuación: Las fracciones es un tema que presenta muchas dificultades en el momento de enseñarlo y aprenderlo por el hecho de que el concepto de fracción no es de construcción simple, ya que consta de varias subconstrucciones relacionadas. Pese a que es un tema que se trata durante varios años en la educación básica, muchos niños y jóvenes aún presentan serias dificultades para operar con fracciones. Estas dificultades trascienden a otras áreas de la matemática. Uno de los aspectos que presentan mayor dificultad es resolver problemas que implican aplicar la operatividad de las fracciones. Muchos autores asocian las dificultades que se presentan al operar con fracciones con el dominio y comprensión real de las equivalencias. Con tal antecedente se ha iniciado una investigación orientada por las siguientes preguntas: • ¿Cuáles son las principales dificultades que presentan alumnos de primero de secundaria al enfrentarse a tareas cuya solución implica operar con fracciones? • ¿De qué forma es posible superar las dificultades que los estudiantes de primero de secundaria presentan al tratar de resolver problemas relacionados con la operatividad de fracciones? – 236 III. Pósteres • ¿Incide de manera positiva el dominio de la gestión de fracciones equivalentes en la resolución de problemas que implican operar con fracciones? Método El estudio se efectuó con 46 alumnos de primer grado de una Escuela Secundaria Técnica en el Estado de Puebla, México, cuya edad oscilaba entre 12 y 14 años. La escuela está situada en un contexto urbano. Para el diseño del instrumento diagnóstico se tomaron de referencia dos textos. El primero que corresponde a Hasemann (1981), proporciona algunos ítems de diagnóstico sobre las dificultades con fracciones, del cual se extrajeron los que correspondían a equivalencias, pero además provee una clasificación con respecto al significado de fracción empleado para cada ítem y su grado de dificultad, misma que fue utilizada para clasificar todos los ítems del instrumento diagnóstico. Del segundo texto (Kamii y Clark, 1995) únicamente se extrajeron los ítems de su diagnóstico ya que su investigación se refiere a las fracciones equivalentes, sus dificultades e implicaciones educativas, aunque, como se mencionó antes, en tal estudio no se reporta intervención. Posteriormente al diseño se aplicó el instrumento y se hizo el análisis de resultados. Resultados y discusión Algunos de los ítems contenidos en el diagnóstico, su justificación y análisis se presentan a continuación. Ítems 1 y 2 1. Una galleta redonda se repartirá entre dos niños. ¿Cómo representarías la parte que le corresponde a cada uno? 2. Con un pedazo de listón se tienen que hacer ocho moños del mismo tamaño. ¿Qué parte del listón se necesitará para cada moño? Los ítems anteriores tienen la misma estructura, la intención de colocarlos era conocer si los alumnos, dado que ya han cursado varios grados de educación primaria en los que se trata el tema de fracciones, manejaban como idea fundamental el significado de fracción parte-todo. De acuerdo con los resultados del diagnóstico se pudo observar que el ítem 1, con 43 respuestas correctas (93 %), no representa una dificultad para los estudiantes; – 237 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica sin embargo, el ítem 2, que como hemos mencionado, corresponde a la misma estructura del primer ítem, sí representa una dificultad importante, ya que de los 46 estudiantes, 65 % contestó incorrectamente a dicho ítem y 9 % no lo respondió. Esto pudo haber sucedido por varias causas, una de ellas puede ser la semántica ya que les es más familiar la representación gráfica que la representación simbólica. Esta consideración es importante porque en las respuestas de los estudiantes se puede observar que algunos sí representaron gráficamente el listón fraccionado pero no fueron capaces de representarlo en forma simbólica. También pudo haber influido el contexto del problema, pues a los niños les resulta más familiar el contexto de la repartición de una galleta que el de cortar un listón. Otra causa posible es que los estudiantes sean sensibles al rango numérico, es decir, que para ellos sea más familiar e intuitiva la idea de fraccionar en mitades que en octavos. Ítem 16 16. ¿Cuál debería ser el numerador de la segunda fracción para que cada par sea equivalente? Explica la estrategia que empleaste para resolverlo. Cuando se trabaja con fracciones equivalentes es muy común observar que estas sean obtenidas multiplicando el numerador y denominador de la fracción en cuestión por el mismo número. Sin embargo, cuando se hacen comparaciones de fracciones cuyos denominadores no son múltiplos, esta tarea les resulta más compleja. EL propósito de emplear este ítem fue identificar cómo pueden los alumnos, dar solución a estas comparaciones. Como se esperaba que ocurriera, auncuando los estudiantes más diestros logran manejar las equivalencias de fracciones por múltiplos, les resulta más complejo identificarlas cuando no corresponden a múltiplos de los datos en cuestión. En este ítem solamente 1,3 % contestó correctamente; 26 % no contestó el ítem y el resto del grupo intento dar alguna respuesta pero no se observa la estrategia empleada para llegar a ella. Ítem 19 y 20 19. En un club un tercio de la superficie del terreno se destinará al gimnasio, un sexto a los salones sociales y la mitad a los deportes al aire libre. ¿Quedará terreno para otras instalaciones? Explica tu respuesta. – 238 III. Pósteres 20. El partido de fútbol entre los equipos Las águilas y Los delfines duró dos períodos de una hora cada uno. Hubo también un descanso de una hora y un período de tiempo extra que duró una hora. ¿Cuánto tiempo pasó entre el primer y el último silbatazo? En el caso de los ítems 19 y 20, es preciso realizar operaciones con fracciones, específicamente sumas y restas. En estos ítems más de 70 % de los estudiantes dieron respuestas incorrectas. En el ítem 19 se obtiene un porcentaje más alto de respuestas correctas que en el ítem 20, auncuando en este ítem se debe hacer solo una suma, no así en el ítem 19 que debe resolverse una suma primero y después una resta. Sin embargo suponemos que la dificultad en el ítem 20 fue el hecho de que muchos estudiantes no se dan cuenta de que el texto del problema indica“dos períodos de una hora cada uno”; los estudiantes solo consideran un período al sumar. Entonces una parte de las respuestas incorrectas podría atribuirse a la lectura del problema. Los alumnos que resuelven correctamente hacen uso de equivalencias; en el diagnóstico no se observa el uso del algoritmo convencional, lo cual podría justificarse por el hecho de que los números en cuestión son múltiplos y sumarlos no representa una gran dificultad como para recurrir al algoritmo. Otra explicación posible es que los alumnos no recuerden el algoritmo; sin embargo, si ellos comprenden los significados de la fracción y saben utilizarlos pueden resolver los problemas sin necesidad de algoritmos. Conclusiones Como se puede ver en los resultados, los alumnos reflejan una falta de comprensión con respecto a las fracciones, sus significados y usos. Muchos de los alumnos no han comprendido siquiera el significado parte-todo. No distinguen que las fracciones representan una clase de números diferentes de los números naturales y, por tanto, con propiedades distintas. Como dato importante se puede apreciar que cuando se propone a los estudiantes una tarea relacionada con operaciones de fracciones, aquellos alumnos que comprenden alguno de los significados, como lo es el de equivalencias, son capaces de resolver los problemas sin necesidad de recurrir al algoritmo y más si no lo recuerdan. Gran parte de las respuestas correctas en cualquiera de los ítems se logró mediante el uso de equivalencias. – 239 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Referencias Behr, M., Wachsmuth, I., Post, T. & Lesh, R. (1982). Interpretations of Rational Number Concepts. In: L. Silvey & J. Smart (Eds.), Mathematics for grades 5-9, Yearbook, 59-72. Reston, Virginia: NCTM. Charalambous, C. Y. & Pantazi, D. (2006). Drawing on a Theoretical Model to Study Students’ understandings of fractions. Educational Studies in Mathematics, 64, 293-316. Fandiño, M. I. (2009). Las fracciones. Aspectos conceptuales y didácticos. Bogotá, Colombia: Magisterio. Freudenthal, H. (1983). Fenomenología didáctica de las estructuras matemáticas. Dordrecht, The Netherlands: D. Reidel. Hasemann, K. (1981). On difficulties with fractions. Educational Studies in Mathematics, 12, 71-87. Kamii, C. y Clark, F. (1995). Equivalent Fractions: Their difficulty and Educational Implications. Journal of Mathematical Behavior, 14, 365-378. Kieren, T. E. (1976). On the mathematical, cognitive and instructional foundations of rational numbers. In: R. A. Lesh & D. A. Bradbard (Eds.), Number and measurement: Papers from a research workshop (pp. 101-144). Columbus, OH: ERIC Information Analysis Center for Science, Mathematics and Environmental Education. – 240 CONFLICTOS CON EL CERO EN LA COMPRENSIÓN DE LOS NÚMEROS DECIMALES POR FUTUROS PROFESORES Patricia Marisel Konic pkonic@exa.unrc.edu.ar Universidad Nacional de Río Cuarto. Argentina Universidad Nacional de La Pampa. Argentina Resumen Este trabajo forma parte de una investigación (Konic, 2011) sobre el conocimiento que poseen futuros profesores de educación primaria para la enseñanza de los decimales. Los estudios derivaron en la elaboración de un instrumento de evaluación aplicado a 118 estudiantes, culminando con un análisis cualitativo de sus significados personales (Godino, Batanero y Font, 2007). El objetivo es ilustrar, a través de una situación problema, la investigación, los resultados y su potencialidad para el diseño de un plan formativo. La situación problema seleccionada considera el contenido representación decimal de un número racional, donde se introduce como variable de análisis el cero. Además, se pone en juego la relación de mayor (menor) propiedad esencial en el tratamiento de los decimales. Con este ítem se propone valorar con qué precisión el futuro profesor responde y comunica una tarea que requiere poner en juego procedimientos propios de la matemática. En este caso, decidir sobre la posibilidad o imposibilidad de solución de una situación, eventualmente el “barrido” y justificación de la totalidad de soluciones válidas y tratar de modelar una generalización. – 241 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Palabras clave: cero, evaluación, número decimal, profesor de educación básica, situación problema. Abstract This work is part of an investigation (Konic, 2011) on the knowledge of elementary school teachers to teach decimals numbers. The research led to the development of an assessment instrument applied to 118 preservice teachers, culminating in a qualitative analysis of their personal meanings (Godino, Batanero and Font, 2007). The papers´ aim is to illustrate, through a situation / problem, some results and their potential for designing a teachers´ training proposal. The situation / problem selected consider the decimal representation of a rational number, where the zero is included as a variable for the analysis. Furthermore, it brings into play the order relationship more than-less than, in dealing with decimals. The situation objective is to assess how precisely the prospective teacher responds to a task and communicates it when the task requires performing mathematic procedures. In this case, it requires deciding on the possibility or impossibility of solution of a task, eventually considering a range of all the valid solutions and their justifications and try to model a generalization. Keywords: Decimal number, elementary school teacher, evaluation, situation/ problem, zero. Introducción La persistencia del problema del aprendizaje de los números decimales en los distintos ámbitos educativos motivó la necesidad de producir cambios en la formación de maestros. Ante esta cuestión, el interés de la investigación se dirigió a determinar el estado de la formación de futuros profesores de enseñanza primaria y a la identificación de factores condicionantes para el aprendizaje de dichos números. Para estudiar dichos factores se vio necesario elaborar un instrumento adecuado para realizar las mediciones correspondientes. El primer objetivo específico fue construir un instrumento de medición para evaluar aspectos relevantes del conocimiento del contenido matemático mencionado con fines de enseñanza. Para el diseño del instrumento se tuvo en cuenta un referente global sobre los números decimales, que se generó analizando la naturaleza y su desarrollo y estudiando factores que condicionan los procesos para su enseñanza y aprendizaje. Se estudiaron cuestiones ligadas a la naturaleza, origen e importancia de estos núme– 242 III. Pósteres ros. Posteriormente, antecedentes en los que se considera el número decimal como objeto epistémico, su estado en el campo de la investigación didáctica, su enseñanza y su aprendizaje. Se recogieron cuestiones abiertas que algunos investigadores destacan relevantes para su estudio y se reorganizó la información en cuatro dimensiones: epistémica, cognitiva, formativa y ecológica. Se hicieron también estudios exploratorios con estudiantes y con libros de texto. El referente posibilitó el diseño del cuestionario que se focalizó en la distinción entre las representaciones decimales y fraccionarias de los números decimales, y las propiedades de los números racionales representados. Es en este contexto de investigación en el que se halla inserta la situación problema (ítem) motivo de este documento. Marco teórico Se adopta para la investigación y en particular para este trabajo, en primera instancia, la noción conocimiento matemático para la enseñanza, introducida por Hill, Ball y Schilling (2008) y las categorías que describen para dicho conocimiento, en particular las referidas al conocimiento del contenido (conocimiento común del contenido, CCK, conocimiento especializado del contenido, SCK, y conocimiento en el horizonte matemático). Para la construcción del instrumento que permitiera evaluar conocimientos de los estudiantes se tomaron herramientas teóricas provenientes del enfoque ontosemiótico (EOS) del conocimiento y la instrucción matemática (Godino, Batanero y Font, 2007), consideradas adecuadas para hacer una interpretación y desglose operativo de las categorías planteadas. Por otra parte, dichas herramientas posibilitaron la realización de análisis detallados sobre la diversidad de entidades matemáticas involucradas en una situación problema (ítem de un cuestionario), o las que eventualmente manifieste un sujeto a través de su resolución. Las principales nociones teóricas que sirvieron de base a la investigación son las de análisis didáctico, en las que se consideraron dos facetas para el análisis del conocimiento del profesor (epistémica y cognitiva) y dos niveles (prácticas y configuración) (Godino, 2009). Así mismo las nociones de significado referencial y significado personal, conflicto semiótico, objetos primarios (lenguaje, situación problema, argumentos, propiedades, definiciones / conceptos, procedimientos, proposiciones). El desarrollo de la configuración epistémica de cada ítem puso en juego, en cada caso, variedad y multiplicidad de elementos de significado. Dependiendo del modo – 243 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica en que se presentaron las relaciones entre ellos, se anticiparon algunos conflictos semióticos potenciales. La detección de tales conflictos resultó esencial para la posterior evaluación de la discrepancia entre significados (institucional y personal). Por ello se consideró, como una de las variables cualitativas para el análisis de los datos del cuestionario, precisamente la que refiere a “tipos de conflictos” específicos para cada ítem en particular. Metodología Para la elaboración del instrumento, en primer lugar, se especificó el contenido de la variable objeto de medición desde una perspectiva ampliada, en el sentido de que se tomaron en consideración una componente de tipo curricular (refiere al contenido números decimales) y otra que se llamó ontosemiótica (que tiene en cuenta los tipos de objetos y procesos puestos en juego en la realización de las tareas matemáticas). A partir de la elaboración de una tabla con los contenidos seleccionados para la evaluación, en el marco del significado institucional de referencia, se procedió a la construcción de la primera versión del cuestionario. Este proceso culminó en un instrumento cuyos ítems (situaciones problema) provienen de distintas fuentes: investigaciones, libros de texto escolares, de elaboración propia y reformulaciones. Responden, según el ítem, a aspectos y categorías del conocimiento del contenido números decimales. Para cada uno de ellos se hizo una fundamentación de su elección o formulación. Luego de las pruebas de fiabilidad y validez del instrumento se obtuvo la versión definitiva, que quedó constituida por 13 ítems generales, que con los sub-ítems correspondientes conforman un total de 28 ítems. Tras la implementación del instrumento se efectuó un estudio cualitativo para el que se definieron tres variables, una general: grado de corrección, y dos específicas para cada ítem (tipo de conocimiento y tipo de conflicto) con sus respectivos valores. Situación problema (suprimir e intercalar un cero) En una situación-problema previa a la que se analiza en este trabajo, se pretendió valorar el conocimiento puesto de manifiesto por los estudiantes sobre el contenido expresión decimal de un número racional. Específicamente, el manejo de los objetos que forman parte de dicha expresión (posición de una cifra, valor de la cifra según la posición, relación entre las posiciones y valores de las cifras). En tal sentido, se observó un reducido porcentaje de estudiantes en los que sus significados personales reflejaban – 244 III. Pósteres un conocimiento adecuado de este contenido (27 %). Los futuros profesores demostraron insuficiente comprensión sobre la estructura del sistema de numeración y, en particular, sobre la representación de números racionales. Se observó que estos necesitan reconsiderar sus creencias implícitas sobre lo que se halla en la base del sistema de numeración decimal. Siguiendo en esta línea, el siguiente propósito fue hacer una indagación específica, en el sentido de poder profundizar si los conflictos vinculados al conocimiento común del contenido que se detectaron en la situación descrita precedentemente persisten o se profundizan cuando se trata con expresiones decimales de números racionales en las que interviene un número particular. Se trata de una nueva situación problema en la que interviene el cero en alguna de las cifras del número, y se plantea en un contexto de comparación. Se ponen en juego aspectos del conocimiento especializado del contenido. En este caso se trata de evaluar la comprensión de métodos de solución ante una tarea, que si bien no es de aplicación directa para un niño de la escolaridad elemental, le brinda al futuro profesor estrategias y perspectivas para la selección, variación y manejo de nuevas tareas. En este sentido, en lo referente al sub-ítem c), de la situación problema que se describe a continuación, el proceso de generalización requerido puede considerarse también como un conocimiento ampliado del contenido. La situación problema se enuncia de la siguiente manera: a. ¿Se podría suprimir un cero en el número 470,05 de tal manera que se obtenga un número mayor? ¿Y un número menor? Justifica ambas respuestas. b. ¿Se podría intercalar un cero en el número 19,38 de tal manera que se obtenga un número mayor? ¿Y para obtener un número menor? Escribe todas las posibilidades. Justifica las respuestas. c. Un número está formado por unidades, decenas, centenas, décimas y centésimas. ¿En qué posición intercalarías un 0 para obtener un número mayor? ¿En qué posición intercalarías un 0 para obtener un número menor? Justifica las respuestas. Como se puede observar, la tarea requiere una justificación comprensiva (Harel y Sowder, 2007). Comparar dos racionales expresados en forma decimal, requiere tener conocimiento sobre la comparación y el orden en la posición. El cero desempeña un rol esencial en el conocimiento sintáctico asociado a la conformación del número, pensamiento que puede estar o no asociado con el conocimiento semántico necesario para el reagrupamiento de sub-unidades (Baturo, 2000). – 245 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Por otra parte, cuando se trata con el cero, dada su larga, compleja y controvertida historia hace pensar que estamos en presencia de un claro ejemplo de obstáculo epistemológico, tal lo señalado por D`Amore y Fandiño (2012). Resultados y discusión Cuando se pone en juego el cero en una expresión decimal, no se encuentran mayores problemas en cuanto a los números que exhiben y que cumplan con las condiciones pedidas. Se manifiestan algunas confusiones con el rol del cero en la constitución de un número decimal, especialmente en su“parte decimal”. Los conflictos surgen en la argumentación, ya sea por la ausencia, por la limitación que tienen en la búsqueda de posibilidades, y más aún, en el intento de generalización. Ello permite observar que el tratamiento que hacen a los números tiene un carácter sintáctico, sustentado en conocimientos previos sobre los números enteros, pero carentes del conocimiento semántico necesario (conceptos de valor y posición, décimas, centésimas, etc., y sus relaciones) para manejar posibilidades, limitaciones y fundamentarlas. Por tanto, el ítem pone en evidencia carencias en cuanto a conocimiento común del contenido, especialmente en lo referente a aspectos básicos del sistema de numeración decimal. Tal como señalan Steinle, Stacey y Chambers (2006), la buena comprensión del sistema de numeración decimal es esencial para tratar con medidas y números. Por otra parte, los futuros profesores demuestran dificultad para manejar procesos vinculados a la argumentación; ello está en consonancia con resultados de investigación de Chick (2003). Estos hechos muestran debilidad, también respecto al conocimiento especializado y ampliado de este contenido. Conclusiones En la investigación se ha encontrado pertinente usar las categorías de conocimiento del contenido en su triple vertiente de conocimiento común, ampliado y especializado, formulando ítems para el cuestionario relacionados con dichas categorías. Pero además, el uso de la noción de configuración de objetos y procesos del EOS para efectuar el análisis a priori de las situaciones problema ha permitido profundizar en los conocimientos y competencias necesarias para resolverlas, mostrando la complejidad semiótica de las mismas y facilitando la formulación de hipótesis específicas sobre conflictos potenciales. – 246 III. Pósteres La aplicación del cuestionario ha permitido desvelar las dificultades de comprensión y uso competente de los decimales por parte de los futuros profesores de la muestra, las cuales en gran medida concuerdan con resultados de investigaciones previas. No obstante, el hecho de haber incorporado en el estudio los dos tipos de variables específicas para cada ítem ha permitido detectar algunas precisiones y complementos. En el caso particular de la situación problema que nos ocupa aquí, el cero juega un rol especial y esencial, dado que pone en evidencia el necesario cuestionamiento del valor de una cifra en la constitución del número decimal según la posición que tome dicha cifra. El cero, ya sea como cifra, como valor, como posición que ocupa en la representación de un número, se convierte en “un medio” que permite poner en descubierto la verdadera comprensión de estas nociones, y por ende, la concepción de número decimal. La posibilidad de adquisición de un conocimiento que permita una mirada integral del campo de problemas insertos en este contexto, se considera potente para la formación. – 247 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Referencias Baturo, A. (2000). Construction of a numeration model: A theorical analysis. In: J. Bana & A. Chapman (Eds.), Proceedings of 23rd Annual Conference of the Mathematics Education Research Group of Australasia (pp. 95-103). Fremantle, WA. Chick, H. (2003). Pre-service teachers´explanations of two mathematical concepts. Proceedings 2003 annual Conference of the Australian Association for Research in Education. (Auckland, NZ, 29 nov.-3 Dec. 2003). Recuperado de http://www.aare.edu.au/03pap/ chi03413.pdf D´Amore, B. y Fandiño, M. (2012). El número cero. Bogotá: Cooperativa Editorial Magisterio. Godino, J. D., Batanero, C. & Font, V. (2007). The onto-semiotic approach to research in mathematics education. ZDM. The International Journal on Mathematics Education, 39(1-2), 127-135. Godino, J. D. (2009). Categorías de análisis de los conocimientos del profesor de matemáticas. UNIÓN, Revista Iberoamericana de Educación Matemática, 20, 13-31. Harel, G., & Sowder, L. (2007). Toward a comprehensive perspective on proof. In: F. Lester (Ed.), Second Handbook of Research on Mathematics Teaching and Learning, National Council of Teachers of Mathematics, 805-842. Hill, H., Ball, D. & Schilling, G. (2008). Unpacking pedagogical content knowledge: conceptualizing and measuring teachers’ topic-specific knowledge of students. Journal for Research in Mathematics. – 248 RESEARCH ABOUT THE KNOWLEDGE REQUIRED FROM TEACHERS TO TEACH PROBABILITY NOTIONS IN FINAL YEARS OF ELEMENTARY SCHOOL Ruy Cesar Pietropaolo rpietropaolo@gmail.com Universidade Anhanguera de São Paulo. Brasil Tânia Maria Mendonça Campos taniammcampos@hotmail.com Universidade Anhanguera de São Paulo. Brasil Angélica da Fontoura Garcia Silva angelicafontoura@gmail.com Universidade Anhanguera de São Paulo. Brasil Abstract The goal of this article is to present a study about the knowledge used by Brazilian teachers to teach probability in the final years school of elementary school. This research was developed within the scope of a continued education course of the Education Observatory —a project on research and development by UNIAN/CAPES. Data presented here refer to the first phase of the research classified as Diagnostic. As for the theoretical basis regarding content retention by the teachers, the notion of conceptual image by Tall and Vinner was used. Regarding the knowledge that teachers should master, we chose the categories established by Ball, Thames and Phelps such as: knowledge of core/specific content, knowledge of content and – 249 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica of students, knowledge of content and of teaching. The answers given by the teachers in the diagnostic tool revealed inconsistent conceptions about probability and its teaching. This finding was used as a starting point for the development process throughout the project’s second phase. Keywords: Early education teacher development, mathematical knowledge for teaching teaching probability. Introducción This presentation refers to a research whose goal was to look into the knowledge required from teachers to teach probability in the final years of elementary school. This research was developed within the scope of a continued education course of the Education Observatory - a project on research and development by UNIAN/ CAPES - which involved 27 teachers at the public school network of the State of São Paulo, Brazil. The participants had a teaching degree in mathematics and attended the course voluntarily. Data initially discussed in this presentation refer to the phase called Diagnostic, which consisted of questionnaires and interviews used to identify the knowledge teachers had about probability and their conceptions regarding its teaching. The second phased, named Development - which will not be discussed here - was conducted according to the principles of the Design Experiments Methodology. This development process had as its assumption that a sequence of activities - initially exploring the notion of randomness followed by the notion of sample space, and then, by quantification of probabilities - improves knowledge improvement and/or reconstruction by the teachers in relation to probability. As for the theoretical basis regarding content retention by the teachers, the notion of conceptual image as proposed by Tall and Vinner was used. These authors consider the conceptual image notion as the cognitive structure that develops within a person’s mind through rich experiences and studies about a particular mathematical concept. Such image involves impressions, visual representations, examples, applications and verbal descriptions regarding the properties and processes concerning a given concept. Regarding knowledge that teachers should master, we chose the categories established by Ball, Thames and Phelps such as: knowledge of core/specific content, knowledge of content and of students, and knowledge of content and of teaching. The authors were specifically focused on the manner by which the teachers need to know a certain content in order to teach it. Besides this,“whatever else – 250 III. Pósteres teachers need to know about mathematics and how and where teachers could use such knowledge in practical terms” (Ball et al., 2008, p. 4), the pedagogical knowledge of content and knowledge of syllabus. Hence, the focus of studies developed by Ball et al. (2008) is on the teaching job, that is, about what teachers do when they teach mathematics and about their perceptions, understanding and mathematical thinking required for such job. The answers given by the teachers in the diagnostic tool revealed inconsistent conceptions about probability and its teaching. This finding was used as a starting point for the development process throughout the project’s second phase. In this process, definitions of probability from the geometrical and frequency viewpoints, and also its classical definition, were used for the studies regarding probability and reflections about its teaching. Teachers knowledge We used a questionnaire with 13 questions, assuming that the conceptual image would be composed by, for instance, identification of random phenomena; understanding of the different probability definitions and their respective limitations; meaning and quantification of sample spaces; probability quantification; relations between variables in double-entry tables; connections with different contents; different strategies for approaches; difficulties inherent to the process of construction of this specific knowledge. We present, below, our analysis of some data that allowed for the outlining of the conceptual image that constituted, at that moment, the knowledge repertoire regarding the meaning of probability, sample space and probability quantification. In relation to the question “how would you define probability? (use your own words)”, twenty teachers wrote a definition that can be associated to the classic definition, as evidenced in the excerpt below: Probability is written with two numbers; the first shows the total number of possible outcomes, and the second, the number of outcomes we expect. (teacher 16). It is worth underscoring that many teachers in the group do not seem to understand that the probability of one event is a number; instead, they thought it was a code consisting of two digits: one that informs the quantity of desirable cases and one that informs the total quantity of possible outcomes. This conception draws forth some inconsistent conceptions, not only relative to probability, but also relative to rational number representations and meanings of fraction. – 251 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica About sample space and calculating probability In order to look into the knowledge that teachers had regarding sample space, we proposed various questions and, specifically, the following one: one box has three balls; two blue ones and one red. If you pick two balls randomly, one at a time, which is the higher probability: getting two blue balls or one blue and one red? Regarding this questions, 21 teachers replied that the higher probability was to get two blue ones, because there were more blue balls. Three teachers stated that the probability was the same, but did not explain why, and other three teachers replied that the probability of getting one blue and one red ball was higher. Two of the teachers who answered correctly described the sample space of the event. In fact, by registering the sample space, the teachers could have noticed that there are twice as many combinations of blue-red than blue-blue; four ways to get blue-red (B1-R; B2-R; R-B1; R-B2) and only two ways to get blue-blue (B1-B2; B2-B1). If the teachers considered that two balls were picked up at the same time, the answer to the problem wouldn’t have changed regardless of the different sample space (B-B; B1-R; B2-R). We interviewed the three teachers who solved the problem correctly. One of them said that he replied to the question using simple intuition and could not justify his answer. Two other teachers stated that the reason for their correct answer was the fact that they wrote down all possible outcomes and they would not be able to solve the problem without that description. One of the teachers had a curious reply, to say the least: To me, it was evident that the higher probability was of two blue ones. I was going to answer like that, but then I thought, gee, if they are asking this it’s because the probability is the same, or, conversely, getting one red and one blue is the higher probability. Then, I decided to write down the possibilities for the outcomes. Then I saw I was wrong (Teacher 17). For our analysis of the knowledge that teachers had about calculating probabilities, we proposed, among other activities, the following problem: – 252 III. Pósteres This picture represents a dart board. The bulls eye is formed by two squares whose sides measure, respectively, 3 meters and 1 meter. A player throws one dart and hits the bulls eye. What is the probability that she will hit the bulls eye in the smaller square? As for the third problem, which involved geometrical definition of probability, the number of correct answers was not high: only four teachers chose the correct answer: 1/9 which is the ratio between the areas of the smaller and bigger squares. The other teachers either did not solve or did not answer that the probability was of 1/3, because they only considered the measurements of the sides of the square. It is interesting to note that two of the teachers that had the correct answer did not directly calculate the areas of the squares as the other teachers did, but they checked how many times the smaller square fitted in the bigger one, as shown in one of these teacher’s protocol: Figure1. Protocol (teacher 17) It is possible that these teachers, in this situation, did not explicitly consider the sample space as a continuous, but rather by its “discreet” feature: the “sample space” was obtained through counting the nine little squares of the same size inside the bigger square. The group’s answers revealed inconsistent conceptions about sample space and, hence, about probability calculations. It was also possible to identify that aspects such as acknowledging the need to discuss the notion of randomness and the importance of organizing and describing the sample space using different – 253 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica representations were not part of the participants’ conceptual image regarding the teaching of probability. From the teachers’ conceptual image regarding probability and its teaching, and from research results, we conceived and developed a continued education process aiming to enhance the knowledge base of these teachers about the teaching of this subject, as proposed by Ball, Thames and Phelps (2008). Reflections about the situations proposed during the Development Process, enhanced this knowledge base not only regarding the teaching of probability, but also, about counting problems. This development process also enabled the implementation of innovations concerning probability in the 5th year of elementary school by the majority of the teachers participating in our research. – 254 III. Pósteres References Ball, D. L., Thames, M. H., & Phelps, G. Content knowledge for teaching: what makes it special? Journal of Teacher Education, 59(5), 389-407, 2008. Batanero, C. Didáctica de la Probabilidad. Universidad de Granada. Departamento de Didáctica de la Matemática. 2001. Available at <http://www.ugr.es/~batanero>. Last accessed: July 22, 2013. Batanero, C. (2013). La comprensión de la probabilidad en los niños. ¿Qué podemos aprender de la investigación? En J. A. Fernandes, P. F. Correia, M. H. Martinho, & F. Viseu (Eds.), Atas do III Encontro de Probabilidades e Estatística na Escola. Braga: Centro de Investigação em Educação. Universidade do Minho. Gal, I. (2005). Towards probability literacy for all citizens: Building blocks and instructional dilemmas. In Jones, G. A. (Ed.), Exploring probability in school: Challenges for teaching and learning. Tall, D. & Vinner, S. (1981). Concept image and concept definition in mathematics with particular reference to limits and continuity. Educational Studies in Mathematics, 12, 151-169. – 255 EL APRENDIZAJE AUTORREGULADO, UNA CONDICIÓN FAVORABLE EN EL APRENDIZAJE DE LA NOCIÓN DE DERIVADA: REFLEXIÓN DESDE LA PRÁCTICA Boris Mauricio Pulido P. bmpulidop@gmail.com Universidad Autónoma de Colombia. Colombia Oscar Antonio Pulido C. opulidoc@gmail.com Universidad Autónoma de Colombia. Colombia Oscar Jardey Suárez sistemas29@gmail.com Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Colombia Resumen Este trabajo muestra las reflexiones posteriores a la investigación desarrollada en la Universidad Autónoma de Colombia sobre la enseñanza-aprendizaje de la derivada para cursos de ingeniería de educación superior, en una población con características especiales y usando algunas estrategias del aprendizaje autorregulado mediado con tecnología. El objeto fundamental es reflexionar desde los modelos más relevantes del aprendizaje autorregulado, Karoly, Bandura, Zimmerman y Cerda, los hallazgos obtenidos en la investigación, así como las potencialidades y limitaciones para la enseñanza y aprendizaje – 257 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica de la noción de derivada en los cursos iniciales de matemáticas a nivel superior con poblaciones diversas en actividades y edad. La metodología está guiada por los hallazgos de diverso orden encontrados en la investigación, cuyos resultados muestran una propuesta para la construcción de un ambiente de aprendizaje en la plataforma virtual Moodle que potencializa algunas estrategias de autorregulación y facilitan la comprensión de la derivada. Se concluye que estas estrategias no son generalizables dado que dependen de las características especiales de cada grupo de estudiantes como la jornada de estudio, pero sí tienen una alta influencia en la obtención del logro académico de cierta parte de la población. Palabras clave: aprendizaje autorregulado, derivada, plataforma educativa, tecnología. Abstract This work shows the subsequent reflections on the research developed at the Autonomous University of Colombia on the learning of the derivative for engineering courses of higher education, in a population with special features and using some self-regulated learning strategies mediated by technology. The basic aim is to reflect on the most relevant models of self-regulated learning, Karoly, Bandura, Zimmerman and Cerda, the findings in the investigation, as well as the potentials and limitations for teaching and learning the notion of derivative at the early stages of higher level math in activities with diverse populations and age. The methodology is guided by the findings of various kinds found in the investigation, the results show a proposal to build a learning environment in the Moodle virtual platform that potentiates some self-regulation strategies and facilitate understanding of the derivative. We conclude that these strategies can not be generalized since they depend on the specific characteristics of each student group as the study day, but have a high influence in obtaining the achievement of a certain part of the population. Keywords: Derivative, educational platform, self-regulated learning, technology. – 258 III. Pósteres Introducción Autores como Zimmerman y Bandura (2000) y Pintrich (1990), entre otros, concluyen en sus estudios sobre aprendizaje autorregulado que esta capacidad se puede adquirir; así mismo muestran las ventajas que tienen los estudiantes que aprenden de esta forma con respecto a los que no. Con esta misma idea, Cerda (2010) investiga sobre la forma como se puede utilizar en la enseñanza-aprendizaje de las matemáticas; sin embargo, no se han encontrado muchos estudios que relacionen el aprendizaje autorregulado con el logro en el aprendizaje de las matemáticas haciendo uso de las nuevas herramientas tecnológicas como los Learning Management System (LMS) en poblaciones estudiantiles heterogéneas, como con la que se desarrolló la presente investigación, con estudiantes de jornada nocturna que en muchos casos combinan su labor académica con la de trabajador (a) y padre o madre. Sin embargo, resulta esperanzador pensar que una combinación bien estructurada de las tecnologías de la información y la comunicación (Tic) con estrategias de autorregulación pueda generar beneficios en cuanto al aprendizaje de esta población estudiantil. Descripción general de la experiencia El diseño del ambiente de aprendizaje parte de la selección de un modelo pedagógico en el que el estudiante es el centro del proceso de aprendizaje, al que se le permite usar objetos de aprendizaje (OA) enmarcados en situaciones didácticas que apoyen la comprensión de la derivada. Se busca que en el diseño se incluyan actividades que fomenten procesos de autorregulación como estrategias metacognitivas mediante autoevaluaciones. Para el diseño del espacio virtual de Moodle se tomó como referencia la metodología GRACE (Gestión, Requerimientos, Arquitectura, Construcción y Evolución) dentro de las actividades realizadas en esta etapa están la presentación personal a través de un foro, algunos datos personales con el fin de establecer vínculos afectivos dentro del ambiente, trabajo en temas previos a la parte de derivadas y que hacen parte del programa de cálculo diferencial, como funciones y límites de funciones, y discusiones en foros virtuales y salas de chat en donde además se enseñan las reglas que se deben tener en cuenta en el momento de hacer una participación en estos tipos de ambientes. Por motivos logísticos propios de la institución, el cuasiexperimento se llevó a cabo con dos grupos, el grupo control y el grupo experimental con el que se desarrolló la experiencia; en el grupo experimental se implementó el modelo b-learning – 259 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica propuesto, la parte virtual se lleva a cabo a través del aula virtual instalada en Moddle (http://isp.fuac.edu.co), y la parte presencial se realizó de acuerdo con los lineamientos descritos en la respectiva guía de cátedra del curso (syllabus o programa de asignatura); la diferencia con el llamado grupo control radica en que para este no se dispuso de apoyo virtual. Revisión bibliográfica La autorregulación es la capacidad que tiene una persona para orientar su propia conducta; en el aprendizaje se entiende como la capacidad para formular, asumir metas, planificar las actividades para su actuación, observar su propio desempeño, evaluarse de acuerdo con sus metas y criterios fijados con el fin de valorar el estado de su aprendizaje (Maldonado, López y Sanabria, 2004); Karoly (1993) incluye además el cambio de dirección en las acciones en la medida en que la reflexión sobre lo que se hace no permitiera la consecución de las metas. Zimmerman (1994) afirma que los estudiantes pueden considerarse autorregulados en la medida en que sean, desde un punto de vista metacognitivo, motivacional y conductual, participantes activos de su propio proceso de aprendizaje, y además propone diferenciar tres tipos de determinantes en el aprendizaje autorregulado: personales, conductuales y contextuales. El diseño de la propuesta didáctica tiene como referente a Brousseau (2000), quien propone un modelo pedagógico pensado como un proceso centrado en la producción de los saberes matemáticos en el aula escolar. Basándose en Piaget, afirma que una persona produce conocimiento como resultado de una adaptación a un medio y además, que para todo conocimiento matemático es posible construir una situación fundamental que permita abordar dicho conocimiento sin necesidad de acudir directamente a él, sino a través de situaciones problémicas construidas en el aula de clase para que el estudiante se enfrente a ellos y cuya solución necesite del conocimiento matemático a enseñar. Esta situación fue llamada por Brousseau una situación didáctica. El resultado de la adaptación de los estudiantes a estas situaciones didácticas y que son manifestadas por ellos a través de sus respuestas, son prueba del aprendizaje (Montiel, 2002). Para la parte virtual se tiene en cuenta la modalidad conocida como B-Learning, que literalmente significa Blended Learning o aprendizaje mezclado, entendida como aquella que combina la enseñanza presencial con la tecnología no presencial (Bartolomé, 2004), facilitando la comunicación dentro y fuera del aula de clases entre – 260 III. Pósteres quienes intervienen en el proceso educativo (Cabero, 2004) y fortalecida por los encuentros presenciales que disminuyen la sensación de aislamiento de la que sufren los cursos virtuales (Cabero, 2004). La derivada es reconocida por diferentes concepciones como las de Canul, Dolores y Martinez-Sierra (2011), Contreras (2000) y Sánchez-Matamoros, García y Llinares (2008), quienes coinciden en afirmar que históricamente ha tenido la concepción geométrica, que es asociada a la pendiente de la recta tangente; la concepción numérica, cuando es asociada a la idea del límite del cociente incremental; la concepción algebraica cuando es relacionada al uso de algoritmos, y la concepción física cuando se relaciona con las razones de cambio instantáneas. Objetivos • Diseñar una propuesta didáctica soportada en un espacio virtual para los estudiantes de la jornada nocturna que cursan cálculo diferencial en la Fundación Universidad Autónoma de Colombia (Fuac), con características del aprendizaje autorregulado. • Caracterizar los estudiantes de acuerdo con diferentes rasgos tales como disponibilidad de estudio por fuera de las aulas de clases, cultura de estudio, apresto tecnológico y nivel socioeconómico. • Diseñar pruebas desde la óptica del aprendizaje autorregulado para ser implementadas en el ambiente de aprendizaje. • Elaborar y validar el ambiente de aprendizaje B-Learning a partir de la propuesta didáctica y soportado en el LMS disponible en la Fuac. Metodología El proyecto se enmarca dentro del paradigma cuantitativo de investigación, es de tipo cuasiexperimental dado el carácter no aleatorio de la elección de la muestra, y correlacional, puesto que se busca establecer una posible relación entre las variables de investigación a partir de la comparación entre dos grupos (experimental y control). En la primera fase de la investigación se aplicaron e implementaron dos encuestas. La primera para determinar las principales características de los estudiantes de cálculo diferencial en lo referente a la información general, socioeconómica, académica, conocimiento y uso de las Tic. La segunda, basada en Pintrich, P., Smith, D., García, T., y McKeachie (1991), referente al grado de autorregulación que pueden – 261 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica tener los estudiantes que están participando en la experiencia, que incluyen hábitos de estudio, habilidades de aprendizaje y motivación para el trabajo escolar. Los resultados anteriores dieron las pautas para comenzar con la segunda fase, el diseño del ambiente virtual de aprendizaje. A partir de un modelo pedagógico en el cual el estudiante es el centro del proceso de aprendizaje y haciendo uso de objetos de aprendizaje se construyeron situaciones didácticas en GeoGebra que acercan al estudiante a la comprensión de la derivada y autoevaluaciones en Moodle con preguntas que activan estrategias de autorregulación en los estudiantes y preguntas de valoración cognitiva que permiten monitorizar su propio desempeño. La tercera fase consiste en el desarrollo del cuasiexperimento, el cual se llevó a cabo con dos grupos, control y experimental, con el que se efectuó la experiencia. La variable Independiente es el modelo de aprendizaje que se está usando en cada uno de los grupos y es dicotómica con valores ambiente de aprendizaje b-learning y ambiente de aprendizaje presencial, entendido como la manera usual con que se desarrollan las clases de cálculo diferencial en la Fuac. En la definición de la variable dependiente se consideró lo expuesto por Sánchez, Linares y Sánchez-Matamoros, García y Llinares (2008), quienes afirman que la comprensión de la noción de la derivada reside en la conexión que los estudiantes realicen entre las formas de representación analítica y gráfica del concepto; lo cual implica inicialmente trabajar con los estudiantes y en forma separada estos dos tipos de representación, con lo que también se aprovechará para determinar la incidencia del ambiente de aprendizaje en el desarrollo de las habilidades en estos dos campos. Por lo anterior, en forma precisa se tiene que la variable dependiente es el manejo del concepto de derivada a partir de su representación analítica, su representación gráfica, la conexión de lo analítico a lo gráfico y de lo gráfico a lo analítico. En la cuarta fase se implementó una prueba post-test para determinar el nivel de interpretación del concepto de la derivada que alcanzan los estudiantes. Recolección de información La recolección de la información se dividió en tres categorías; para determinar las estrategias de aprendizaje utilizadas por los estudiantes y sus actitudes respecto al proceso de aprendizaje se usaron dos instrumentos que aplicó Cerda (2010) en su investigación y validados en la Universidad de Valladolid, en donde se consideran los siguientes criterios: auto-concepto ante el desempeño de actividades asignadas, concepción de los estudiantes sobre los aprendizajes de los contenidos matemáticos – 262 III. Pósteres y concepción sobre el proceso didáctico realizado por el profesor. El instrumento fue aplicado en los dos grupos para hacer la respectiva comparación de resultados. Para efectuar una valoración de aprendizajes se diseñó una prueba post-test con el objetivo de determinar el nivel de aprendizaje del concepto de la derivada que consta de 16 preguntas de selección múltiple con respuesta única, separadas en cuatro categorías, el nivel de comprensión del concepto de la derivada desde su representación gráfica, su representación analítica, desde el tránsito desde la representación gráfica hacia la analítica, y el tránsito desde la representación analítica hacia la interpretación gráfica. Resultados El nivel de interpretación y de análisis del concepto de la derivada, bajo modelos de representación analítica, que alcanzan los estudiantes resultó significativamente mejor en el grupo experimental que en el grupo control; sin embargo, los niveles alcanzados no respondieron a las expectativas que se generaron durante la experiencia. Conclusiones En el diseño de un ambiente virtual de aprendizaje, considerando actividades basadas en el aprendizaje autorregulado y las situaciones didácticas como soporte para el estudio de la derivada, resulta importante tener en cuenta las preguntas metacognitivas y las retroalimentaciones a cuestionarios, ya que permiten una autorreflexión del proceso seguido para poder corregir o implementar uno nuevo en busca del aprendizaje del concepto de la derivada, que de acuerdo con la experiencia, beneficia los modelos de representación analítica. Las acciones por considerar en aras de fortalecer el desempeño académico de los estudiantes en el área de matemáticas para este contexto particular, deben estar enfocadas no solamente desde lo académico sino que deben contemplar las características particulares de una población que no dispone del tiempo necesario para preparar los cursos y que además no tiene una cultura de estudio. En este sentido, las características metodológicas provenientes de la autorregulación, además de permitirles a los estudiantes formarse en aspectos actitudinales, facilitan el aprendizaje de conceptos matemáticos como el objeto de estudio planteado en la presente investigación, la derivada. – 263 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Referencias Bartolomé, A. (2004). Blended learning, Conceptos básicos. Revista de Medios y Educación. Brousseau, G. (2000). Educación y didáctica de las matemáticas. Educación matemática. Canul, E., Dolores, C., y Martínez-Sierra, G. (2011). De la concepción global a la concepción local. El caso de la recta tangente en el marco de la concepción matemática. Revista Latinoamericana de Investigación de matemática Educativa, 173-202. Cabero-Almenara, J; Román-Graván, P y Cejudo, M. (2004). Las herramientas de comunicación en el aprendizaje mezclado. Pixel-Bit: Revista de medios y comunicación, 27-41. Cerda, J. (2010). Hacia un programa de autorregulación del pensamiento lógico-formal en el aprendizaje de las matemáticas. Tesis doctoral. España: Universidad de Burgos. Contreras, A. (2000). La enseñanza del análisis matemático en el bachillerato y primer curso de universidad: una perspectiva desde la teoría de los obstáculos epistemológicos y los actos de comprensión. Cuarto Simposio de la Sociedad Española de Investigación en Educación Matemática (pp. 71-86). Sociedad Española de Investigación en Educación Matemática, SEIEM. Karoly, P. (1993). Mechanisms of self-regulation: a systems view. Annual Review Psychology, 44, 23. Maldonado, L., López, O. y Sanabria, L. (2004). Aprendizaje Autorregulado de la Tecnología. Bogotá: Fondo Editorial Universidad Pedagógica Nacional. Montiel, G. (2002). Una caracterización del contrato didáctico en un Escenario Virtual. Tesis de maestría, Centro de investigación y de Estudios Avanzados del I.P.N, México. Pintrich, P., Smith, D., García, T., & McKeachie, W. (1991). A manual for the use of the motivated strategies for learning Questionnare. Washington: National Center for Research to Improve Postsecondary teaching and Learning. Sánchez, G., García, M. y Llinares, S. (2008). La comprensión de la derivada como objeto de investigación en didáctica de la matemática. Revista Latinoamericana de Investigación en Matemática Educativa, 11, 2, 267-296. Zimmerman, B.J. & Bandura, A. (1994). Impact of self-regulatory influences on writing course attainment. American Educational Research Journal, 31, 845-862. – 264 PROMOVIENDO CAMBIOS DE ACTITUDES Y CREENCIAS DE ESTUDIANTES SOBRE EL ROL DE LA MATEMÁTICA EN SU FORMACIÓN PROFESIONAL (EN CARRERAS DE BASE NO MATEMÁTICA) Henry Alexander Ramírez Bernal henryrb@unisabana.edu.co, haramirezb@libertadores.edu.co Universidad de La Sabana. Colombia Fundación Universitaria Los Libertadores. Colombia Resumen Este artículo tiene como objetivo presentar algunos resultados de una experiencia de aula en la que se buscó promover en los estudiantes de dos cursos de matemáticas de primer semestre de programas de pregrado (de base no matemática), cambios en sus actitudes y creencias sobre el rol de las matemáticas en su formación profesional. La intención de la experiencia fue suscitar la reflexión crítica de los estudiantes a partir del análisis y discusión de referentes documentales, el desarrollo del proyecto de curso y a partir de la socialización de sus ideas y argumentos. Los productos resultantes del proyecto de curso junto con las reflexiones al inicio y al final del curso permitieron perfilar algunos de los posibles cambios mediante un análisis cualitativo de categorías emergentes de lo expresado por los participantes. Palabras clave: cambio de actitudes, cambio de creencias, matemáticas en la formación profesional. – 265 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Abstract This article aims to show some results of a teaching experience which intended to promote changes in students´ attitudes and beliefs about the role of mathematics in their professional training. The participants are students of undergraduate programs (no mathematical basis) taking two mathematics courses in first semester. The experience attempted to provoke students´ critical thinking after analyzing and discussing documentary references, the course project, and group socialization of ideas and arguments. The resulting products from the course project along with the reflections at the beginning and end of the course allowed outlining some of the possible changes; qualitative analysis of emerging categories expressed by the participants was implemented as a methodology. Keywords: Change of attitudes, change of beliefs, mathematics in the professional training. Introducción Considerar que el desarrollo de competencias matemáticas es fundamental para la formación integral de los ciudadanos independientemente del campo en que se desenvuelven y aún más, en el caso de la formación profesional, ha contribuido a que universidades colombianas incluyan espacios académicos de formación matemática en pregrado, incluso en programas en los cuales las matemáticas no son determinantes (como derecho o comunicación social). En este sentido, el Instituto Colombiano para la Evaluación de la Educación, ICFES (2015, p. 3), señala en su guía correspondiente a las Pruebas Saber Pro1 de razonamiento cuantitativo: “Este módulo evalúa competencias relacionadas con las habilidades matemáticas que todo ciudadano debe tener, independientemente de su profesión u oficio, para desempeñarse adecuadamente en contextos cotidianos que involucran información de carácter cuantitativo”. La presencia de las matemáticas en estos programas no siempre es bien recibida entre los estudiantes y puede generar reacciones de rechazo (en algunos casos, bastante fuertes) y comportamientos pasivos o de aversión hacia el aprendizaje matemático. Tales reacciones están motivadas o influenciadas por su “visión personal de 1 El ICFES en su sitio web define el Examen de Estado de Calidad de la Educación Superior, SABER PRO, como “un instrumento estandarizado para la evaluación externa de la calidad de la educación superior. Forma parte, con otros procesos y acciones, de un conjunto de instrumentos que el gobierno nacional dispone para evaluar la calidad del servicio público educativo y ejercer su inspección y vigilancia”. – 266 III. Pósteres las matemáticas”, la cual, de acuerdo con Pehkonen & Pietilä (2003, p. 4) está compuesta “de conocimientos, creencias, concepciones, actitudes, y sentimientos. Es el filtro que regula sus pensamientos y acciones en situaciones relacionadas con las matemáticas”. Lo anterior es adicionalmente crítico con relación al rol asignado por los estudiantes a las matemáticas en su formación profesional. Estas reacciones junto con sus conocimientos, creencias, concepciones, actitudes, sentimientos, experiencias y dificultades previas en el aprendizaje matemático, interacciones con y en el interior del entorno escolar (compañeros, profesores, instituciones) con relación a las matemáticas pueden generar obstáculos en su aprendizaje matemático. Las consideraciones mencionadas, junto con evidencias observadas durante la práctica docente del autor, motivaron el desarrollo de una experiencia de aula, compuesta por diferentes actividades, en la que se buscó promover en los estudiantes de dos cursos de fundamentos de matemáticas cambios en su“visión personal de las matemáticas”, esto es, en sus actitudes y creencias y de manera muy específica, sobre el rol de las matemáticas en su formación profesional. Descripción general de la experiencia, propósitos y aspectos metodológicos La experiencia se realizó durante el período académico comprendido entre los meses de febrero y mayo de 2015 con estudiantes de dos grupos de pregrado de primeros semestres en el espacio académico “Fundamentos de Matemáticas” de la Fundación Universitaria Los Libertadores, en la ciudad de Bogotá, Colombia. Los participantes pertenecen a la jornada nocturna, tienen limitaciones de tiempo para estudiar debido a sus compromisos laborales y personales y presentan debilidades en sus desempeños matemáticos; además algunos estudiantes manifestaron “un cambio de pénsum que incluyó Matemática que no estaba en el pénsum antiguo.” La tabla 1 muestra la conformación por programa académico de los grupos, identificados como A y B. En este espacio académico se estudian aspectos relacionados con los conjuntos, números (enteros, racionales, reales, mcm y mcd) ecuaciones lineales y cuadráticas, factorización, inecuaciones, geometría euclidiana y trigonometría. La intención de la experiencia fue suscitar la reflexión crítica de los estudiantes con el propósito de promover posibles cambios en sus actitudes y creencias frente a las matemáticas y su aprendizaje. El propósito de promover tales cambios se sustenta en lograr que los estudiantes encuentren sentido a las matemáticas y reconozcan su importancia – 267 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica en la formación como ciudadanos y esencialmente como profesionales, a la vez que disminuyan sus prevenciones en situación de aprendizaje matemático. Tabla 1. Número de estudiantes por programa académico y por grupo Grupo A Grupo B Total participantes Diseño gráfico 5 4 9 Derecho 0 2 2 Administración de empresas 0 1 1 Publicidad y mercadeo 5 1 6 Comunicación social - Periodismo 8 11 19 Total estudiantes por grupo 18 19 37 Las actividades realizadas de manera paralela al trabajo estrictamente matemático de los espacios académicos fueron: lectura inicial del primer capítulo del libro ¿Es Dios un matemático? (Livio, 2009), con posterior discusión en cada grupo sobre esta en sesión plenaria; socialización en torno al argumento de la película Código Enigma y al matemático Alan Turing en cuanto a su trabajo (mostrado parcialmente en la película) y a su dimensión humana; desarrollo de proyecto de curso individual o en equipos de entre 2 y 4 estudiantes y reflexiones personales escritas (al inicio y al final del curso) sobre lo que pensaban, creían y sentían con relación a las matemáticas y su aprendizaje. Los productos finales de los estudiantes (proyecto y reflexión) muestran al menos parcialmente las posturas de los estudiantes y posibles cambios suscitados durante el desarrollo del curso y fueron el insumo fundamental para recolectar la información que permitiría hacer su análisis. Para identificar posibles cambios en las actitudes y creencias de los estudiantes se determinaron categorías de análisis, que se establecieron a partir de las propias voces de los estudiantes y que se reflejaron en sus escritos, producto de sus reflexiones inicial y final. Revisión bibliográfica Múltiples investigaciones han señalado que existen vínculos entre las actitudes y creencias de los estudiantes sobre las matemáticas y su aprendizaje y sus comportamientos y desempeños en situaciones de aprendizaje matemático. La “abundancia del fracaso en el aprendizaje matemático en diversas edades y niveles educativos” para Gil, Blanco y Guerrero (2005, p. 28) “puede explicarse, en gran parte, por la – 268 III. Pósteres aparición de actitudes negativas originadas por factores ambientales y personales, cuya detección constituiría el primer paso para tratar de contrarrestar su influencia negativa con efectividad”. Campos (2008, p. 10) enfatiza en la relación entre las reacciones emocionales del estudiante al aprender matemáticas, sus creencias y su aprendizaje, pues la experiencia de aprender matemáticas le genera al estudiante “distintas reacciones emocionales que influyen en sus creencias, mientras que sus creencias influyen en su comportamiento en situaciones de aprendizaje y en su capacidad para aprender, haciendo que la relación creencias aprendizaje sea cíclica”. Gómez-Chacón, Op’t Eynde, & De Corte (2006, p. 310) señalan que varios autores “han destacado cinco categorías de aptitud que el estudiante debería adquirir para tener una buena disposición en matemáticas: conocimiento matemático, métodos heurísticos, metaconocimientos, habilidades de autorregulación y creencias positivas sobre la matemática y su aprendizaje”. Para estos mismos autores, “gran parte de la complejidad de aprender y enseñar matemáticas se debe a la interconexión que el estudiante debe establecer entre estas aptitudes”. Adicionalmente, Gómez-Chacón, Op’t Eynde, & De Corte (2006, p. 310) llaman la atención sobre la dificultad existente en “cómo determinar elementos operativos para favorecer esta conexión y cómo el profesor, en los procesos de enseñanza y aprendizaje, es uno de los factores determinantes para el cambio”. Lo anterior sugiere que una buena disposición para el aprendizaje matemático está fuertemente influenciada por actitudes y creencias positivas sobre las matemáticas y su aprendizaje. Resultados y análisis La intención de la lectura del capítulo 1: Un Misterio del libro ¿Es Dios un matemático? (Livio, 2009) fue propiciar un acercamiento documental con el hecho resaltado por Livio “la práctica totalidad de las iniciativas humanas, si no todas, parecen emerger también de una subestructura matemática, incluso en las situaciones más inesperadas”(2009, p. 7). Las sesiones plenarias de análisis sobre la lectura mencionada y la película Código Enigma (2014) permitieron a los estudiantes de cada grupo discutir ideas sobre la influencia de las matemáticas en diferentes campos y en la sociedad, además de expresar sus opiniones sobre aspectos humanos de quienes hacen matemáticas. Con relación a lo mostrado en la película sobre Turing, varios de ellos llamaron la atención sobre la complejidad de su personalidad, reflejada, por ejemplo, en su forma de relacionarse con los demás. Para algunos resultó sorprendente que el trabajo de un equipo coordinado y dirigido por un matemático haciendo matemáticas – 269 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica resultara tan determinante para el desenlace de la Segunda Guerra Mundial. También los estudiantes discutieron sobre las posibles diferencias entre lo mostrado en la película y los hechos históricos de referencia. Proyecto de curso En el proyecto de curso, los estudiantes debían desarrollar alguna de las dos siguientes ideas orientadoras: una aplicación específica de las matemáticas en su programa profesional o una presentación sobre la importancia de las matemáticas para su formación profesional específica. En total se presentaron 16 proyectos que incluyeron títulos como “Razón áurea. Importancia de las matemáticas en la comunicación”,“El efecto de la matemática en la publicidad: caso del cero”, “Retículas, color, fractales, dimensionamiento”, “Estadística en la comunicación”. Como ejemplo de las ideas expuestas en los proyectos puede citarse a Iván, quien tituló su trabajo “Matemáticas aplicadas al diseño gráfico: la proporción áurea”, en el que muestra una definición de esta proporción y ejemplos de su aplicación en el diseño de logotipos y páginas web. En contraste, dos de los grupos conformados por estudiantes de comunicación hicieron su póster basándose en entrevistas que realizaron a periodistas a quienes indagaron sobre el papel de las matemáticas en su ejercicio profesional. Una de las periodistas, con amplia experiencia laboral en canales de televisión en Colombia, mencionó explícitamente lo siguiente en el contexto de su labor en uno de estos medios: “realicé un reportaje con unos niños del eje cafetero; necesité entrevistar a muchos niños que vivían alrededor y de estas entrevistas realicé bases de datos, gráficas y diagramas que me ayudaron a concluir esta investigación; básicamente me basé en estos números estadísticos para solucionar esta nota”. Reflexiones Se invitó a los participantes a hacer una reflexión personal escrita en la cual describieran lo que pensaban, creían y sentían con relación a las matemáticas y su aprendizaje tanto al inicio como al final del curso. En esta primera reflexión los participantes se refieren a las matemáticas con expresiones de desagrado como “tenía una aberración total a esa materia” (Paola) o “son aburridas” (Luis); en cuanto a su aprendizaje, algunos sienten que no tienen capacidad para aprenderla: “desde que tengo memoria siempre me ha ido mal en matemáticas” (Erika); también se menciona el “sentirse obligado a estudiar matemáticas” (Alejandro); se reporta además la influencia de fac– 270 III. Pósteres tores como el colegio, profesores o padres en sus creencias y actitudes. La tabla 2 sintetiza algunas de las respuestas dadas por los participantes al comienzo del curso; en la primera columna se establecen categorías que permiten identificar creencias o actitudes de los estudiantes mediante frases que representan lo expresado por ellos mismos. En la segunda columna se presentan evidencias específicas y discusión de los resultados obtenidos. En la reflexión final, algunos de los participantes manifiestan indicios de cambio en sus actitudes y creencias pues lo que expresan apunta a una valoración más positiva sobre las matemáticas y su aprendizaje. Sin embargo, también se presentó el caso de estudiantes que tienden a mantener sus creencias y actitudes iniciales, como lo expresó Yenny: “sigo creyendo que en la actualidad esa cantidad de números que nos enseñan en la universidad no sirven de mucho”. En la tabla 3 se discuten algunas de las ideas expresadas por los estudiantes en la reflexión final. Tabla 2. Algunas actitudes y creencias de los estudiantes frente a las matemáticas al inicio del curso Categoría (actitud / creencia) Discusión / evidencias Algunos estudiantes no encuentran sentido para las matemáticas en su vida cotidiana, como señala Paola: “Desde el bachillerato pensaba que las matemáticas eran Las matemáticas no son uno de los males que no debían existir en la vida pues son problemas que ni siquiera útiles o necesarias para los pudo resolver aquel que los inventó y por eso existen para complicar la vida de la vida. los seres vivientes que estudiamos…” En forma similar se expresa Luis; Alejandro señala que “hace varios años atrás, las matemáticas las veía inútiles, sin sentido…” Se señala que no se encuentra conexión o importancia para la presencia de las matemáticas en su pregrado, como lo expresa Iván: “Llega el día de la primera clase de Las matemáticas no son matemáticas y estando haciendo una carrera de diseño gráfico no sabes qué hacer, útiles o necesarias para no sabes qué decir o qué pensar, pues es una materia que en una carrera como la carrera. estas tú consideras inútil”. Para Alejandro, “no me iban a aportar algún conocimiento para la carrera que deseaba estudiar”. Johan, David y Nicolás expresan opiniones similares. Elección de la carrera porque no tiene matemáticas / porque no son necesarias. La elección de la carrera que decidieron iniciar estuvo motivada en gran parte por la idea de que no tuviera matemáticas, tal como lo sintetiza lo expresado por Iván: “Todo el mundo sabe que mucha gente le huye a las matemáticas y los que estudian carreras como comunicación social, diseño gráfico y afines con artes lo hacen porque creen que las matemáticas no son necesarias en su carrera”. En un sentido similar se expresaron Yeimy, Fernando y Alexandra. – 271 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Categoría (actitud / creencia) Discusión / evidencias Reconocimiento de la importancia o utilidad de las matemáticas. Aunque sobresalen inicialmente actitudes y creencias negativas sobre las matemáticas, eventualmente algunos manifiestan que las matemáticas pueden ser importantes para su vida, como lo indica Yeimy: “sé que tener al menos un poco de cultura matemática es indispensable para todas las carreras”. De manera similar se expresa Claudia: “para mi concepto es muy interesante y demasiado aplicables al mundo real y a la vida cotidiana”. Matemáticas como “relleno” en el pénsum de la carrera. Es frecuente encontrar en las expresiones de los estudiantes la palabra “relleno” para calificar la presencia de un curso de matemáticas en su pensum; por ejemplo, Johan afirma: “también me imaginaba que esta materia solo servía de relleno a mi carrera, y que tocaba cursarla”. Hay opiniones similares de Hernán, Katerin, David y Nicolás. Influencia de los profesores/influencia del colegio. Se indican posibles influencias de profesores o del colegio en sus actitudes y creencias frente a las matemáticas; Henry afirma: “me creé una predisposición frente a las matemáticas, ya que involuntariamente uno como ser humano las sataniza o reprueba por recordar a determinado profesor matemático, lo cual es una asociación patética o un prejuicio sin razón de ser”. Fabián, Katerin y Karen se expresaron en sentidos similares. Tabla 3. Reflexión sobre las matemáticas y su aprendizaje al final del curso Categoría (actitud / creencia) Evidencias Reconocimiento de la importancia de las matemáticas en la vida cotidiana. Algunos estudiantes manifiestan que han podido identificar casos específicos en los cuales las matemáticas han sido útiles; por ejemplo, Paola, Katherine y Nicolás reconocen la importancia de las matemáticas en la vida cotidiana; al respecto, señala Katherine (comunicación social): “Pero ya viendo matemáticas, es importante e indispensable y nos ha orientado en cómo las podemos utilizar y en qué momento nos puede servir hasta en la vida cotidiana”. Reconocimiento de la importancia de las matemáticas para su formación profesional. En esta reflexión, estudiantes como Sebastián y Yeison manifiestan reconocer aspectos en los cuales las matemáticas pueden aportar en su formación profesional; Carlos expresa: “otro punto relevante que entendí con la materia es la importancia en el diseño gráfico sin necesidad de ver temas avanzados, sino lo fundamental tanto para mi carrera como para la vida cotidiana”; Fernando resalta el papel de las actividades realizadas en clase para sus argumentos al finalizar el curso: “en los análisis planteados en la clase sobre ¿para qué serviría la materia en la carrera? me di cuenta que tiene sentido y que son muy útiles a la vez que revisé el pénsum y miré que los siguientes semestres manejan la materia”. – 272 III. Pósteres Categoría Evidencias (actitud / creencia) Reconocimiento de la presencia de las matemáticas en su formación profesional. Algunos estudiantes reconocen la presencia de las matemáticas en su pénsum aunque describen este hecho con cierta resignación, como se observa en lo expresado por Erika, estudiante de publicidad y mercadeo: “no me agradan las matemáticas pero debo tener presente que en mi carrera siempre estarán”. Por su parte, Yessica afirma: “analicé mis programas de diseño y me di cuenta que son matemáticas y ¿cómo odiar las matemáticas?” Algunos participantes expresan actitudes más positivas hacia las matemáticas y su aprendizaje; por ejemplo, Katerin afirma: “me pareció una materia interesante porque Cambio de actitud hacia tiene su mecanismo, su lógica”. Se presentan indicios de cambio en las actitudes y las matemáticas. creencias de algunos participantes, como lo indica Karen: “me siento muy satisfecha por el curso recibido ya que mi perspectiva hacia las matemáticas ha cambiado radicalmente”. Influencia de la dinámica de clase / gestión del docente en las actitudes y creencias. También se reconoce una posible influencia de las actividades desarrolladas durante el curso y la gestión del docente, como lo señalan algunos participantes; por ejemplo, Carlos afirma: “gracias a la dinámica del docente en la que relacionaba los temas con ejemplos muy comunes hizo que las clases se hicieran entretenidas y de manera personal hizo que me interesara por las matemáticas”; David, Juan Carlos y Paola expresaron opiniones similares. Conclusiones Es frecuente que los estudiantes de estos grupos no identifiquen inicialmente utilidad para las matemáticas en su vida cotidiana ni para su carrera profesional, además de expresar actitudes y creencias negativas sobre esta y su aprendizaje; algunos atribuyen a las matemáticas un rol de generadoras de efectos problemáticos para su vida, como lo puede sintetizar la opinión de Yessica en su reflexión inicial: “Nunca había visto las matemáticas necesarias para la vida cotidiana de los seres humanos; siempre pensé que eran una perdedera de tiempo”. También los estudiantes llegan a este espacio académico considerando que las matemáticas son una materia aburrida, difícil de aprender y para la cual no tienen suficiente capacidad. En la reflexión final algunos estudiantes manifiestan cierto reconocimiento de la importancia de la presencia de un curso de matemáticas en su formación profesional y de posibles aportes a su vida cotidiana; además algunos mejoran la apreciación que tienen de su comportamiento en situaciones de aprender matemáticas e incluso afirman que ha cambiado su actitud en este aspecto, como lo expresa Diego:“aprendí a eliminar el tabú de que las matemáticas no me entran y de que nunca se me – 273 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica iban a facilitar”. La posible influencia de la experiencia y de la gestión del docente sobre cambios probables en sus actitudes y creencias también es señalada por los estudiantes, como lo expresa Yeison: “en cuanto a la clase como tal, me gustó pues aunque no es muy común, el docente se presta al diálogo y enfoca los temas vistos al programa que cada estudiante cursa; lo anterior es importante porque muchos desconocemos la importancia de las matemáticas”. No se puede afirmar que los estudiantes hayan cambiado radicalmente sus posturas frente a las matemáticas y su aprendizaje, pero la experiencia desarrollada permitió evidenciar que actividades que promuevan reflexiones críticas en torno a tópicos que la vinculen significativamente con las carreras de su interés podrían contribuir a mejorar su visión personal de las matemáticas. – 274 III. Pósteres Referencias Campos, E. (2008). Creencias y matemáticas. Cuadernos de Investigación y Formación en Educación Matemática, 4, 9-27. Gil, N., Blanco, L. y Guerrero, E. (2005). El dominio afectivo en el aprendizaje de las Matemáticas. Una revisión de sus descriptores básicos. Revista Iberoamericana de Educación Matemática, 2, 15-32. Gómez-Chacón, I. M., Op’t Eynde, P., y De Corte, E. (2006). Creencias de los estudiantes de matemáticas. La influencia del contexto de clase. Enseñanza de las Ciencias: revista de investigación y experiencias didácticas, 24(3), 309-324. Grossman, N., Ostrowsky, I., Schwarzman, T. (productor) & Tyldum, M. (director) (2014). Código Enigma (película). Reino Unido: Black Bear Pictures y Bristol Automotive. ICFES (2015). Guía de orientación. Módulo de Razonamiento cuantitativo. Saber Pro 2015-2. Recuperado de http://www.icfes.gov.co/examenes/saber-pro/informacion-general/ estructura-general-del-examen/modulos-saber-pro Livio, M. (2009). ¿Es Dios un matemático? Barcelona, España: Ariel. Pehkonen, E., & Pietilä, A. (2003). On relationships between beliefs and knowledge in mathematics education. In: Proceedings of the CERME-3 (Bellaria) meeting. Recuperado de http://www.dm.unipi.it/~didattica/CERME3/proceedings/Groups/TG2/TG2_pehkonen_cerme3.pdf – 275 UN ACERCAMIENTO A LAS CREENCIAS Y A LAS CONCEPCIONES EN TORNO A LA DEMOSTRACIÓN EN MATEMÁTICAS DE ALGUNOS PROFESORES DE MATEMÁTICAS DE EDUCACIÓN MEDIA Alexander Rincón Rojas alexanderriro@unisabana.edu.co Secretaría de Educación del Distrito. Bogotá, Colombia Universidad de La Sabana. Colombia John Alexander Alba Vásquez john.alba@unisabana.edu.co Universidad de La Sabana. Colombia Resumen El presente estudio relaciona dos temas de gran interés para la educación matemática; el primero versa sobre las creencias y las concepciones de los profesores, puesto que un gran número de investigaciones sugieren que las visiones de los profesores acerca de la enseñanza y el aprendizaje afectan directamente sus prácticas de enseñanza (Stipek, 2000, Thompson, 1992, Restrepo, 2010); el segundo tema es el papel de la demostración en educación secundaria, que ha sido tratado con carácter periférico y destinado a contextos limitados (Vicario, 2005), siendo un proceso intrínseco a la disciplina que toma otros matices gracias a la posturas de los profesores. Es de interés, por tanto, identificar las visiones de los profesores en ejercicio en contextos determinados acerca de las temáticas expuestas – 277 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica para desarrollar acciones concretas que permitan a futuro mejorar las prácticas educativas. Palabras clave: concepciones, creencias, demostración en educación matemática, pensamiento del profesor. Abstract This study links two topics of great interest for mathematics education, the first deals with the beliefs and conceptions of teachers, since a large number of research suggests that the views of teachers about teaching and learning affect direct their teaching practices (Stipek, 2000, Thompson, 1992, Restrepo, 2010) and the second, the proof in high school that has been treated with peripheral character and intended for limited contexts (Vicario, 2005), being intrinsic to the discipline it takes other nuances thanks to the teachers’ thinking. It is therefore of interest to identify the views of teachers practicing in certain contexts about the topics discussed to develop concrete actions to improve future educational practices. Keywords: Beliefs, conceptions, mathematics education, proof, teacher thinking. Introducción Este documento se desarrolla como parte del proceso de socialización de experiencias investigativas de la maestría en pedagogía de la Universidad de La Sabana, en el marco de la enseñanza y el aprendizaje de las matemáticas. El objetivo primordial del estudio es visualizar y tener un acercamiento a algunas creencias y concepciones, de algunos profesores que imparten cursos de trigonometría en educación media de colegios públicos de Bogotá, sobre la demostración y su rol en los procesos de enseñanza aprendizaje, para tal efecto, la investigación versa sobre dos tópicos 1) las creencias y las concepciones de los docentes como variables intervinientes y problemicas de las relaciones didácticas presentes en el aprendizaje de las matemáticas (Artigue, 2004), de tal forma que ellas puedan servir más adelante como elementos de reflexión de las prácticas que realizan los profesores al interior del aula de clase y 2) La demostración como actividad matemática transversal a la formación del pensamiento matemático, de carácter procesual. Para llevar a cabo este estudio se realizó un análisis descriptivo de las respuestas que aporto cada profesor a diversas preguntas que se formularon haciendo uso de entrevistas semiestructuradas y grupos focales, con el fin de encontrar alguna similitud en el tipo de respuestas. – 278 III. Pósteres En el análisis de las respuestas se utilizó la clasificación de Godino y Recio (2001) y Recio (2001) sobre la demostración y la clasificación del tipo de función que la demostración desempeña según Villers (1993). El objetivo primordial del presente estudio es visualizar y tener un acercamiento a las creencias y las concepciones de algunos profesores de educación media de colegios públicos de Bogotá, en torno a la demostración, su importancia, las funciones y el rol en los procesos de enseñanza-aprendizaje traducido en las relaciones didácticas que se establecen en el nivel escolar; para tal efecto, la investigación versa sobre dos tópicos: las creencias y las concepciones de los docentes como variables problémicas de las relaciones didácticas presentes en el aprendizaje de las matemáticas (Artigue, 2004), y la demostración como actividad matemática transversal a la formación del pensamiento matemático, de carácter procesual. Esto enmarcado pero sin mayor pretensión, dentro de estudios generales del pensamiento del profesor. Las respuestas obtenidas de los profesores que intervinieron en el estudio se analizaron descriptivamente para poder caracterizarlas y obtener un grado de similitud en ellas; es de anotar que el presente estudio no confrontó las respuestas obtenidas con las prácticas de los profesores en el interior de sus aulas. Marco teórico El estudio de las creencias y las concepciones de los profesores y su afectación en su actividad profesional son de interés desde varios referentes, entre los que podemos mencionar las investigaciones de Artigue (2004) y Pozo (2006), quienes asumen al profesor como variable problémica de las relaciones didácticas, y el estudio de sus creencias y concepciones confieren sentido a las acciones adelantadas en el aula de clases. Bishop (1992), quien al situar las prácticas matemáticas como actividades particulares y propias de los grupos sociales condiciona el estudio de creencias y concepciones como elementos diferenciadores de un grupo a otro. Godino (2003) establece como preponderantes los significados institucionales que le confieren los individuos a sus acciones desde una postura ontosemiótica y Campanario (2000), Bohórquez (2014), que posibilitan el cambio y la regulación de las prácticas de enseñanza a partir del cambio de sus creencias y concepciones de los profesores. Ahora bien, para centrar la teoría se asume que las creencias y las concepciones son dos entes que comparten ciertas características; Martínez (2013), por ejemplo, establece que “las creencias y las concepciones son conceptos muy cercanos y suelen ser considerados como equivalentes por tener muchos elementos invariantes. – 279 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Sin embargo, sus campos semánticos no llegan a coincidir, ni a contenerse, pero sí se traslapan” (p. 237); por tanto, hay que distinguir entre una y otra; para tal fin las definiciones que aparecen son reconstrucciones de los aportes de Thompson (1992), Ponte (1999), Callejo y Vila (2004), Gil y Rico (2003), y son los elementos guía del trabajo desarrollado. Las creencias serán asumidas como un tipo de conocimiento construido por cada individuo a través de la interacción con diferentes contextos y condicionadas por la cultura, ellas tienen grados de sofisticación y de dependencia con otros factores como lo afectivo y emocional, que influyen en la toma de decisiones o en la forma de actuar frente a una tarea específica, constituyen convicciones personales que procuran dar explicaciones de las comprensiones del mundo y, por ende, como los sujetos aprenden; en este sentido a las creencias se les asocia dimensiones cognitivas, evaluativas y afectivas, siendo los filtros primarios para discriminar nuevas actividades e incorporan información en el corpus de conocimientos que el sujeto tiene y maneja. Y como dice Gil y Rico (2003), las creencias se manifiestan a través de declaraciones verbales o de acciones (justificándolas) (p. 28). Las concepciones serán entendidas como la ruta de implementación que hace un profesor acerca de su práctica de manera consciente o inconsciente y en la cual devela su filosofía de enseñanza, aprendizaje y la manera en que se estructura las ideas para poder exponerlas a otros de forma sistemática, basado en al menos unos principios teóricos o prácticos vividos que le sean funcionales. A menudo expresada mediante algún tipo de representación gráfica o escrita que valida la forma de interpretación y posibilita un canal de comunicación con algún sujeto par académico. En cuanto a la demostración en matemáticas se hace referencia a los trabajos de Godino y Recio (2001), quienes analizan las diferencias de significado en diversos contextos institucionales en donde tiene sentido la demostración, respecto al significado, la veracidad y el fin mismo del acto de demostrar. Los autores asumen que la demostración es un objeto matemático que emerge de las prácticas argumentativas en diferentes contextos; por tanto, el tratamiento y significado dependen de donde tenga lugar; adicional a esto y acorde con la presente investigación, se dirá que la demostración se matiza a partir de los agentes que participan en su dinámica en cualquiera de sus dimensiones y que el significado que adopte la demostración dependerá del sistema ontosemántico utilizado. Por otro lado, se debe entender que la demostración, al ser asumida de diferentes formas en los distintos contextos, también adquiere una cantidad de sinonimias no necesariamente equivalentes; al respecto, Godino y Recio (2001) dicen: “La palabra demos– 280 III. Pósteres tración se utiliza en distintos contextos con diversos sentidos. A veces estos diversos sentidos y matices se reconocen mediante el uso de términos tales como explicación, argumentación, prueba, etc.” (p. 409). Pero independientemente de su grado de similitud o equivalencia, todas pretenden aportar razones y argumentos para justificar o validar una afirmación; por ello se habla de un objeto matemático1 que reúne o al menos colecciona esta variedad de posibilidades. Para el propósito del presente estudio se utilizará el término demostración para hacer referencia al conjunto de objetos que reúne los diferentes significados que emergen de las prácticas discursivas y argumentativas2 en pro de consolidar el valor de verdad de un enunciado ante situaciones de validación y decisión, esto es, que requieran ser justificadas o validadas para unos fines personales o grupales manteniendo coherencia, consistencia y un grado de utilidad. Se asumen los cinco contextos institucionales propuestos, a saber: Lógica y fundamentos de la matemática, en donde la demostración está ligada a la axiomatización de la ciencia matemática; en este sentido, la demostración prioriza justificar y sistematizar los resultados o enunciados mediante el uso de reglas de inferencia lógica, partiendo de unos términos primitivos que se conjugan adecuadamente mediante reglas de transformación; matemática profesional, no depende del paso a paso proposicional, sino que se apoya en los significados particulares de las expresiones mediante inferencias que hace el profesional; por tanto, el carácter de verdad absoluta es condicionado a la situación en donde se desarrolle y la forma en que se aborde la misma, así la demostración adquieren un carácter falibilista, social, convencional y temporal; Vida cotidiana, se utiliza la argumentación de manera informal, la cual depende de la conveniencia de los sujetos para persuadir a otros frente a la toma de decisiones; en este aspecto influyen factores socioemocionales y de manejo del poder, y por tanto, no necesariamente esta argumentación lleva a la enunciación de verdades, ni a demostraciones formales; Ciencias experimentales, la demostración en estos contextos se fundamenta en argumentos de tipo sustancial e inductivo, empírico o analógico, presentando una generalización de los hallazgos de casos particulares a una clase más amplia, siempre y cuando las circunstancias en que se presentan sean semejantes y las variables intervinientes sean controladas bajo los mismos mecanismos y enseñanza de las matemáticas elementales, se asume que el conjunto de conocimientos enseñados son verdaderos y, por tanto, no hay 1 Los objetos matemáticos serán entendidos como conjuntos de significados que les son atribuidos a los objetos por los sujetos a partir de prácticas. Para mayor detalle, remitirse a Batanero y Godino. 2 Entiéndase por prácticas argumentativas el conjunto de actividades intelectuales y de raciocinio que constituyen la forma de mostrar y comunicar el conocimiento. – 281 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica espacio para la duda, y la demostración entonces es asumida como la comprobación de resultados que desde antes son ciertos a través de argumentaciones deductivas informales, la imposición de criterios sintácticos y juegos de transformaciones sin mayor entendimiento. Para el análisis de las funciones de la demostración se tuvo en cuenta los aportes de Villers (1993), quien ofrece una clasificación que consiste en cinco categorías: verificación/convicción, que tiene por objetivo determinar la veracidad de un enunciado inmerso dentro de un sistema axiomático, y por tanto, lleva a exposiciones formales; explicación/comprensión, busca establecer las razones por las que una afirmación es cierta, con el propósito de que los sujetos comprendan mejor los alcances y elementos relacionales del enunciado primario; sistematización, integra, organiza, relaciona y jerarquiza de alguna forma el conocimiento matemático para poder presentarlo ordenadamente y en forma coherente; Descubrimiento/exploración, a partir de nuevas observaciones o deducciones hace conjeturas aproximándose a nuevos resultados antes no previstos por el individuo; y Comunicación, se establece entre pares académicos, sobre la necesidad de desarrollar alguna de las otras funciones de la demostración. Metodología Para llevar a cabo este estudio se hizo un análisis descriptivo de las respuestas que aportó cada profesor a diversas preguntas que se formularon haciendo uso de entrevistas semiestructuradas, encuestas y grupos focales, con el fin de encontrar alguna similitud en el tipo de respuestas. La recolección de datos para el estudio se adelantó en tres fases (A, B y C). En la fase A se hizo una encuesta escrita de diez preguntas a diez profesores in situ, sin que ellos pudieran hacer uso de algún tipo de mediación tecnológica para consulta y sin mayor descripción del estudio. En la fase B se efectuaron cinco entrevistas semiestructuradas utilizando de base las mismas preguntas formuladas en la encuesta de la fase A. Estas entrevistas fueron transcritas, analizadas y reconfiguradas secuencialmente buscando saturación de respuestas. Las fases A y B se desarrollan en forma simultánea y son de carácter excluyente con los participantes. En las dos fases descritas se asumen las preguntas base de las investigaciones hechas por Carmen Samper de Caicedo (2010), de la Universidad Pedagógica Nacional. En la Fase C se socializan y discuten los resultados obtenidos de las dos fases anteriores a un grupo focal de profesores participantes. – 282 III. Pósteres Los quince profesores muestra del estudio fueron seleccionados atendiendo a las siguientes consideraciones: profesores vinculados a un colegio suscrito con la Secretaria de Educación de Bogotá; profesores de secundaria que tenían asignación académica en el grado decimo o impartían un curso básico de trigonometría y profesores que dispusieran de algunos tiempos (intra o extrajornada laboral) para poder atender a los requerimientos de los investigadores o por grado de cercanía laboral o de amistad. El estudio analizó dos categorías por separado: creencias y concepciones, las primeras desde las entrevistas y las segundas desde las encuestas escritas, bajo cuatro subcategorías referidas a la demostración: definición, uso, función e implicaciones didácticas (enseñanza y aprendizaje escolar). Y en el grupo focal se socializaron los hallazgos, para establecer similitudes entre lo propuesto. Resultados y discusión Después de hacer el análisis de las categorías y subcategorías propuestas, se puede establecer que los profesores reconocen y definen la demostración desde su formación académica, dentro de un sistema axiomático establecido, riguroso y formal, que cumple ciertos requerimientos de tipo sintáctico y de transformación, ubicándolos en un contexto lógico y de fundamentos de las matemáticas. Por otro lado, dentro de la subcategoría de uso que hace el profesor de la demostración en el ámbito escolar, hay una diferencia en las respuestas en las fases A y B; por un lado, se establece que la demostración está ligada a un campo funcionalista y utilitario y, por tanto, se desarrolla en la resolución de problemas enmarcándola en un contexto de matemáticas profesional adquiriendo un sentido falibista, y por el otro, que la demostración está desligada de las prácticas escolares, ya que estos procesos son desplazados por otras rutinas no necesariamente académicas. Frente a las funciones de la demostración que el profesor identifica, se puede advertir que en las dos categorías hay un reconocimiento por la verificación de enunciados con ciertas características contextuales, más que por el grado de validación y generalidad del mismo, bajo elementos concretos, de fácil acción y operación. Y por último, dentro de las implicaciones de tipo didáctico se reconoce como imprescindible que el profesor de matemáticas conozca y sea competente frente a la demostración para poder enseñarla, auncuando este proceso al parecer no se consolida en las prácticas escolares en todos los casos. También es de advertir que la enseñanza de la demostración en escolares por parte de profesores tiene diferentes matices dependiendo de lo que se enfatice en clases – 283 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica de matemáticas, de allí que algunos conciben las matemáticas desde actividades aisladas para el cumplimiento de un temario hasta la consolidación y desarrollo de competencias matemáticas, dentro de las cuales están las de razonamiento y de carácter demostrativo. Del trabajo adelantado se pueden hacer varias consideraciones, en primer lugar los participantes reconocen y conciben el objeto matemático“la demostración”como un elemento vivo dentro de la disciplina matemática pero que pierde sentido dentro del ámbito escolar, debido a que los profesores creen que la demostración debería desarrollarse en ámbitos exclusivamente axiomáticos y de validaciones absolutas. Todo indica que hay una disonancia entre el marco conceptual referido y aprendido por el profesor con las actividades desarrolladas en el aula de clase con sus estudiantes; en este sentido la actividad demostrativa a la que hace referencia el profesor utiliza elementos categóricos matemáticos con presencia de desarrollos proposicionales lógicos, no sobre un acuerdo de justificación, convicción, contradicción y de descubrimiento. Un elemento emergente de este estudio es que la comunicación entre pares académicos (profesores) sobre el tema es asumida desde la creencia de cada cual y no sobre las consideraciones colectivas escolares y la conceptualización de la misma; por tanto, no se prefijan intereses ni se concretan metas al respecto. – 284 III. Pósteres Referencias Artigue, M. (2004). Problemas y desafíos en educación matemática: ¿Qué nos ofrece hoy la didáctica de la matemática para afrontarlos? Educación Matemática. Recuperado de http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=40516302 Bishop, A. (1992). Mathematics education in its cultural context. Recuperado de https:// books.google.es/books?id=1vEsBAAAQBAJ. Bohórquez, L. (2014). Las creencias vs. las concepciones de los profesores de matemáticas y sus cambios. Congreso Iberoamericano de Ciencia. Buenos Aires, Argentina. Recuperado de http://www.oei.es/congreso2014/memoriactei/1611.pdf De Villiers, M. (1993). 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Noveno Simposio de la Sociedad Española de Educación Matemática SEIEM (pp. 145-152). – 286 REPRESENTACIÓN POLINOMIAL DE NUMERALES ESCRITOS EN EL SISTEMA DECIMAL DE NUMERACIÓN: UN ESTUDIO CON NIÑOS Y NIÑAS ESCOLARIZADOS Helmer Jesús Ruiz Díaz hjdiaz@unicauca.edu.co Universidad del Cauca. Colombia Yilton Riascos Forero yirifo@unicauca.edu.co Universidad del Cauca. Colombia Resumen Se presentan los resultados de una investigación enmarcada en didáctica de las matemáticas relacionada con la psicología cognitiva. El objeto matemático puesto en escena es el sistema decimal de numeración (SDN), específicamente su representación polinomial. Siendo dicha representación una forma de condensación de numerales grandes, el propósito fundamental es describir y caracterizar las estrategias que los niños y niñas aplican para representar de modo polinomial los numerales escritos en el SDN. Para conseguir dicho propósito se diseñó y aplicó una tarea que consideró los elementos que hacen parte de un polinomio en base 10, la cual exigió de los participantes lectura y escritura de distintas representaciones numéricas. La tarea la resolvieron 22 sujetos con edades entre 9, 10 y 11 años de edad. – 287 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Los resultados encontrados manifiestan dificultades en el tratamiento de operaciones como representaciones de numerales. También se muestra la importancia de complementar las representaciones aditivas y multiplicativas con explicaciones que apunten a desarrollar representación potenciativa para enriquecer la comprensión de la representación polinomial en los numerales escritos en el SDN. Palabras clave: estrategia, numeral, polinomios en base diez, potenciación, representación, sistema de numeración. Abstract The results of an investigation framed in mathematics education related to cognitive psychology are presented. The mathematical object is staged Decimal Numbering System (SDN), specifically its polynomial representation. Such representation being a way of condensing large numerals, the fundamental purpose is to describe and characterize the strategies that children apply to represent polynomial form written numerals in SDN. To achieve this purpose it was designed and implemented a task that considered the elements that are part of a polynomial in base 10, which demanded of the participants to read and write different numerical representations. The task is solved by 22 subjects aged 9, 10 and 11 years old. The results demonstrate difficulties in processing operations as representations of numerals. The importance of complementing the additive and multiplicative representations with explanations aimed at developing potenciative representation to enrich the understanding of the polynomial representation in written numerals in the SDN is also shown. Keywords: Empowerment, numbering system, numeral, polynomials in base ten, sytrategy, representation. Introducción El problema abordado en la investigación está situado en el desarrollo del pensamiento numérico, el cual “se adquiere gradualmente y va evolucionando a medida que los alumnos tienen la oportunidad de pensar en los números y de usarlos en contextos significativos” (MEN, 1996, p. 43). Además, los lineamientos afirman que una de las herramientas para desarrollar dicho pensamiento son los sistemas numéricos. – 288 III. Pósteres En este sentido, Cortina (1997) manifiesta que a lo largo de la historia la humanidad ha construido sistemas matemáticos que le han permitido interactuar con el mundo, interpretándolo, organizándolo e interviniendo en él, y que uno de los constituyentes básicos de las matemáticas, de la cultura occidental, es el SDN, el cual siguiendo algunas reglas aparentemente sencillas permite la representación de cualquier magnitud o cantidad y también la realización de una gran variedad de cálculos. Que los niños y niñas comprendan los procesos involucrados en la representación de numerales escritos en el SDN no es tarea fácil, muchos de los errores que los niños cometen al ejecutar los algoritmos de las operaciones se deben a la dificultad que se presenta para que ellos comprendan dichos procesos. De ahí la importancia de explorar el pensamiento del niño, a través del seguimiento de estrategias, para conocer los procesos que siguen en la construcción del sistema de notación y enunciación de los números en un nivel más avanzado, como lo es el del significado de representación polinomial de los mismos. Descripción de la experiencia Se pretendió describir y caracterizar algunas de las estrategias necesarias para que los niños construyan la representación polinomial, es decir, qué elementos del sistema numérico son esenciales, cuáles son los más utilizados, cómo se pueden clasificar, etc., en las trayectorias que los niños siguen cuando construyen el significado de representación polinomial de los numerales escritos en el SDN. Así mismo determinar, si es posible, cuáles serían las condiciones ideales de un sujeto que alcanza este nivel de representación. La representación polinomial hace referencia a que todo numeral escrito en el SDN es una forma abreviada de representar un polinomio en potencias de diez; por ejemplo, el numeral 5.896 podemos verlo como 5×103 + 8×102 + 9 ×101 + 6 ×100. De esta manera, una comprensión del SDN requiere estructuras complejas superiores a las elementales de adición y multiplicación, y también exige un pensamiento que permita comprender el proceso condensado en un polinomio como el señalado anteriormente. Teniendo en cuenta estas consideraciones y otras provenientes de las experiencias de aula del investigador, surge el siguiente interrogante: ¿Cuáles son las estrategias que los niños y niñas entre 9 y 11 años aplican cuando resuelven situaciones que involucran la representación polinomial de numerales escritos en el Sistema Decimal de Numeración? – 289 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Abordar esta pregunta desde la didáctica de las matemáticas requirió una perspectiva cognitiva aplicada a la educación; por esta razón se tuvo en cuenta la teoría propuesta por Vergnaud (1990), algunas consideraciones de los trabajos propuestos por Inhelder (1978), y se planteó una investigación cualitativa que permitió establecer, a partir de la observación de las acciones de los niños, las estrategias que siguen al resolver situaciones relacionadas con la representación polinomial de numerales escritos en el SDN. Para esto, específicamente se planteó: • Diseñar una tarea que involucre operaciones requeridas en la representación polinomial de un número escrito en el SDN, y que permita identificar las estrategias seguidas por los niños. • Clasificar y caracterizar las estrategias que los niños evidencian al resolver la tarea propuesta. • Identificar dificultades en el aprendizaje de la representación polinomial de un numeral escrito en el SDN Revisión bibliográfica El problema de la construcción del SDN ha sido abordado desde diferentes perspectivas, entre ellas los estudios psicológicos sobre las conceptualizaciones de los niños acerca del sistema de numeración, y por otra parte están las investigaciones sobre los métodos de enseñanza del sistema. En el primer grupo, autores como Broitman y Kuperman (2004) citan a (Sastre y Moreno, 1976, Huges, 1986, Sinclair et al,, 1983), como pioneros en trabajar sobre la representación gráfica de cantidades menores que diez; otros estudios se centran en la diferenciación entre notaciones numéricas y alfabéticas (Pontecorvo, 1985) o hacen énfasis en procedimientos notacionales en general (Tolchinsky y Karmiloff-Smith, 1993). Posteriormente aparecieron estudios sobre la reconstrucción de las reglas del SDN en cuanto a su producción, interpretación o comparación de notaciones de números de varios dígitos (Nunes, T., 1989, Higino da Silva, 1990, Seron et al., 1991 y 1995, Sinclair y Scheuer, 1993, Lerner, Sadovsky y Wolman, 1994, Sinclair et al., 1994), citados por Broitman y Kuperman (2004). Desde una perspectiva operatoria, Kamii (1994) muestra que para construir el sistema de notación en base 10 se requiere la construcción de sistemas jerárquicos sucesivos. Orozco Hormaza & Hederich (2002) analizan errores que cometen los niños al escribir números arábigos al dictar y al leer numerales. Autores como – 290 III. Pósteres Lerner & Sadovski (1997) trabajan desde la perspectiva del desarrollo de la notación numérica y de la comprensión del sistema; en esta perspectiva se estudia la comprensión que los niños tienen sobre la composición aditiva y su relación con la escritura de numerales. Respecto a la enseñanza usual del SDN, Terigi y Wolman (2007) manifiestan que se diseña sobre el supuesto de que los niños tienen que comprender el sistema de numeración antes de comenzar a utilizarlo, ya que el uso resulta de la correcta aplicación de los principios conceptuales que rigen al sistema. Lerner y otros (2003), citados por Terigi & Wolman (2007), trabajan sobre el diseño y aplicación de situaciones didácticas que apuntan a la comprensión de la agrupación decimal por parte de los niños que permita estudiar el paso de una concepción estrictamente aditiva de la notación numérica a una concepción caracterizada por la progresiva consideración de los aspectos multiplicativos involucrados en la organización del sistema posicional. Castaño (1995, 1998) establece a partir de sus investigaciones cuatro etapas por las cuales los niños deben seguir para lograr comprender el SDN; dichas etapas son: significación global, significación aditiva, significación aditiva-multiplicativa y significación polinomial; este autor describe los procesos por los cuales los niños se acercan desde la etapa global hasta la aditiva-multiplicativa, pero ninguna describe las estrategias seguidas por los niños para acceder a la representación polinomial, brecha que se pretendió cubrir con la realización de esta investigación. Metodología El proceso seguido en esta investigación inició con la delimitación del tema propuesto. Luego se desarrolló el marco conceptual y la revisión de antecedentes, investigaciones didácticas sobre las construcciones por parte de los niños de dicho sistema y las teorías acerca de la representación y el significado de los objetos matemáticos, de los cuales se pudo llegar a la formulación del problema de investigación. En este recorrido se encontró que muy pocas investigaciones han abordado la construcción de dicho sistema centrando la atención en la representación polinomial; teniendo en cuenta los propósitos de la presente investigación se elaboró una tarea en la cual los sujetos participantes leyeron y escribieron números presentados en distintas formas (numerales, productos, potencias, sumas y productos), entre ellas la polinomial. Una explicación más detallada de la situación propuesta y los instrumentos se puede ver en Ruiz y Riascos (2014). – 291 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica En el estudio participaron 22 sujetos entre niños y niñas, estudiantes de los grados 4°, 5° y 6° de educación básica; se tuvo en cuenta que dichos sujetos no hubieran estudiado, en el momento de la entrevista, la potencia en sus cursos previos de matemáticas. Procedimiento de recolección de datos Con el fin de conocer los métodos de resolución y formas de uso de los conceptos y habilidades matemáticas en torno al SDN, específicamente a su representación polinomial, se diseñó y propuso una situación en la que los sujetos participantes leyeron y escribieron, en forma secuencial, algunas expresiones relacionadas con dicha representación (numerales, productos, potencias, suma de productos y polinomios). De esta manera se recogió toda la actividad de los sujetos participantes, para luego analizarla en detalle. Se utilizó una cámara de video y los registros de escritura de cada una de las sesiones en que se dividió la entrevista. El tipo de protocolo utilizado fue la entrevista clínica, en donde se reprodujo el diálogo en el que participaron el investigador y cada uno de los niños de manera individual. El investigador mostró en la primera parte una serie de tarjetas que el sujeto participante leyó y luego hizo un dictado que los niños y niñas escribieron. Resultados y discusión Teniendo en cuenta que las estrategias, según Ineldher (1978) se pueden considerar como todo sistema y secuencia de procedimientos que son susceptibles de ser repetidos y transferibles a otras situaciones, se pudo establecer en el desarrollo de las acciones de los niños al resolver las situaciones presentadas, las siguientes: descomposición en dígitos, decenas, centenas y combinaciones entre ellas; introducción errada de marcas de potencia; concatenación; lectura de operaciones; operaciones con los números y lectura en la forma del SDN. A medida que el numeral se fue haciendo más grande, mayor fue el uso, por parte de los niños, de la descomposición o la introducción de marcas de potencia en lugares que no correspondían. Lo mismo ocurrió en la escritura con la yuxtaposición de términos. En términos de Vergnaud, se puede decir que ante la situación de tener que leer una expresión desconocida, en la cual los niños no disponen de las competencias necesarias, ellos evocan lo más cercano, en este caso recurren a la notación de frac– 292 III. Pósteres cionarios, y por tal motivo terminan leyendo 34 como “tres cuartos”; otros leyeron “tres cuatro” y algunos lo hicieron como “treinta y cuatro”; en este caso se puede decir que los segundos están en un nivel inferior a los primeros. Quienes leen “treinta y cuatro” están viendo en esa expresión un número, es decir, al observar la tarjeta aparece en ellos un esquema presentativo del 34, y en este caso se puede decir que en estos niños no hay comprensión, pues no están relacionando la posición de los números. Ahora bien, de los que leen “tres cuatro”, se puede decir que de alguna manera ya están generando una diferenciación; no hay plena comprensión, pero en la parte procedural lo leen como varios números. La representación polinomial exige en el niño una comprensión o un trabajo secuencial, pasar de un número en forma de numeral a una representación diferente (producto, suma de productos o polinomios); es pasar de la lectura de numerales a una lectura que contiene operaciones inmersas allí, por ejemplo las potencias, que a su vez están relacionadas con operaciones de productos y sumas que en últimas no es fácil identificar. Para alcanzar el nivel de representación polinomial lo aditivo y multiplicativo es muy importante, pero hace falta la potenciación. Conclusiones Si bien es cierto que falta mucho por considerar y mejorar, se pueden tomar como puntos concluyentes de este trabajo los siguientes: El aprendizaje del SDN exige en el niño niveles de comprensión muy superiores a los establecidos tradicionalmente, puesto que junto a la conceptualización de número, hay muchos otros conceptos involucrados en dicha construcción. Sin lugar a dudas, las estructuras aditivas y multiplicativas juegan un papel muy importante para acceder a la representación polinomial. Para que los niños puedan construir la representación polinomial, tienen que haber comprendido la operación de multiplicación; mientras esto no ocurra, es posible que aunque en la lectura y la escritura tengan éxito, no tengan conciencia del número allí involucrado. Los resultados, análisis y conclusiones se pueden ampliar en Ruiz (2011), Informe del trabajo de grado para optar el título de magíster en Educación, Universidad del Cauca, Popayán, Colombia. – 293 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Referencias Castaño, J. (1995-1998). El sistema decimal de numeración. Hojas Pedagógicas. Serie lo numérico. Cortina, J. L. (1997). Conceptualización y operación del valor posicional en diferentes situaciones. Un estudio con niñas y niños mexicanos de segundo, tercer y cuarto grado. Inhelder, B. (1978). Las estrategias cognitivas. Aproximación al estudio de los procedimientos de resolución de problemas. En Anuario de psicología. Kamii, C. (1994). Reinventando la aritmética II. Madrid: Aprendizaje Visor. Kuperman, C. B. (2004). Interpretación de números y exploración de regularidades en la serie numérica. Propuesta didáctica para primer grado: La Lotería. Buenos Aires: Oficina de Publicaciones de la Facultad de Filosofía y Letras de la UBA. Lerner, D. y otros (2003). El sistema de numeración: Enseñanza, aprendizaje escolar y construcción de conocimientos. Buenos Aires: Universidad de Buenos Aires. Lerner, D. y Sadovski, P. (1997). El sistema de numeración: un problema didáctico. En Parra y Saiz, Didáctica de las matemáticas. Aportes y reflexiones. Buenos Aires: Paidós. MEN (1996). Lineamientos Curriculares de Matemáticas. Orozco, M. y Hederich, C. (2002). Errores de los niños al escribir numerales dictados. Cali: Universidad del Valle. Otálora, Y. y Orozco, M. (2006). ¿Por qué 7345 se lee como “setenta y tres cuarenta y cinco”. Revista Latinoamericana de Investigación en Matemática Educativa, 407-433. Ruiz, H. (2011). Representación polinomial de numerales escritos en el Sistema Decimal de Numeración: un caso con niñas y niños escolarizados. Popayán. Ruiz, H. y Riascos, Y. (julio de 2014). ¿4^3 se puede leer como “cuatro subido a la tres”? Un estudio sobre las estrategias de construcción de la representación polinomial. RELIME: Revista Latinoamericana de Matemática Educativa, 17(2), 191-218. Terigi, F. y Wolman, S. (2007). Sistema de numeración. Cosideraciones acerca de su enseñanza. Revista Iberoamericana de Educación, 59-83. Vergnaud, G. (1990). La teoría de los campos conceptuales. Recherches en Didáctiques des Mathemátiques, 133-170. – 294 LA ENSEÑANZA DE LA GEOMETRÍA EN EL PREESCOLAR. ESTUDIO DE CASO EN EL VALLE DEL CAUCA Myriam Vásquez Vásquez mvasquez1@usbcali.edu.co Universidad San Buenaventura. Cali, Colombia Resumen El objeto de estudio de la presente investigación estuvo centrado en identificar la concepción de espacio y geometría que circunscriben la enseñanza usual de la geometría en el preescolar desde una perspectiva semiótica-cognitiva de la educación matemática. El análisis de observaciones de aula, textos escolares y entrevistas a nueve maestras de los niveles de pre-jardín, jardín y transición, permite afirmar que subyace a la enseñanza de la geometría en el preescolar concepciones sobre el espacio y los objetos geométricos derivadas de las interpretaciones de teorías psicológicas y pedagógicas como las de Piaget, Montessorí y Dienes. Duval describe este tipo de entrada a la geometría planteando una analogía con la actividad del botánico. Desde esta entrada el reconocimiento de las propiedades de las figuras geométricas está centrado en una aprehensión perceptiva sobre los contornos y las formas elementales que se emplean en geometría plana. Para “ver” sobre una figura geométrica es necesario tomar en cuenta una variación dimensional intrafigural, transformaciones heurísticas de la configuración global y restricciones de construcción instrumental. Los hallazgos logrados permiten reconocer que – 295 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica las prácticas que circulan en relación con la enseñanza usual de la geometría en el preescolar no trascienden una visualización icónica de las formas. Palabras clave: aprehensión perceptiva, geometría en el preescolar, visualización matemática. Abstract The object of study of the present investigation was centred in identifying the conception of space and geometry that they circumscribe the usual education of the geometry in the pre-school one from a semiotic-cognitive perspective of the mathematical education. The analysis of observations of classroom textbooks used and interviews to nine preschool teachers, it allows to affirm that it sublies to the education of the geometry in pre-school conceptions on the space and the geometric objects derived from the interpretations of psychological and pedagogic theories as those of Piaget, Montessori and Dienes. Duval describes this type of entry to the geometry raising an analogy with the activity of the botanist. From this entry the recognition of the properties of the geometric figures is centred on a perceptive apprehension on the contours and the elementary forms that are used in flat geometry. To “see” on a geometric figure is necessary bear in mind a dimensional variation intrafigural, heuristic transformations of the global configuration and restrictions of instrumental construction. The opposing findings allow to admit that the practices that circulate with relation to the usual education of the geometry in the pre-school one do not come out an iconic visualization of the forms. Keywords: Geometry in the pre-school, mathematical visualization, perceptive apprehension. Introducción Desde hace algunas décadas la investigación en el campo de la educación matemática ha puesto su mirada sobre el problema de la enseñanza y aprendizaje de las matemáticas en la educación inicial y el preescolar. En particular, el interés con relación a la enseñanza de la geometría en el preescolar data de hace varias décadas en el campo de la educación matemática a nivel investigativo y su correspondiente expansión teórica. El presente estudio se inscribe y se anuda a este interés y pretende identificar la concepción de espacio y geometría que circula en la enseñanza de la geometría en el – 296 III. Pósteres preescolar con el fin de reconocer qué geometrías o geometría se están enseñando a los niños y niñas desde las praxis que circulan en las aulas escolares, para unos casos particulares de instituciones pertenecientes al departamento del Valle del Cauca. En correspondencia con el propósito planteado, desde un punto de vista semiótico-cognitivo de la actividad geométrica la pregunta que se impone es: ¿Ver en matemáticas tiene las mismas exigencias cognitivas que otras formas de ‘ver’ por fuera de las matemáticas? Se reconocen entonces dos tipos de visualización en los cuales los procesos de reconocimiento de los objetos representados difieren radicalmente: una visualización icónica de las formas y el otro, una visualización no icónica de las formas. Con relación a la visualización icónica, el reconocimiento de lo que representan las formas se hace por el parecido con el objeto (real) que representa, o en su defecto, por comparación de un modelo tipo de formas. En la visualización matemática, el reconocimiento de los objetos representados no depende en primer lugar de la discriminación visual de las formas, sino de las hipótesis dadas que van a controlar también la mirada sobre las figuras (Duval, 1999, 2003, 2005). Entonces la manera como se conciba la entrada al aprendizaje de la actividad geométrica, bien sea desde una visualización icónica o no icónica de las formas, determina si la función que cumple esa figura es susceptible de movilizar una demarche cognitiva. El problema de la enseñanza usual de la geometría en el preescolar Desde hace algunas décadas la investigación en el campo de la educación matemática ha puesto su mirada sobre el problema de la enseñanza y aprendizaje de las matemáticas en la educación inicial y el preescolar. En particular, el interés con relación a la enseñanza de la geometría en el preescolar es relativamente reciente. En oposición a las prácticas de aula que caracterizan la enseñanza usual como copia de modelos, actividades de motricidad fina asociadas al reconocimiento de las formas; han surgido tres vertientes con la intención de buscar una entrada a la geometría en el preescolar que posibilite una aprehensión de los objetos geométricos y colme de sentido la actividad geométrica. De un lado, se encuentran las investigaciones que se sitúan en la primera vertiente y toman de referencia la epistemología piagetiana o interpretaciones derivadas de esta, para explicar el problema de la construcción del espacio y la geometría (Edo, 1999, 2006, Vecino, 2008a, 2008b). Desde esta perspectiva, se considera pertinente empezar una aproximación a la geometría con un tratamiento intuitivo y exploratorio del espacio y de los objetos que los rodean. La – 297 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica tendencia de dichas investigaciones ha sido reconceptualizar los aportes de la epistemología piagetiana y rebatir fundamentalmente la jerarquización que Piaget propone: primero el niño y la niña dominan un espacio topológico para luego dominar las relaciones proyectivas que se construyen casi a la par con una geometría métrica. Así mismo, se asume que los niños y niñas deben tener contacto con objetos tridimensionales primero, para luego pasar a una representación en el plano. La condición desde este punto de vista epistemológico y cognitivo es asumir la conceptualización de un espacio geométrico en continuidad con las experiencias del mundo físico. De otro lado, están las investigaciones que se sitúan en una segunda vertiente y plantean la necesaria introducción y discriminación en los currículos escolares la enseñanza de los conocimientos espaciales y geométricos desde los ciclos elementales de escolaridad, especificando los problemas e interrelaciones entre ambos campos de conocimiento (Berthelot y Salin, 1992; Gálvez, 1985; Salin, 2004,). Existe una tercera vertiente que plantea una ruptura entre una visualización icónica de las formas (estatus epistemológico de las entradas anteriores) y la visualización en matemáticas. Desde esta perspectiva semiótica-cognitiva, la mirada matemática sobre las figuras conduce a mirarlas como representaciones potencialmente mixtas, es decir, como representaciones que resultan de la movilización necesaria de dos registros diferentes: las figuras y el discurso teórico en lengua natural. Esta articulación entre figura y discurso como una condición particular a toda actividad geométrica implica una descomposición de las formas: la descomposición mereológica y la deconstrucción dimensional (Duval, 1996, 1998, 1999, 2003, 2004a, 2004b, 2005). La manera canónica de ingresar al estudio de las formas está anudada a un paradigma que concibe y organiza el currículo alrededor de un conjunto de actividades que parecen desconocer las exigencias propias de la actividad geométrica y, por consiguiente, las distintas maneras de ‘ver’ sobre una figura. Por tanto, dependiendo de la naturaleza de la actividad planteada, la figura puede cumplir diferentes funciones: función de ilustración, función heurística, función de modelo o de economía de pensamiento respecto a una descripción. Cuando la figura solo cumple una función representacional de ilustración o modelo, está por fuera de la visualización matemática. Y la diversidad de actividades que se plantean comúnmente en el aula desde la enseñanza usual y la primera vertiente mencionada en párrafos anteriores da un tratamiento a las figuras por fuera de la actividad matemática, reduciendo su potencial heurístico para representar la resolución de un problema geométrico a una función de ilustración (Vásquez, 2011). Enmarcado en el propósito de identificar las concepciones de espacio y geometrías que tienen las maestras de preescolar, – 298 III. Pósteres se plantea el problema por investigar bajo la siguiente pregunta: ¿Qué geometría o geometrías se están enseñando a los niños y niñas en el ciclo de preescolar? Esta pregunta debe interpretarse de manera equivalente en el sentido de qué se moviliza en las aulas de preescolar con relación al desarrollo del pensamiento espacial y los conocimientos geométricos para este ciclo. Metodología El modo de investigación se circunscribe en el campo de las investigaciones cualitativas, de carácter exploratorio, bajo un método de estudio de caso. Se toma como objeto de estudio para el cumplimiento de dicho propósito el análisis de quince textos escolares de preescolar y el discurso oral de las maestras que orientan las clases en los niveles de pre-jardín, jardín y transición. La muestra la componen 9 maestras en total, 3 maestras de cada nivel de preescolar correspondientemente a pre-jardín, jardín y transición, pertenecientes a instituciones públicas y privadas del departamento del Valle. En promedio se recolectaron de 7 a 9 registros por maestra, para obtener un total de 56 registros de aula en el marco del desarrollo de la investigación. Igualmente se hicieron entrevistas no estructuradas con el propósito de ampliar y precisar información requerida por la investigadora con relación a la situación observada. Los textos objeto de estudio se delimitaron tomando en consideración tres criterios: el texto de base de la maestra que orienta el hacer de la maestra en el aula, el texto más vendido en el Valle del Cauca, un texto de una editorial elegido al azar, dentro de un conjunto de textos recolectados en las instituciones partícipes de sus bibliotecas o textos complementarios al texto de base usado por las maestras. Resultados Un primer punto de partida para este análisis está en relación con la forma como están organizados los contenidos que hacen referencia a los conocimientos geométricos en el aula, cuyos criterios de organización y ordenación de la secuencia de las actividades y su correspondiente introducción en las aulas viene dada por el texto escolar, o sea, por la estructura que plantea el texto escolar. El centro de análisis fundamental son, por consiguiente, los textos escolares, entendiendo la función que cumplen en este ciclo para la enseñanza de la geometría: el texto escolar delimita y determina la práctica de las maestras en este ciclo. Por consiguiente, el texto impone ‘una manera de caminar, pensar y ejecutar’; el texto completo en un sentido global – 299 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica es una enunciación caracterizada por imperativos que hacen referencia a instrucciones: dibuja, encierra, observa, colorea, traza, pinta, pega, decora, delinea, es decir, el texto escolar es el currículo, es el método y es la actividad. Fue común a los 15 textos escolares analizados encontrar organizados los contenidos referidos al conocimiento geométrico en los siguientes tópicos: trazos, discriminación visual de formas y contornos, formas geométricas, simetrías y orientación y ubicación espacial. El análisis del conjunto de actividades agrupadas en cada tópico permite afirmar que desde un punto de vista epistemológico y fenomenológico, la aprehensión de los objetos geométricos para los casos analizados se concibe desde una constatación perceptiva inmediata. La sola aprehensión perceptual de los objetos es en sí misma fuente de conocimiento, o sea, desde esta entrada se hace una visualización icónica de las formas, en donde el estudio de las figuras clásicas euclidianas se reduce a hacer coincidir los contornos y formas de objetos del mundo físico con el perfil de las formas a partir de la una relación de semejanza o a través de copia de un patrón tipo establecido como modelo. Y la constatación perceptiva de estas propiedades ligadas al contorno de las formas se verifica a partir de acciones motrices de modelado, coloreado, decorado, etc. Este ingreso hacia el estudio de las formas implica epistemológicamente plantear una relación de causalidad entre el sujeto y el objeto de conocimiento. Cuando el modelo de representación para la actividad matemática concibe la vía de aprehensión a los objetos como una relación causal entre sujeto-objeto, entonces la percepción directa y la acción del sujeto sobre los objetos es fuente de conocimiento. Esta concepción, por supuesto, se distancia radicalmente de una visualización matemática de las formas que implican necesariamente una mediación semiótica y articulación entre visualización y discurso para el aprendizaje de la geometría. Conclusiones Desde un punto de vista epistemológico y cognitivo, puede decirse que la concepción de espacio y geometría de las maestras de preescolar y textos escolares que determinan la práctica de la enseñanza de la geometría se concibe como un dominio que exige una práctica empírica sobre los objetos del mundo sensible. Esta forma de ‘ver’ implica una visualización icónica de las formas, cuyo mecanismo de iconicidad funciona para cualquier otra representación visual fuera de las matemáticas. En concomitancia con estas praxis, las figuras en los textos y en las actividades propuestas a los niños y niñas son representaciones icónicas, dibujos que cumplen una función – 300 III. Pósteres de ilustración. Tratar una figura geométrica solo como una ilustración, significa reducir su capacidad de representabilidad semiótica y se ubica por fuera de la actividad geométrica. Recordemos que las figuras, a diferencia de otros sistemas, son un registro no discursivo y plurifuncional; ahí radica su potencial heurístico. Por último, desde la perspectiva teórica abordada, la coordinación entre figura y discurso es una condición sine qua non para el aprendizaje de la geometría. Sin embargo, esta coordinación no es nada espontánea. La articulación entre ‘ver’ y ‘decir’ tiene altas exigencias con relación a las formas de designar, describir, explicar, argumentar y demostrar en geometría, dada la heterogeneidad semántica que impone el conocimiento geométrico. Entonces, ¿el ingreso a la articulación entre figura y discurso puede ser un objeto de estudio para un ciclo como el preescolar? Una posible respuesta a esta pregunta abre nuevas preguntas al campo teórico y de investigación en el que se inscribe esta tesis. – 301 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Referencias Duval, R. (1996). Quel cognitif retenir en didactique des mathématiques. Recherches en Didactique des Mathématiques, 16(3), 349-382. (Traducción libre. M. Vega, compilación de trabajo de maestría en psicología cognitiva y educación matemática. Universidad del Valle, 1998). Duval, R. (1998). Geometry from a cognitive point of view. In C. Mammana y V. Villani (Eds), Perspectives on the teaching of Geometry for the 21 Century (pp. 37-51). Dorddrecht: Kluwer Academic Publishers. (Traducción libre. V. Hernández y M. Villalba. PMME- UNISON, 2001). Duval, R. (1999). Semiosis y pensamiento humano: registros semióticos y aprendizajes intelectuales (M. Vega, trad.). Cali: Universidad del Valle. (Obra original publicada en francés: Sémiosis et penséehumaine. Registres sémiotiques et apprentissages intellectuels. Bern: Peter Lang / Éditions Scientifiques Européennes, 1995). Duval, R. (2003). Voir En Mathématiques. En F. Filloy (Ed.), Matemática Educativa. Aspectos de la investigación actual (pp. 41-76). México, D.F.: Fondo de Cultura Económica. Duval, R. (2004a). Cómo hacer que los alumnos entren en las representaciones geométricas. Cuatro entradas y... una quinta. Números, Formas y Volúmenes en el Entorno del Niño. Aulas de Verano (pp. 159-188). Madrid: Instituto Superior de Formación del profesorado. Duval, R. (2004b). Los problemas fundamentales en el aprendizaje de las matemáticas y las formas superiores del desarrollo cognitivo (M. Vega, Trad.) Cali: Universidad del Valle. Duval, R. (2005). Les conditions cognitives de l’apprentissage de la géométrie: développement de la visualisation, différenciation des raisonnements et coordination de leurs fonctionnements. Annales de Didactique et de Sciences Cognitives, 10, pp. 5-53. (Traducción informal cortesía de Jaime Romero Cruz, estudiante de doctorado interinstitucional en educación. Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Bogotá, mayo de 2008). Edo, M. (1999). Reflexiones para una geometría en el parvulario. 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El espacio como modelo teórico para el desarrollo de las geometrías. Situaciones de introducción a las mismas. En M. Chamorro, Didáctica de las matemáticas para educación infantil. Madrid, España: Pearson. Vásquez, M. (2011). La enseñanza de la geometría en el preescolar. Tesis de maestría, Universidad del Valle, Cali, Colombia. – 303 USO DE HERRAMIENTAS DE TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACIÓN Y COMUNICACIÓN (TIC) COMO APOYO PARA LA ENSEÑANZA Y EL APRENDIZAJE DE LAS MATEMÁTICAS EN EDUCACIÓN MEDIA, SUPERIOR Y CONTINUADA: UNIVERSIDAD DEL CAUCA-PROYECTO CLAVEMAT Jhoana Katheryne Sandoval jksandoval@unicauca.edu.co Universidad del Cauca. Colombia Marlon Felipe Burbano mfburbano@unicauca.edu.co Universidad del Cauca. Colombia Yilton Riascos Forero yirifo@unicauca.edu.co Universidad del Cauca. Colombia Resumen El proyecto internacional Clavemat se desarrolló de modo interdisciplinar, integrando el área administrativa, el área de tecnologías y el área de educación y matemáticas. Para lograr los objetivos del proyecto, se utilizaron diferentes herramientas TIC como: Elgg, P2PU, Moodle, YouTube, Google Sites, Google Drive TeamBox (RedBooth), Wiki, entre otros. A través de estas se logró beneficiar a profesores de colegio y estudiantes – 305 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica de bachillerato y universidad, buscando fortalecer el nivel educativo de la región y apoyando los procesos de enseñanza y aprendizaje de las matemáticas. El presente artículo hace una descripción del proyecto Clavemat y de las herramientas TIC utilizadas en él. Palabras clave: educación matemática, matemáticas, Elgg, Google Drive, Google Hungout, Google Sites, Moodle, P2PU, proyecto Clavemat, Skype, Teambox, Wiki, YouTube. Abstract The Clavemat international project was developed in an interdisciplinary, integrating the administrative area, the area of technologies and the area of Education and Mathematics. To achieve the project objectives different TIC tools are used as: Elgg, P2PU, Moodle, YouTube, Google Sites, Google Drive TeamBox (RedBooth), Wiki, among others. Through these, we were able to benefit school teachers and high school and college students, seeking to strengthen the educational level of the region by supporting the processes of teaching and learning of mathematics. The following article gives a description of the project Clavemat and TIC tools used in it. Keywords: Mathematics education, Elgg, Google Drive, Google Hungout, Google Sites, Moodle, P2PU, Clavemat Project, Skype, Teambox, Wiki, YouTube. Introducción La Universidad del Cauca, en su ánimo de fortalecer la educación en Colombia y en Latinoamérica, se vinculó entre los años 2012 y 2013 al proyecto Clavemat. Este proyecto interdisciplinario permitió la vinculación de tres facultades en el interior de la Universidad y al exterior, con cinco países y seis universidades. Para lograr los objetivos asociados al proyecto y la comunicación entre los socios se debió acudir a las herramientas TIC como base esencial para su desarrollo. El proyecto Clavemat Clavemat (Proyecto Clavemat-alfa III, 2012): clases virtuales de matemáticas y tutoría, es un proyecto educativo internacional financiado por el programa Alfa III de la Unión Europea. Inició en el mes de diciembre de 2011 con siete universidades socias de Europa y América Latina: la Universidad del Cauca (Cauca, Colombia), la Universidad Nacional de Colombia (Bogotá, Colombia), la Escuela Politécnica Nacional – 306 III. Pósteres (Quito, Ecuador), la Universidad Católica de Temuco (Temuco, Chile), la Universidad de Granma (Granma, Cuba), The Technische Universiteit Delft (Delft, Holanda), y la Technischen Universität (Berlín, Alemania); su coordinación siempre ha estado a cargo de la Escuela Politécnica Nacional de Quito y de la Technischen Universität. El objetivo principal de Clavemat es ampliar las posibilidades de acceso de los estudiantes provenientes de sectores urbano y rural a las carreras universitarias, apoyándolos en sus procesos de aprendizaje en el área de las matemáticas con la consolidación de una comunidad virtual y programas de tutoría académica. Sus objetivos estratégicos son: consolidar la comunidad virtual de Clavemat con la participación activa de docentes y estudiantes; mejorar las competencias de los profesores de secundaria en contenidos y metodologías de enseñanza y aprendizaje de las matemáticas a través de cursos virtuales y semipresenciales; y apoyar a los estudiantes de colegio y universidad en el área de matemáticas mediante la realización de cursos virtuales, semipresenciales y tutorías virtuales y presenciales. A la fecha de la publicación de este artículo, el proyecto Clavemat continúa su desarrollo solamente en Colombia, Ecuador y Alemania. El proyecto Clavemat en el Cauca El proyecto Clavemat en la Universidad del Cauca tuvo una duración de 24 meses (2012-2013) (Barrera, Burbano, Sandoval, Riascos , & Solarte, 2014) y se desarrolló de forma interdisciplinar integrando el área administrativa, el área de tecnología y el área de educación y matemáticas; cada una de estas pertenecientes a las Facultades de Ciencias Contables, Económicas y Administrativas (FCCEA), de Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones (FIET) y de Ciencias Naturales, Exactas y de la Educación (FACNED), respectivamente. El equipo de trabajo en la universidad estuvo conformado de la siguiente manera: – 307 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Figura 1. Clavemat Para lograr los objetivos del proyecto, se utilizaron diferentes herramientas TIC en todas las áreas. En el área de educación y de matemáticas su uso fue trascendental, ya que con ellas se consiguió la planeación y ejecución de un esquema de trabajo que involucró personas geográfica y culturalmente dispersas. Su objetivo principal consistió en brindar apoyo en el área de matemáticas y educación a estudiantes y profesores de la región a través de las TIC, facilitando la socialización de experiencias educativas entre diferentes países y el soporte en la logística de tutorías en matemáticas a estudiantes de la Universidad del Cauca. Herramientas TIC utilizadas en Clavemat El proyecto Clavemat en el departamento del Cauca tuvo sus áreas de acción en tres grupos focales: los profesores de colegio de sectores rural y urbano, los estudiantes de últimos grados de estos colegios y estudiantes de primeros semestres de universidad. Para cada uno de estos grupos se utilizaron varias herramientas tecnológicas y de la comunicación, permitiendo así el cumplimiento de los objetivos propuestos desde el inicio en el proyecto. Los responsables de la elección de estas herramientas fueron los grupos de tecnología y de educación y matemáticas de todos los países socios del proyecto; aunque en este proyecto participaban diferentes países, algunas herramientas fueron elegidas de manera general y otras dependieron del contexto sociocultural de la región a la que pertenecía cada universidad. Este último caso fue el de la región del Cauca. Para todos los países se eligieron las herramientas Elgg, P2PU, Moodle, YouTube, TeamBox (actualmente llamado RedBooth) y Wiki. Pero aparte de las anteriores, – 308 III. Pósteres particularmente en el Cauca, se incluyeron Google Sites y Google Drive. En este departamento, Elgg, Gmail y YouTube estuvieron orientadas hacia la educación media y docentes de colegios; Moodle para educación media y estudiantes en transición de colegio a universidad; Google Sites, Gmail, Youtube, y Wiki para estudiantes de la Universidad del Cauca; y P2PU, TeamBox, Wiki, Google Drive y Google Hungout, de uso exclusivo para los equipos técnicos de los países socios. Elgg Elgg (Elgg, 2014) es un software catalogado como una metared social y brinda flexibilidad suficiente para que sea adaptado a cualquier temática. A través de Elgg se creó un espacio virtual denominado “Comunidad Virtual en Matemáticas-Clavemat”, en el cual se crearon cursos virtuales llamados CMAT dirigidos a los docentes de matemáticas de colegio (los de ejes temáticos centrales: herramientas tecnológicas, educación, didáctica de las matemáticas, matemáticas y experiencias de aula), se brindaron espacios de tutoría académica virtual para estudiantes de colegio y universidad, y de manera general todas las herramientas comunes de una red social virtual (chat, foro, grupos, perfil de usuario, mensajes, creación de páginas, entre otros). P2PU El uso de la herramienta en línea P2PU (PEER 2 PEER UNIVERSITY, 2012) estuvo destinado a los equipos de trabajo de las universidades socias del proyecto. Aquí se efectuaron las capacitaciones para los grupos de trabajo y las pruebas para la organización de cursos de tipo MOOC (massive open online courses), los cuales sirvieron de base para los cursos organizados a través de Elgg y a través de Moodle. Moodle Moodle (Moodle Partners, 2002) es un sistema de gestión de aprendizaje que se descarga y se programa en un servidor para que pueda ser accedido a través de una red. En Clavemat a través de Moodle se crearon los “CMAT-Puente”, cuyo objetivo era apoyar a los estudiantes de último año de colegio a preparase en el área de matemáticas para las diferentes pruebas de ingreso a las universidades. La dirección de estos cursos estuvo a cargo de los socios del proyecto. – 309 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica YouTube YouTube (Google Inc, 2005) es una herramienta muy conocida a nivel mundial para difusión de videos. En el caso del proyecto Clavemat, esta herramienta se empleó en los cursos CMAT y CMAT-Puente, con contenidos propios como entrevistas y explicaciones de expertos en los temas tratados. En Elgg también se utilizó como material de apoyo. Google Sites y Google Drive En la Universidad del Cauca se creó un programa de tutorías presenciales en el área de matemáticas para estudiantes de primeros semestres. Para la administración de solicitud de tutoría y de asignación de tutores se diseñó una página web a través de tecnologías de Google Sites (Google Inc, 1998), en la cual se vincularon archivos generados con Google Drive (Google Inc, 1998). A través de esta página web, los estudiantes accedían a un espacio de solicitud y agenda de asignación de tutorías. Esta página también permitió clasificar a los estudiantes según su grado de vulnerabilidad (estrato socioeconómico, lugar de procedencia y etnia) y la prioridad académica para la asignación de tutorías; datos que fueron importantes para los objetivos del proyecto y para futuros estudios e investigaciones. Herramientas de comunicación Para mantener el trabajo en equipo del proyecto fue necesario tener una comunicación constante, fluida y que compense las barreras geográficas de los diferentes países miembros fue necesario el uso de distintas herramientas tecnológicas. Por ejemplo, el Teambox (© Redbooth, 2015), se empleó para la asignación, desarrollo y seguimiento de las actividades asignadas a los socios; el GoogleDrive (Google Inc, 1998) se utilizó para compartir la documentación generada; el Google Hungout (Google Inc, 1998) y Skype (Microsoft, 2015), para la realización de teleconferencias entre los equipos de trabajo; y la Wiki (Wiki.org, 2002) para hacer un repositorio de los informes académicos de cada tutoría orientada en las universidades. Resultados • En la plataforma Elgg participaron 145 docentes de matemáticas del departamento del Cauca. – 310 III. Pósteres • En la plataforma Elgg participaron 556 estudiantes de colegio del departamento del Cauca. • En la plataforma Elgg participaron 301 estudiantes de la Universidad del Cauca. • En la plataforma Moodle participaron al menos 104 estudiantes de colegio. • En la página de Google Sites de la Universidad del Cauca se programaron 1644 tutorías. Conclusiones En el proyecto Clavemat se logró la atención de los tres grupos focales, estudiantes de colegios, profesores de colegios y estudiantes universitarios, los cuales fueron beneficiados en el área de la educación matemática a través de herramientas TIC integradas al proyecto. La propuesta empleada en el proyecto Clavemat permite visualizar las posibilidades de integración y diferenciación de herramientas tecnológicas con distintas intenciones, pero convocadas para actuar en el interés de colaborar en el fortalecimiento del conocimiento de un grupo humano necesitado, como lo es la población educativa de América Latina. – 311 Memorias Congreso Internacional Didáctica de la Matemática. Una Mirada Epistemológica y Empírica Referencias Barrera, J. E., Burbano, M. F., Sandoval, J. K., Riascos , Y. O., y Solarte, M. F. (2014). Análisis y resultados del proyecto CLAVEMAT en el departamento del Cauca (Colombia). VII Conferencia Internacional Guide. Guatemala City: Guide Association. 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