Jorge Alexandre Moura Alves Vieira O erro construtivo: Uma experiência com alunos do 10º ano de escolaridade UMinho|2014 Jorge Alexandre Moura Alves Vieira O erro construtivo: Uma experiência com alunos do 10º ano de escolaridade Universidade do Minho Instituto de Educação setembro de 2014 Universidade do Minho Instituto de Educação Jorge Alexandre Moura Alves Vieira O erro construtivo: Uma experiência com alunos do 10º ano de escolaridade Relatório de Estágio Mestrado em Ensino de Matemática no 3º Ciclo do Ensino Básico e no Ensino Secundário Trabalho realizado sob a orientação da Doutora Maria Helena Silva de Sousa Martinho outubro de 2014 AGRADECIMENTOS Aos alunos da turma em estudo, à direção da escola e todos os seus professores, pelo tratamento que me prestaram, fazendo com que me sentisse em casa. Ao meu orientador e à minha supervisora, Mestre Paulo Correia e Doutora Helena Martinho, não só pelo conhecimento que me transmitiram, mas pela atenção, paciência e principalmente pela amizade que sempre me dedicaram. À minha professora de Psicologia, Doutora Susana Caires, cujos conselhos e orientações foram de inestimável valor para a elaboração deste relatório. Ao Nuno Castro, pelas conversas construtivas e por partilhar comigo esta magnífica experiência. Aos meus amigos amarantinos, que apesar de se encontrarem longe, estão sempre comigo. Aos meus amigos bracarenses, pela amizade que me dedicam e pelos momentos de descontração que partilhamos. À Filipa Barroso, ao Fernando Gomes e ao Nuno Martins, por tudo aquilo que representam para mim. À minha Mãe e ao meu Irmão, pois são as pessoas mais importantes da minha vida. Acima de tudo, PARA TI PAI! iii A realização deste mestrado foi apoiada financeiramente por fundos nacionais através da FCT – Fundação para a Ciência e Tecnologia no âmbito do Projeto LiDEs – a literacia das disciplinas escolares: Características e desafios para mais engagement e aprendizagem (FCOMP-01-0124-FEDER-041405 (Refª. FCT, EXPL/MHCCED/0645/2013)). O ERRO CONSTRUTIVO: UMA EXPERIÊNCIA COM ALUNOS DO 10º ANO DE ESCOLARIDADE Jorge Alexandre Moura Alves Vieira Mestrado em Ensino de Matemática no 3º ciclo do Ensino Básico e no Ensino Secundário Universidade do Minho, 2014 RESUMO Esta investigação refere-se a uma intervenção de ensino centrada na análise de erros como forma de promover a aprendizagem no estudo das funções, numa turma do 10º ano de escolaridade, pertencente a uma escola secundária com 3º ciclo do concelho de Barcelos. O estudo desenvolveu-se em torno de três objetivos: 1) Identificar os erros mais frequentes entre os alunos de uma turma do 10º ano, no estudo das funções; 2) Averiguar as causas subjacentes aos erros que cometem durante o estudo das funções; 3) Avaliar o impacto que a predisposição para a aprendizagem de cada aluno tem no respetivo desempenho a Matemática, no estudo das funções. O sucesso dos alunos não depende somente das suas capacidades cognitivas, uma condição necessária, mas não suficiente para explicar o seu sucesso ou insucesso. Os fatores emocionais, espelhados numa predisposição para aprender, têm influência no sucesso de cada aluno, sendo importante considerar-se uma interação entre fatores cognitivos e emocionais no processo de aprendizagem dos alunos. Desta forma, nesta investigação procura-se estabelecer uma relação entre a predisposição para a aprendizagem e o desempenho dos alunos na disciplina de Matemática, traduzido nos erros que cometem, no estudo das funções. No que diz respeito às estratégias de investigação e avaliação da ação, recorreu-se à análise de questionários, observação e análise das gravações das aulas e à análise de produções escritas realizadas pelos alunos antes e após a intervenção. Os resultados obtidos sugerem que os alunos sentiram imensas dificuldades na designada Álgebra processual e estrutural, bem como dificuldades relacionadas com a interpretação. Os resultados obtidos sugerem ainda que a predisposição de um aluno para a aprendizagem influencia positivamente no seu desempenho à disciplina de Matemática, verificando-se que está relacionada com a ocorrência dos designados erros construtivos. No sentido inverso, a não predisposição de um aluno para a aprendizagem influencia negativamente o seu desempenho à disciplina, podendo precipitar a ocorrência dos designados erros sistemáticos. v THE CONSTRUCTIVE ERROR: AN EXPERIMENT WITH STUDENTS IN 10TH GRADE Jorge Alexandre Moura Alves Vieira Master in Mathematics Teaching to the 3rd Cycle of Basic School and Secondary School University of Minho, 2014 ABSTRACT This research refers to a teaching intervention focused on error analysis as a way to promote learning in the study of functions in a 10th grade belonging to the County of Barcelos. The study was developed around three objectives: 1) Identify the most common mistakes among students in a 10th grade, in the study of functions; 2) Investigate the causes underlying the mistakes they make during the study of the functions; 3) Assess the impact that the predisposition for learning in each student has in their performance at Mathematics, in the study of functions. The success of students depends not only on their cognitive abilities, a necessary, but insufficient condition to explain its success or failure. Emotional factors, mirrored on the predisposition to learn, influence the success of each student, therefore it is important to consider an interaction between cognitive and emotional factors in the learning process of students. Thus, this research seeks to establish a relationship between the predisposition for learning and student achievement at Mathematics, translated on the mistakes they make, on the study of functions. Regarding the research strategies and evaluation of the action, it has recourse on the analysis of questionnaires, observation and analysis of recordings of lessons and analysis of written productions made by students before and after the intervention. The results suggest that students felt many difficulties in the designated procedural and structural Algebra, as well as difficulties related to interpretation. The results suggest that the predisposition of a student for learning positively influences their performance in the discipline of Mathematics, verifying that is related to the occurrence of designated constructive errors. Inversely, the non predisposition of a student for learning adversely affects its performance at the discipline and can precipitate the occurrence of the designated systematic errors. vii ÍNDICE DECLARAÇÃO ……………………………………………………………………………………………………. ii AGRADECIMENTOS ……………………………………………………………………………………………. iii RESUMO ………………………………………………………………………………………………………….. v ABSTRACT ………………………………………………………………………………………………………… vii ÍNDICE ………………….….……………………………………………………………………………………… ix ÍNDICE DE QUADROS ….……………………………………………………………………………………… xii ÍNDICE DE FIGURAS …………………………………………………………………………………………… xiii CAPÍTULO I – INTRODUÇÃO ………………………………………………………………………………… 1 1.1. Tema, pertinência e objetivos da investigação …………………………………………………… 1 1.2. Estrutura do relatório ……………………………………………………………………………………. 2 CAPÍTULO II – ENQUADRAMENTO TEÓRICO …………………………………………………………… 5 2.1. O processo de aprendizagem …………………………………………………………………………. 5 2.1.1. A perspetiva comportamentalista …………………………………………………………..... 5 2.1.2. A perspetiva cognitivista …………………………………………………………………………. 6 Aprendizagem significativa ………………………………………………………………………..... 8 Aprendizagem pela descoberta …………………………………………………………………..... 9 2.1.3. A perspetiva sociocultural ………………………………………………………………………. 10 2.1.4. Predisposição dos alunos para a aprendizagem ……………………………………….... 12 Autoeficácia ……………………………………………………………………………………………… 13 Ansiedade ………………………………………………………………………………………………… 15 2.1.5. O papel do erro no processo de ensino e aprendizagem ………………………………. 16 O uso do erro na sala de aula ………………………………………………..……………………. 18 Cargas emocionais provocadas pelo erro ……………………………………………………..... 20 2.2. O ensino e a aprendizagem da Álgebra ……………………………………………………………. 21 2.2.1. Recomendações para o ensino da Álgebra ………………………………………………… 23 Trabalho de grupo ……………………………………………………………………………………… 24 Novas tecnologias ……………………………………………………………………………………… 24 2.2.2. Dificuldades e erros cometidos pelos alunos na aprendizagem da Álgebra ………. 25 As dificuldades dos alunos na aprendizagem das funções …………………………………. 27 As diferentes categorias de erros ………………………………………………………………..... 29 ix CAPÍTULO III - INTERVENÇÃO PEDAGÓGICA …………………………………………………………… 35 3.1. Contexto da intervenção ………………………………………………………………………………… 35 3.1.1. Caracterização da escola ………………………………………………….……………………. 35 3.1.2. Caracterização da turma ……………………………………………………………………..... 37 3.2. Organização e descrição da intervenção …………………………………………………………… 38 3.3. Avaliação da intervenção ……………………………………………………………………………….. 39 3.3.1. Opções Metodológicas …………….…………………………………………………………..... 39 3.3.2. Recolha de dados …………………………….…………………………………………………… 40 Questionário …………………………………………………………………………………..………… 40 Teste diagnóstico …………………………………………………………………………………..….. 42 Ficha de avaliação (ficha por partes) ………………………………………………………..…… 42 Observação (participante) das aulas ……………………………………………………………… 43 3.3.3. Análise de dados ………….………………………………………………………………………. 44 CAPÍTULO IV - APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS …………………………………………………. 49 4.1. Predisposição dos alunos para a aprendizagem das funções ……………………………..... 49 4.1.1. Perceção perante a utilidade da Matemática ……….………………………………..…… 49 4.1.2. Ansiedade em momentos de avaliação de Matemática ……………………….…,,…… 52 4.1.3. Autoeficácia em relação à Matemática ………..…………..……………………………….. 53 4.1.4. Avaliação do nível de predisposição para a aprendizagem ………………….……...... 55 4.2. Erros cometidos na aprendizagem das funções ………………………………………….……... 56 4.2.1. Resultados do teste diagnóstico …….……………………………………………….……….. 57 4.2.2. Abordagem ao erro na sala de aula …………………………………………….……………. 65 Aula 3 ……………………………………………………………………………………………………… 66 Aula 4 ……………………………………………………………………………………………………… 68 4.2.3. Resultados da ficha por partes ………………………………………………………………… 70 CAPÍTULO V - CONCLUSÕES, IMPLICAÇÕES, RECOMENDAÇÕES E LIMITAÇÕES ………..... 83 5.1. Conclusões …………………………………………………………………………………………………. 83 5.1.1. Objetivo 1 - Identificar os erros mais frequentes entre os alunos de uma turma do 10º ano, no estudo das funções ……….…………….…………..……..……………………. 83 5.1.2. Objetivo 2 - Averiguar as causas subjacentes aos erros que cometem durante o estudo das funções ………………………………………………………………………..………..... x 84 5.1.3. Objetivo 3 - Avaliar o impacto que a predisposição para a aprendizagem de cada aluno tem no respetivo desempenho a Matemática, no estudo das funções ……....... 85 5.2. Implicações para o ensino e aprendizagem ………………………………………………………. 86 5.3. Limitações e recomendações …………………………………………………………………………. 87 BIBLIOGRAFIA …………………………………………………………………………………………………… 89 ANEXOS …………………………………………………………………………………………………………… 93 ANEXO I - Organização da intervenção pedagógica …………………………………………………… 95 ANEXO II - Pedido de autorização ao Diretor da Escola ……………………………………………… 99 ANEXO III - Pedido de autorização aos Encarregados de Educação ……………………………… 103 ANEXO IV - Questionário ……………………………………………………………………………….…….. 107 ANEXO V - Teste diagnóstico ………………………………………………………………………………... 115 ANEXO VI - Ficha por partes …………………………………………………………………………………. 121 xi ÍNDICE DE QUADROS Quadro 1 – Estádios de desenvolvimento cognitivo segundo Piaget ……………………………… 7 Quadro 2 – Taxionomia para o uso do erro em sala de aula ……………………………………….. 19 Quadro 3 – Categorização de erros de Hall ……………………………………………………………… 31 Quadro 4 – Categorização de erros de Socas …………………………………………………………… 32 Quadro 5 - Desempenho dos alunos da turma ao longo do ano letivo …………………………… 38 Quadro 6 – Categorização de erros a que se recorreu nesta investigação ……………………… 46 Quadro 7 – Perceção de cada aluno da turma perante a utilidade da Matemática …………. 51 Quadro 8 – Níveis de autoeficácia de cada aluno em relação à Matemática …………………… 55 Quadro 9 – Predisposição de cada aluno para a aprendizagem das funções ………………….. 56 Quadro 10 – Classificação das respostas dos alunos no teste diagnóstico …………………….. 57 Quadro 11 – Frequência absoluta de erros cometidos no teste diagnóstico (por nível de predisposição para a aprendizagem dos alunos) ………………………………….……. 64 Quadro 12 – Classificação das respostas dos alunos na ficha por partes ………………………. 70 Quadro 13 – Frequência absoluta de erros cometidos na ficha por partes (por nível de predisposição para a aprendizagem dos alunos) …………………………….…………. xii 82 ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1 – Esquema representativo da reciprocidade triádica de Bandura ………..…………… 13 Figura 2 – Esquema representativo do processo de seleção da amostra desta investigação. 45 Figura 3 – A opinião dos alunos acerca da importância da Matemática ………………………… 50 Figura 4 – Preferência dos alunos relativamente aos cursos do ensino superior ……………… 50 Figura 5 – Níveis de ansiedade dos alunos em momentos de avaliação em Matemática ..… 52 Figura 6 – Afetividade dos alunos com a Matemática ………………………………………………… 53 Figura 7 – Preferência dos alunos relativamente aos conteúdos da Matemática ………..……. 54 Figura 8 – Menor preferência dos alunos relativamente aos conteúdos da Matemática ….… 54 Figura 9 – Respostas dos alunos A1, A7 e A15 na alínea 1.2 …………………….……………….. 59 Figura 10 – Resposta do aluno A21 na alínea 2.1 …………………………………………………….. 59 Figura 11 – Resposta do aluno A18 na alínea 2.1 ……………………………………………….……. 60 Figura 12 – Cálculo auxiliar do aluno A5 na questão 3 …………………...…………………………. 60 Figura 13 – Cálculo auxiliar do aluno A8 na questão 3 ………………………………..….…………. 60 Figura 14 – Resposta do aluno A1 na questão 4 ………………………………………………….…… 61 Figura 15 – Resposta do aluno A21 na questão 4 …………………………………………………….. 62 Figura 16 – Resposta do aluno A11 na questão 4 …………........…………………………………… 62 Figura 17 – Resposta do aluno A17 na questão 4 ……..……………………………………………… 62 Figura 18 – Resposta do aluno A19 na questão 4 ………………………………..…………………… 63 Figura 19 – Resposta do aluno A1 na questão 5 …………………………………….………………… 63 Figura 20 – Resposta do aluno A8 na questão 5 ………………………………………………………. 64 Figura 21 – Resposta do aluno A10 na questão 5 ………………………………..…………………… 64 Figura 22 – Resposta do aluno A1 na alínea 1.1 ………………………………………..…………….. 71 Figura 23 – Resposta do aluno A18 na alínea 1.1 …………………………………………………….. 71 Figura 24 – Resposta do aluno A4 na alínea 1.2 ………………..……………………………….……. 72 Figura 25 – Resposta do aluno A9 na alínea 1.2 ………………………………………………………. 72 Figura 26 – Resposta do aluno A16 na alínea 1.2 …………………………….………………………. 72 Figura 27 – Resposta do aluno A20 na alínea 1.2 ………………………..…………………………… 73 Figura 28 – Resposta do aluno A1 na alínea 1.3 ………………..…………………………………….. 73 Figura 29 – Resposta do aluno A2 na alínea 1.3 …….………………………………………………… 73 Figura 30 – Resposta do aluno A4 na alínea 1.4 .……………………………………………………… 74 xiii Figura 31 – Resposta do aluno A13 na alínea 1.4 ………………………..…………………………… 74 Figura 32 – Resposta do aluno A1 na alínea 2.2 …………………………………………………….… 75 Figura 33 – Resposta do aluno A16 na alínea 2.2 …………………………………………….………. 75 Figura 34 – Resposta do aluno A10 na alínea 2.2 ………………………………..…………………… 75 Figura 35 – Resposta do aluno A5 na alínea 2.2 …………………………………..………………….. 75 Figura 36 – Resposta do aluno A4 na alínea 2.3 …………………………………………..………….. 76 Figura 37 – Resposta do aluno A5 na alínea 2.3 …………………………………………..…….……. 76 Figura 38 – Resposta do aluno A8 na alínea 2.3 ………………………………………………………. 77 Figura 39 – Resposta do aluno A1 na alínea 3.1 ………………..………………………….…………. 77 Figura 40 – Resposta do aluno A2 na alínea 3.1 ……………………….……………………………… 77 Figura 41 – Resposta do aluno A6 na alínea 3.1 ……………..……………………………………….. 78 Figura 42 – Resposta do aluno A7 na alínea 3.1 ….…………………………………………………… 78 Figura 43 – Resposta do aluno A4 na alínea 3.2 ….…………………………………………………… 79 Figura 44 – Resposta do aluno A15 na alínea 3.2 ……………………………..……………………… 79 Figura 45 – Resposta do aluno A7 na alínea 3.2 …………………………………………………….… 79 Figura 46 – Resposta do aluno A6 na alínea 4.1 ………………………………………………………. 80 Figura 47 – Resposta do aluno A13 na alínea 4.1 ………………………………..…………………… 80 Figura 48 – Resposta do aluno A7 na alínea 4.1 …………………………………..………………….. 80 Figura 49 – Resposta do aluno A9 na alínea 4.1 …………………………………..………………….. 81 Figura 50 – Resposta do aluno A7 na alínea 4.2 ….……………………………………………..……. 81 Figura 51 – Resposta do aluno A13 na alínea 4.2 ………………………………….…………………. 81 xiv CAPÍTULO I INTRODUÇÃO Neste capítulo é apresentado o tema, pertinência e objetivos da investigação para o ensino da Matemática. Por fim, é realizada uma breve descrição da estrutura do relatório. 1.1. Tema, pertinência e objetivos da investigação O estudo da Álgebra está fortemente ligado à manipulação simbólica e à resolução de equações. No entanto, esta temática da Matemática é muito mais do que isso. A Álgebra dá ênfase às relações entre quantidades, às formas de representar relações matemáticas e à análise de variação (NCTM, 2007). Atualmente, as ideias provenientes desta temática fundamentam o trabalho matemático nas mais diversas áreas, revelando-se importantes na vida adulta dos alunos, quer no trabalho, quer na preparação para o ensino superior (idem, 2007). Desta forma, é essencial que todos os alunos aprendam Álgebra (idem, 2007). No entanto, os alunos costumam ter imensas dificuldades na aprendizagem da Álgebra. Os alunos são uma montra fortemente heterogénea, sendo provenientes de diferentes meios culturais, classes sociais ou religiões. Existirão sempre diferenças nas formas de raciocinar dos alunos, pelo que as dificuldades sentidas por cada um serão, com certeza, diferentes entre si e, desta forma, torna-se fundamental que o professor de Matemática tenha conhecimento das mesmas. A análise das respostas dos alunos é uma das formas utilizadas para conhecer as dificuldades sentidas pelos alunos. Além de ser uma metodologia de investigação, pode ser encarada como uma metodologia de ensino quando aplicada na sala de aula (Cury, 2007). Um dos princípios estruturantes desta metodologia de ensino é a conceção do erro como uma hipótese integrante da construção do conhecimento pelo aluno, suscitando uma ampliação dos aspetos formativos da aprendizagem (Pinto, 2000). Tal como as metodologias de ensino, as teorias da aprendizagem foram-se desenvolvendo ao longo do tempo, evoluindo de perspetiva para perspetiva. Desde a comportamentalista de Pavlov, Thorndike ou Skinner, passando pela cognitivista de Piaget, Ausubel ou Bruner até à sociocultural de Vygotsky, o modo de encarar o processo de aprendizagem foi-se alterando. Um aspeto que vai ganhando preponderância nestas teorias é o da predisposição do aluno para a aprendizagem. Assim, para que um aluno aprenda um determinado conteúdo de forma significativa é necessário que este esteja predisposto para tal (Ausubel, 2003). 1 Em suma, o sucesso dos alunos não depende somente das suas capacidades cognitivas, uma condição necessária, mas não suficiente para explicar o seu sucesso ou insucesso (Bandura, 1993). Os fatores emocionais, espelhados numa predisposição para aprender, têm influência no sucesso de cada aluno, sendo importante considerar-se uma interação entre fatores cognitivos e emocionais no processo de aprendizagem dos alunos. Por outras palavras, a relação entre a predisposição do aluno para a aprendizagem e o conhecimento que este demonstra possuir é evidente, pelo que o seu estudo constitui a principal motivação e pertinência desta investigação. Desta forma, estabeleceram-se os três seguintes objetivos gerais: 1) Identificar os erros mais frequentes entre os alunos de uma turma do 10º ano, no estudo das funções; 2) Averiguar as causas subjacentes aos erros que cometem durante o estudo das funções; 3) Avaliar o impacto que a predisposição para a aprendizagem de cada aluno tem no respetivo desempenho a Matemática, no estudo das funções. 1.2. Estrutura do relatório O relatório de estágio está organizado em cinco capítulos. No Capítulo I, Introdução, é apresentado o tema, pertinência e objetivos da investigação. No Capítulo II, Enquadramento teórico, é justificada a relevância do projeto, tendo em conta a literatura. Neste capítulo serão analisadas as diferentes perspetivas de aprendizagem, destacando-se o papel dos fatores emocionais no mesmo e o papel do erro como estratégia didática. De igual forma, serão destacadas a importância da Álgebra, as recomendações do Ministério da Educação para o seu ensino e as dificuldades por eles sentidas no seu estudo. No Capítulo III, Intervenção pedagógica, são apresentados o contexto, descrição e avaliação da intervenção pedagógica. Neste capítulo é descrito o contexto em que ocorreu a intervenção, sua organização e estratégias de avaliação. No Capítulo IV, Apresentação dos resultados, são apresentados os resultados da intervenção de ensino. São apresentadas as produções escritas dos alunos, bem como algumas abordagens realizadas ao erro em sala de aula. Por fim, no Capítulo V, Conclusões, Implicações, Recomendações e Limitações, apresentam-se e discutem-se as principais conclusões do estudo com vista a responder aos 2 objetivos que suportaram este estudo. Também são feitas referências às limitações deste estudo e são apresentadas algumas recomendações para estudos futuros. 3 CAPÍTULO II ENQUADRAMENTO TEÓRICO Este capítulo foi estruturado em duas secções. Na primeira, serão analisadas as diferentes perspetivas de aprendizagem e desenvolvimento do indivíduo. Serão destacados os fatores emocionais, espelhados na predisposição para a aprendizagem, fundamentais para desencadear o processo de aprendizagem. De igual forma, será destacado o papel do erro como estratégia didática. Na segunda secção, é destacado o papel da Álgebra para o desenvolvimento do indivíduo e as recomendações do Ministério da Educação para o seu ensino. Nesta secção, destacam-se, também, as dificuldades dos alunos em Álgebra, sendo salientada a importância do seu estudo e respetivas origens. 2.1. O processo de aprendizagem Com o tempo, foram aparecendo várias definições de aprendizagem. Uma que é bem aceite na Psicologia é a definição proposta por Kimble (1961): a aprendizagem ocorre no comportamento de um indivíduo através da ação (ou prática), sendo que esta mudança é relativamente permanente e estável. Assim, se um indivíduo aprende, implica a existência de uma mudança, após uma experiência que o mesmo tenha vivido. Desta forma, a aprendizagem pressupõe uma interação entre o sujeito, os seus comportamentos e o seu contexto de vida. Vários autores estudaram o processo de aprendizagem das crianças (e adolescentes). Ao longo do tempo, várias perspetivas foram aparecendo, tal como Watson numa perspetiva comportamentalista, Piaget numa perspetiva experimental, Ausubel numa perspetiva de aprendizagem significativa, Bruner enaltecendo a aprendizagem pela descoberta e Vygotsky numa perspetiva sociocultural (Ponte & Serrazina, 2000). Este capítulo começa por abordar diferentes perspetivas da aprendizagem, bem como o contributo de cada uma delas para o processo de ensino e aprendizagem. São referidas as perspetivas comportamentalista, cognitivista e sociocultural. 2.1.1. A perspetiva comportamentalista O comportamentalismo constitui uma importante corrente de investigação em Psicologia da Aprendizagem, particularmente ativa na primeira metade do século XX. Esta corrente teve a sua origem com Watson e foi aprofundada por Thorndike e Skinner, defendendo que “eram os 5 comportamentos e não a experiência que deviam ser estudados e analisados” (Ponte & Serrazina, 2000, p. 85). O comportamentalismo defende que a aprendizagem resulta da relação que se estabelece entre um estímulo e uma resposta. Esta corrente não considerou quaisquer estados mentais que não pudessem ser observados ou quantificados (idem, 2000). Os comportamentalistas baseiam-se nas respostas (comportamentos) dos indivíduos, defendendo que a aprendizagem é um processo mecânico, regido pela perda ou fortalecimento de conexões entre estímulos e respostas (Sprinthall & Collins, 1999). Neste processo, os indivíduos assumem um papel passivo, aprendendo através de mecanismos associativos devidamente pensados e estruturados. Existem duas teorias comportamentalistas de relevo: o condicionamento clássico e o condicionamento operante. O condicionamento clássico, introduzido por Ivan Pavlov e John Watson, tem como objetivo ajudar o indivíduo a aprender através de um condicionamento. Quer isto dizer, que é uma aprendizagem involuntária e adquirida através da associação entre estímulos e uma dada resposta (Sprinthall & Collins, 1999). O condicionamento operante foi introduzido por Skinner e Thorndike e considera que as consequências de um comportamento podem influenciar a probabilidade de este ocorrer novamente (Sprinthall & Collins, 1999). O comportamentalismo é atualmente bastante criticado pois “não é um bom modelo para considerar a aprendizagem de capacidades cognitivas mais complexas, atitudes e valores” (Ponte & Serrazina, 2000, p. 86). 2.1.2. A perspetiva cognitivista As perspetivas cognitivistas opõem-se às perspetivas comportamentalistas e criticam o facto de estas considerarem o processo de aprendizagem do ser humano de forma bastante elementar, ao ponto de ser comparável com o dos restantes animais. As perspetivas comportamentalistas, não permitem explicar comportamentos e aprendizagens tão complexas como o comportamento imitativo, a criatividade e muitos outros aspetos do comportamento humano que ultrapassam as possibilidades de desenvolvimento dos animais. Os cognitivistas veem a aprendizagem como uma reorganização de perceções. Muito do trabalho em teorias cognitivistas tem por base os estudos de Piaget (idem, 2000, p. 86). A teoria de Piaget considera que o processo de desenvolvimento do indivíduo se faz através de estádios distintos e por esta razão é denominada de teoria dos estádios. A identificação de diferentes estádios de desenvolvimento levou Piaget a defender que a 6 inteligência muda profundamente ao longo do tempo. Desta forma, a cognição é um “processo ativo e interativo, isto é, um processo permanente de avanços e recuos em que a pessoa afeta o meio e o meio afeta a pessoa” (idem, 2000, p. 86). Piaget, após cuidadosas observações das crianças em seus ambientes naturais, começou a encontrar sistemas consistentes dentro de certas faixas etárias, definindo assim quatro estádios principais (Quadro 1). Quadro 1 – Estádios de desenvolvimento cognitivo segundo Piaget (adaptado de Sprinthall & Sprinthall, 1993) Idades Estádios 0-2 Sensório-motor 2-7 Intuitivo ou pré-operatório 7-11 Operações concretas 11-16 Operações formais Piaget considera que a mudança de estádio na criança ocorre pela ordem acima proposta. No entanto, considera que o período de tempo que um dado estádio compreende pode variar e que os períodos de transição entre estádios são mais longos e flexíveis do que o previsto e, desta forma, menos abruptos. Embora as características modais de cada estádio específico permaneçam como esquema dominante, elementos cognitivos de estádios anteriores e posteriores manifestam-se mais do que o previsto (Sprinthall & Sprinthall, 1993). Na perspetiva de Piaget, em qualquer dos estádios o desenvolvimento cognitivo depende da ação, ou seja, para ocorrer aprendizagem, a criança precisa envolver-se em atividades que sejam consideradas como adequadas (idem, 1993). Nesta investigação, os alunos em estudo têm idades compreendidas entre os 15 e os 18 anos. Embora o período de tempo que cada estádio de Piaget compreende possa variar, estes alunos encontram-se, supostamente, no estádio das operações formais. Piaget considera que neste estádio, o adolescente é capaz de refletir sobre o seu próprio pensamento e sobre o pensamento dos outros (idem, 1993). Esta característica, a metacognição ou pensamento alargado, permite ao adolescente “tomar consciência da variedade de estratégias de aprendizagem que poderão ser utilizadas”, o que significa que “as oportunidades de autocorreção a nível da resolução de problemas são muito maiores” (idem, 1993, p. 112). Relacionado com a metacognição, Piaget sugere que o pensamento perspetivista é outra característica deste estádio. O adolescente consciencializa-se “sobre o facto de pessoas 7 diferentes terem pensamentos diferentes sobre a mesma ideia ou situação”, desenvolvendo-se assim, “uma forma de relativismo” (idem, 1993, p. 113). Piaget considera que o processo de aprendizagem depende da “capacidade de criar, manter e modificar representações internas de situações experimentadas no ambiente” (Ponte & Serrazina, 2000, p. 88). As representações internas são denominadas de esquemas e “são construídas por padrões muito complexos envolvendo reconhecimento, compreensão, ação associada e reação emocional” (idem, 2000, p. 88). Desta forma, a aprendizagem pode definirse como a “aquisição de novos esquemas e a sua modificação em resposta a novas necessidades” (idem, 2000, p. 88). Piaget afirma que o processo pelo qual os esquemas são mudados, a adaptação, é composto por dois aspetos complementares, assimilação e acomodação. Assim, perante uma nova experiência, a criança constrói uma representação interna (ou imagem mental), reorganizando, desta forma, os conteúdos da mente, integrando-a nos conhecimentos que já possui (idem, 2000, p. 88). Como resposta a uma nova situação, a assimilação possibilita a utilização de um esquema já existente e a acomodação modifica o próprio esquema, criando, a partir dele, um outro. O mecanismo de mudança designa-se por equilibração. Piaget considera que por alguma razão, podem ocorrer situações em que uma ação realizada com base num esquema foi inadequada, conduzindo a um estado de desequilíbrio em que os novos elementos desestabilizam o denominado padrão de compreensão. Perante uma situação deste género a criança pode escolher entre modificar o esquema, ignorar a informação, ou mesmo viver sem resolver o conflito (idem, 2000, p. 89). Aprendizagem significativa Na perspetiva de Ausubel (2003), a aprendizagem é um processo que envolve a interação de nova informação com o conhecimento que o indivíduo já possui. A este processo, Ausubel denomina por aprendizagem significativa. Se a nova informação não tiver ligação com os conceitos relevantes que o aluno já possui, ocorre aquilo que Ausubel denomina por aprendizagem mecânica. Desta forma, o aluno limita-se a decorar conteúdos, os quais esquece após a avaliação (Ausubel, 2003). Para Ausubel a essência da aprendizagem significativa reside no facto de que as ideias expressas simbolicamente são relacionadas com as informações previamente 8 adquiridas pelos alunos através de uma relação não arbitrária e substantiva. Isto é, as ideias são relacionadas com algum aspeto relevante existente na estrutura cognitiva do aluno, como por exemplo, uma imagem, um símbolo, um conceito ou uma proposição. (Ponte & Serrazina, 2000, p. 90) Assim, a aprendizagem significativa ocorre quando novos conceitos, ideias ou proposições interagem com outros conhecimentos relevantes e disponíveis na estrutura cognitiva do aluno, sendo assimilados, contribuindo, desta forma, para a sua elaboração e estabilidade (Ausubel, 2003). Ausubel considera que para ocorrer aprendizagem significativa é necessário que o aluno manifeste disposição para relacionar os novos conceitos, de forma não arbitrária, com a sua estrutura cognitiva e que esses novos conceitos sejam potencialmente significativos. A escolha da tarefa é também relevante para que o aluno aprenda de forma significativa. O aluno pode até estar disposto a aprender um determinado conceito, mas se a tarefa de aprendizagem não for potencialmente significativa, então não ocorrerá aprendizagem significativa (Ponte & Serrazina, 2000). Como estratégia para manipular a estrutura cognitiva dos alunos, Ausubel recomenda o uso de “pontes cognitivas” que façam a ligação entre o que o aluno já sabe e o que vai aprender. Estas “pontes cognitivas” seriam por exemplo, uma revisão dos conceitos considerados como pré-requisitos para os conceitos que a seguir seriam lecionados (Ausubel, 2003). Desta forma, Ausubel considera, na sua teoria, que no ensino é fundamental “especificar como as principais ideias estão interligadas e relacionadas com o que os alunos já sabem” (Ponte & Serrazina, 2000, p. 93). Aprendizagem pela descoberta Bruner considera que a aprendizagem “faz-se a partir de problemas que se levantam, expectativas que se criam, hipóteses que se formulam e verificam, descobertas que se fazem” (Ponte & Serrazina, 2000, p. 93). Desta forma, considera que através de uma aprendizagem pela descoberta, os próprios alunos “constroem conexões de forma que o conhecimento relevante se torna disponível para a resolução de problemas” (idem, 2000, p. 93). Bruner (1999) considera, no entanto, que é necessário considerar os fatores culturais, motivacionais e pessoais que afetam o desejo de aprender. Na sua teoria da educação, Bruner (1999) considera quatro elementos fundamentais: motivação, estrutura, sequência e reforço. 9 Em relação ao primeiro elemento, a motivação, Bruner (1999) salienta a motivação intrínseca. Por exemplo, a curiosidade do aluno num determinado conteúdo é um bom exemplo de motivação intrínseca. Não coloca de parte a motivação extrínseca (reforço por parte do professor, pais, etc.), mas defende que esta tem apenas um efeito transitório, “importante sobretudo para iniciar a ação” (Ponte & Serrazina, 2000, p. 93). Para Bruner, os professores devem facilitar e regular o processo de aprendizagem dos seus alunos, explorando as suas motivações intrínsecas na sala de aula (idem, 2000). Esta exploração, a ser realizada pelo professor envolve três fases: ativação, manutenção e orientação (Bruner, 1999). Por exemplo, através da atribuição de uma tarefa (nem demasiado fácil, nem demasiado difícil), será possível ao professor recorrer à motivação intrínseca (curiosidade) dos alunos, ativando a exploração. A manutenção consiste em assegurar ao aluno que a tarefa não terá, para ele, efeitos negativos, logo frustrantes. A orientação consiste no dever de o professor dar ao aluno a conhecer o objetivo da tarefa e em que patamar da mesma se encontra (Bruner, 1999; Ponte & Serrazina, 2000). O segundo elemento, a estrutura, diz respeito à melhor organização possível dos conteúdos, para que possa ser transmitido e compreendido por todos os alunos. Em suma, qualquer conteúdo “pode ser apresentado de modo suficientemente simples para que determinado aluno possa compreendê-lo de forma reconhecível” (Bruner, 1999, p. 66). O terceiro elemento, a sequência, diz respeito à ordem em que os conteúdos são transmitidos aos alunos, facilitando a compreensão dos mesmos pelos alunos. A sequência segundo a qual o aluno encontra os conteúdos “afeta a dificuldade que terá em atingir o seu domínio” (Bruner, 1999, p. 71). O quarto e último elemento da teoria de Bruner é o reforço. Segundo Ponte e Serrazina (2000), para que o aluno “possa atingir a mestria num problema, é necessário receber feedback sobre o que se está a fazer” (p. 95), devendo ser dado na altura certa e de forma clara. 2.1.3. A perspetiva sociocultural Para Vygotsky, o processo de aprendizagem é um processo mediado. Desta forma, de processo simples de estímulo-resposta, passa a ser reconhecido como um processo mais complexo, neste caso, mediado, onde são distinguidos dois elementos: os instrumentos e os signos (Ponte & Serrazina, 2000). Os instrumentos são elementos externos ao indivíduo e os signos são elementos que representam objetos, acontecimentos ou situações. Por exemplo, a 10 palavra carro é associada a um objeto concreto que possui certas características: é usado para o transporte de pessoas, tem rodas, faróis, etc. Neste caso, a palavra carro é o signo. Desta forma, os signos “são ferramentas que intervêm nos processos psicológicos e não nas ações concretas como os instrumentos” (idem, 2000). Vygotsky salienta que todos os processos mentais superiores que caracterizam o pensamento humano são todos eles “mediados por sistemas simbólicos” (idem, 2000, p. 96). Segundo Ponte e Serrazina (2000), esta capacidade de lidar com representações que substituem o próprio real possibilita a cada indivíduo a libertação do espaço e do tempo presentes e o estabelecimento de relações mentais, ou seja, na ausência dos objetos propriamente ditos, é capaz de “imaginar, fazer planos e ter intenções” (p. 97). Vygotsky acrescenta que é o grupo cultural onde o indivíduo está inserido permite-lhe compreender e organizar o real, fornecendo ao mesmo “instrumentos psicológicos que estabelecem a mediação entre ele e o mundo” (idem, 2000, p. 97). As perspetivas referidas até aqui centravam a sua atenção no indivíduo. Por exemplo, Piaget considera que a cultura tem um papel secundário no processo de aprendizagem, podendo apenas acelerar ou retardar o mesmo (idem, 2000). Segundo Ponte e Serrazina (2000), a aprendizagem ocorre também em contextos que envolvem outras pessoas (família, professores, amigos, etc.), ou seja, é um conjunto de processos influenciados pelos contextos onde tem lugar. Vygotsky defende que a cultura influencia sobremaneira cada situação de aprendizagem. Em particular, quando um aluno ingressa no 1º ciclo do ensino básico, já possui alguns conhecimentos e noções sobre as diversas áreas do saber, não sendo portanto uma “tábua rasa”. Um facto empiricamente estabelecido é que os conteúdos ou conceitos inerentes ao processo de aprendizagem devem estar em conformidade com o nível de desenvolvimento da criança. Por exemplo, é estabelecido que o ideal seria iniciar-se o ensino da leitura, escrita ou aritmética numa determinada faixa etária. Vygotsky (1991) aponta para o fato de que não nos devemos limitar meramente “à determinação de níveis de desenvolvimento, se o que queremos é descobrir as relações reais entre o processo de desenvolvimento e a capacidade de aprendizagem” (p. 57). Vygotsky defende que devem ser considerados dois níveis de desenvolvimento, o real e o potencial (idem, 1991). 11 Quando há uma referência ao desenvolvimento de uma criança, normalmente são levadas em conta apenas as tarefas que ela é capaz de realizar sozinha. Vygotsky considera que esta capacidade de realizar tarefas de forma independente é designada por “nível de desenvolvimento real” (idem, 2000, p. 97). Vygotsky salienta que para se compreender adequadamente o desenvolvimento, deve ser considerado um outro nível, o de desenvolvimento potencial. Neste nível é contemplada a capacidade da criança em “realizar tarefas com a ajuda de adultos ou de colegas mais capazes” (idem, 2000, p. 97). Desta forma, é de se esperar um melhor desempenho de uma criança na realização de uma tarefa após esta observar um outro aluno mais experiente (na mesma tarefa), do que se a tentar realizar sozinha. Desta forma, Vygotsky define a zona de desenvolvimento proximal como a distância entre estes dois níveis (real e potencial). Por outras palavras, a zona de desenvolvimento proximal engloba “funções que ainda não amadureceram, mas que estão em processo de maturação”, ou seja, funções que irão amadurecer, mas que presentemente se encontram em “estado embrionário” (Vygotsky, 1991, p. 58). Uma das principais vantagens da aprendizagem na escola é que “cria uma zona de desenvolvimento proximal” (Ponte & Serrazina, 2000, p. 98). Com o apoio dos colegas mais experimentados ou do professor, o aluno “consegue ter um desempenho de ordem superior, progredindo no seu desenvolvimento”, pelo que a sua aprendizagem tem lugar através da atividade mediada pelo grupo onde este está inserido (idem, 2000, p. 98). Desta forma, a interação social é um aspeto central na teoria de Vygosky (idem, 2000). 2.1.4. Predisposição dos alunos para a aprendizagem À medida que as diversas teorias da aprendizagem foram evoluindo, um aspeto que vai ganhando relevância no processo de aprendizagem é a predisposição do aluno para aprender. Bruner (1999) na sua teoria da educação e Ausubel (2003) na sua perspetiva de aprendizagem significativa consideram que para o aluno aprender é necessário que esteja motivado e predisposto para tal, considerando que estes assumem um papel fundamental no processo de aprendizagem. Segundo Chacón (2000), essa predisposição determina as intenções pessoais e afeta o comportamento do indivíduo, constituindo o que a autora denominou por “atitude”, reconhecendo-lhe três componentes distintas: a cognitiva, que se manifesta nas crenças 12 subjacentes à dita atitude; a afetiva, que se manifesta através de sentimentos de aceitação ou rejeição perante uma determinada atividade; e a intencional ou de tendência para um certo tipo de comportamento. Chacón (2000) considera que a definição de atitude é válida para qualquer tipo de atividade. No entanto, numa atividade relacionada com a Matemática, McLeod (1989, citado por Chacón, 2000) considera ser possível avaliar as atitudes dos alunos relativamente à disciplina se forem consideradas as seguintes componentes específicas: perceção do aluno perante a utilidade da Matemática; autoeficácia do aluno perante a Matemática; perceção da Matemática do ponto de vista dos colegas, pais e professores do aluno; e a ansiedade. De seguida, serão desenvolvidas a autoeficácia e a ansiedade, pelo motivo de estas componentes poderem suscitar maiores dúvidas ao leitor. Autoeficácia Albert Bandura dedicou nos seus estudos especial atenção às variáveis mediadoras da aprendizagem. A teoria social cognitiva de Bandura considera que o indivíduo não é apenas conduzido por impulsos internos nem apenas moldado ou controlado por estímulos externos. Ao invés, Bandura considera “um modelo de reciprocidade triádica, no qual o comportamento, fatores cognitivos, o meio onde o indivíduo está inserido e ainda fatores pessoais operam entre si de forma bidirecional” (1989, p. 2). Figura 1 – Esquema representativo da reciprocidade triádica de Bandura (1997). Bandura denominou este modelo por “teoria social cognitiva”, no qual são contempladas características de todas as perspetivas de aprendizagem acima referidas, comportamentalista, 13 cognitivista e sociocultural. Bandura considera que este modelo triádico permite ao indivíduo exercer algum controle sobre as suas ações. Na teoria social cognitiva, o indivíduo é o principal agente do seu desenvolvimento, adaptação e mudança. O indivíduo, por conta das suas capacidades, “possui um sistema que o possibilita agir intencionalmente em direção a fins específicos, elaborar planos de ação, antecipar possíveis resultados, avaliar e replanear as suas ações” (Azzy & Polydoro, 2006, p. 17). Esta teoria é na sua essência, um conjunto dos constructos teóricos que Bandura formulou para explicar o comportamento humano, entre os quais, a autoeficácia. Bandura considera que a autoeficácia tem um papel preponderante como mediador da aprendizagem. A autoeficácia refere-se às “convicções de alguém relativamente à sua capacidade em organizar e executar certas realizações” (Bandura, 1997, p. 3). Desta forma, a autoeficácia não está relacionada com o que o indivíduo consegue fazer, mas com aquilo que ele julga que consegue fazer com as capacidades que pensa ter, em determinadas circunstâncias (idem, 1997). O mesmo autor (1997) defende que a autoeficácia de um aluno afeta a sua motivação, podendo variar consoante a atividade. Cada indivíduo constrói a sua autoeficácia (ou autoconfiança) nos mais variados domínios a partir da interpretação da informação que resulta de quatro fontes: a experiência direta, a experiência vicária, a persuasão social e estados físicos e emocionais (idem, 1997). A experiência direta é a fonte de informação mais importante, pois deriva diretamente da realização do indivíduo. As informações obtidas por meio da observação e comparação com modelos sociais constituem a segunda fonte de autoeficácia. A perceção que o indivíduo tem da sua autoeficácia é, também, influenciada socialmente através de fontes significativas (professores, pais, comunicação social, etc.), ou seja, através do feedback sobre as suas atividades. A outra fonte de informação diz respeito à perceção dos estados físicos e emocionais, tais como a ansiedade, stress, alegria, bem-estar, etc., podendo ocorrer antes ou durante a atividade (idem, 1997). A autoeficácia opera, desta forma, como um dos elementos reguladores da motivação, afeto e até da ação humana, influenciando as decisões que se tomam, o empenho e persistência aplicados em cada atividade e o sentimento que se tem na sua realização (Azzy & Polydoro, 2006). 14 Em suma, Bandura (1993) defende a ideia de que o sucesso dos alunos não depende somente das suas capacidades cognitivas ou do meio onde estão inseridos e que a capacidade cognitiva de cada um é uma condição necessária, mas não suficiente para explicar o sucesso (ou insucesso) dos alunos. Desta forma, é imperativo considerar-se a interação entre cognição, motivação e afeto, que apesar de distintos, são inseparáveis, tendo influência uns sobre os outros. Ansiedade Para a maioria dos alunos, a educação escolar provoca um certo nível de ansiedade, que em determinada “dosagem”, pode aumentar a atividade do aluno, facilitando a sua aprendizagem. No entanto, quando ocorre ansiedade em níveis excessivos, pode ocorrer um bloqueio das capacidades naturais e predisposição para aprender por parte do aluno, produzindo uma desorganização das suas respostas cognitivas, dificultando, por exemplo, a resolução de uma tarefa (Dinis, 2003). A autoeficácia está fortemente ligada ao desempenho dos alunos nos testes de avaliação. Os níveis de ansiedade que muitas vezes afetam o desempenho dos alunos estão diretamente ligados às tarefas que o aluno julga que é capaz de realizar. Se os alunos se considerarem capazes de obterem resultados positivos, os níveis de ansiedade serão obrigatoriamente menores. Assim, o desempenho dos alunos nos testes, por diversas vezes, “não é consentâneo com a actividade desenvolvida pelo aluno na sala de aula” (idem, 2003, p. 26). Os alunos que manifestam mais dificuldades na aprendizagem em Matemática apresentam, normalmente, maiores níveis de ansiedade, o que representa, na generalidade, um baixo nível de autoeficácia. Este facto é, muitas vezes, consequência de “pressão por parte dos pais que colocam expectativas elevadas, às quais têm dificuldades em corresponder, também pelo desinteresse na actividade escolar, ou pela própria fase de crescimento que atravessam, a adolescência” (idem, 2003, p. 26). Estes fatores afetam negativamente o desempenho dos alunos nos testes, criando “uma tensão interna com reflexos na disciplina” (idem, 2003, p. 26). 15 2.1.5. O papel do erro no processo de ensino e aprendizagem A expectativa de qualquer escola, é a de que o aluno tenha sucesso. Segundo Rosso e Berti (2010), apesar de frequentemente se associar uma resposta correta ao sucesso do aluno e uma resposta errada ao seu fracasso, esta dicotomia não implica a existência da compreensão dos conceitos envolvidos ou da aplicação dos mesmos ao quotidiano dos alunos. É comum que a classificação de um aluno espelhe o seu sucesso, mas uma boa classificação, nem sempre representa que o mesmo adquiriu o conhecimento que era pretendido. Muitos professores ainda consideram o “erro” como um passo atrás no processo de aprendizagem e, muitas vezes, inaceitável por parte dos alunos. No entanto, o “erro” deve ser visto como um passo necessário para o desenvolvimento de cada aluno. Como diz a sabedoria popular, “é com os erros que se aprende”. A definição da palavra “erro” que consta no dicionário da língua portuguesa sugere que se trata de uma opinião ou julgamento que é contrário à verdade. Por outras palavras, o “erro” é uma ideia que tem origem no contexto da existência de um padrão que é considerado correto. No entanto, Ponte e Serrazina (2000) consideram que os “erros” dos alunos podem revelar-se tão importantes como as suas respostas corretas. A análise dos “erros” cometidos pelos alunos permite ao professor aperceber-se das dificuldades por eles sentidas e do caminho a seguir para as contrariar, podendo tirar conclusões sobre o que sabem e sobre o que não sabem (idem, 2000). Relativamente à Matemática, vários professores desta disciplina costumam recorrer a metodologias que enfatizam a sobrecarga de fórmulas, regras e uma quantidade de exercícios sem contexto, encorajando a mecanização de processos, em detrimento do desenvolvimento da criatividade e curiosidade do aluno, levando-o a acreditar que a Matemática é uma ciência “acabada” e que não pode contestar os seus resultados, ou escolher diferentes caminhos para os alcançar (Freire, 1987). Tendo em vista um maior desenvolvimento intelectual dos alunos, surge a necessidade de implementar uma metodologia alternativa. Piaget e Vygotsky, investigadores que deram um forte contributo à educação matemática, consideram que essa mudança pode ser iniciada com uma análise profunda aos erros cometidos pelos alunos na disciplina. Na teoria construtivista, defendida por Piaget e Vygotsky, entre outros, o que se “erra” não deve ser considerado como o oposto do que se “acerta”, devendo ser valorizadas a invenção, a investigação, a tentativa, a criatividade e a curiosidade do aluno no seu processo de 16 aprendizagem. Estes autores consideram que o “erro” é parte integrante e natural neste processo. Inhelder e Cellérier (1992) consideram que um erro corrigido pode ter mais valor que uma resolução imediata, pelo que a partir da sua análise podem surgir novos conhecimentos. Assim, o “erro” é um elemento valioso no processo de ensino e aprendizagem, permitindo ao professor conhecer o nível de desenvolvimento cognitivo do aluno e provocando, ao mesmo tempo, uma contradição cognitiva interna no aluno que o induz a uma reorganização estrutural do pensamento, reorientando-o para a resposta que é aceite como correta (Botelho et al, 2006). Assim, deve ser visto de um modo positivo no processo de aprendizagem dos alunos, auxiliandoos a progredir. Para tal, é fundamental que os alunos se apercebam do erro cometido, devendo a resposta correta ser construída a partir da resposta errada (Ponte & Serrazina, 2000). Desta forma, os “erros” não traduzem sempre uma falta de competência cognitiva, isto é, uma falta de conhecimentos ou de trabalho por parte dos alunos, podendo ser um elemento de informação sobre as conceções que um aluno tem, no imediato, relativamente a um determinado conceito (idem, 2000). Aliás, muitos dos erros cometidos devem-se ao facto de que a Matemática abordada na sala de aula não tem qualquer significado para os alunos e resultam de conceções erradas que formaram sobre determinados conceitos (idem, 2000). Silva (2008) considera que um docente de Matemática deve encarar os “erros” cometidos pelos alunos de duas maneiras distintas: a primeira, na hora de classificar, pelo rigor e exatidão inerentes à Matemática enquanto ciência; a segunda, na sala de aula, onde o “erro” deve ser considerado como parte do processo de aprendizagem. Consequentemente, a atitude do professor em relação ao “erro” passa a ser investigativa, ou seja, procura compreender as decisões tomadas pelos alunos na resolução das tarefas. Por exemplo, procura compreender o que levou um determinado aluno a optar por esta ou aquela estratégia na resolução de uma tarefa e a que conceitos recorreu na sua realização. Paralelamente, Davis e Espósito (1990) consideram que o “erro” assume um papel de extrema importância no processo de construção do conhecimento. Face a uma situaçãoproblema, por exemplo numa tarefa da disciplina de Matemática, o aluno adota uma estratégia para o resolver, pelo que a mesma envolve noções do objetivo a ser alcançado e dos meios ou procedimentos a que recorrerá para o atingir (idem, 1990). O nível estrutural (ou cognitivo) de cada aluno limita o seu raio de ação quer na assimilação do objetivo do problema, quer nos procedimentos que lhe é possível recorrer. No entanto, dentro destes limites, cabe ao aluno adotar uma estratégia, que no seu parecer é a melhor para resolver a tarefa (idem, 1990). 17 Perante este quadro, duas situações podem ocorrer: o aluno acerta ou erra na solução da tarefa. Se acerta, cabe ao professor atribuir-lhe tarefas mais desafiantes para que possa atingir novos patamares cognitivos. E se errar, que significado pode ter esse erro? Davis e Espósito (1990) consideram três possíveis significados para a ocorrência do “erro”: (1) o aluno possui a estrutura de pensamento necessária para a tarefa, mas selecionou procedimentos inadequados para a tarefa. Este tipo de erro não está relacionado com a construção de conhecimentos mas com o seu aprimoramento, dependendo, assim, unicamente do próprio aluno; (2) o aluno ainda não possui um nível estrutural suficiente para resolver a tarefa, denotando dificuldades na compreensão da tarefa e consequentemente na seleção de procedimentos para a sua resolução. Neste tipo de erro, o aluno apercebe-se que existem lacunas ou “desequilíbrios” na sua estrutura cognitiva, pelo que é obrigado a encontrar uma nova forma de abordar a tarefa, que poderá acontecer por tentativa e erro, modificando, assim, as suas estratégias em função dos resultados que obtiver com cada uma delas. Estes erros são denominados por “construtivos”, pois sinalizam a formação de novas estruturas cognitivas. Neste tipo de erro, é fundamental o papel do professor que deve aproveitar estes “desequilíbrios” apresentados pelos alunos, proporcionando-lhes as condições necessárias para a formação destes novos patamares cognitivos; (3) o aluno não possui a estrutura cognitiva necessária requerida para a tarefa, pelo que lhe é impossível a compreensão da tarefa e muito menos a seleção de procedimentos para a resolver. Neste caso, o “desequilíbrio” na estrutura cognitiva é permanentemente ignorado pelo aluno, pelo que o mesmo não procura novas estratégias. Por esta razão, estes erros são denominados por “sistemáticos”. Na impossibilidade de construir novos patamares cognitivos na estrutura cognitiva do aluno, o professor tem a obrigação de o conduzir ou orientar no sentido de o mesmo dar conta desse “desequilíbrio”, proporcionando um ambiente de diálogo na sala de aula que o leve a justificar as suas estratégias. Segundo Pinto (2000), os erros sistemáticos podem revelar que os conteúdos abordados na sala de aula não estão de acordo com a capacidade cognitiva do aluno, existindo, desta forma, “uma cisão entre os seus fatores internos e externos” (p. 49). O uso do erro na sala de aula Relativamente à Matemática, Borasi (1996) considera que devem ser propiciados ambientes de aprendizagem em sala de aula que privilegiem o potencial dos erros, o que pode 18 levar os alunos a “operarem num nível diferente de abstração” (p. 278). Desta forma, a autora (1996) considera que o professor pode optar por diferentes abordagens ao erro, tendo em conta os seus níveis de discurso matemático: realização de uma tarefa matemática específica, compreensão de algum conteúdo matemático técnico e compreensão sobre a natureza da Matemática. Dentro de cada um destes níveis de discurso matemático, o objetivo da aprendizagem oferece informações sobre as possíveis abordagens aos erros cometidos pelos alunos. Desta forma, Borasi (1996) propõe uma taxionomia de utilização dos erros em sala de aula, onde considera nove tipos de abordagens tendo em conta o objetivo de aprendizagem: correção (do erro), descoberta (a partir do erro) e investigação (a partir do erro). Quadro 2 – Taxionomia para o uso do erro em sala de aula (adaptado de Borasi, 1996) Objetivo de aprendizagem Correção Descoberta Investigação Realização de uma tarefa matemática específica Análise de erros para compreender o que de errado ocorreu, por forma a obter sucesso na realização da tarefa. Uso construtivo do erro no processo de resolução de uma tarefa; Observação da resolução de um aluno para que seja possível identificar possíveis erros. Erros e resultados surpreendentes proporcionam novas pesquisas, servindo para desenvolver novas tarefas matemáticas. Níveis de discurso matemático Compreensão de algum Compreensão sobre a natureza conteúdo matemático técnico da Matemática Análise de erros para esclarecer interpretações deficientes de um conteúdo técnico da Matemática. Análise de erros para esclarecer interpretações deficientes sobre a natureza matemática ou de algum conteúdo em específico. Uso construtivo do erro na aprendizagem de novos conceitos, regras, etc. Uso construtivo do erro na aprendizagem sobre a natureza matemática ou de algum conteúdo específico. Erros e resultados surpreendentes proporcionam questões que podem levar a novas perspetivas sobre um conceito, regra ou tópico que pode não estar no plano original. Erros e resultados surpreendentes proporcionam questões que podem levar a introspeções ou a novas perspetivas acerca da natureza matemática ou algum conteúdo em específico. A partir de uma análise ao Quadro 2, é percetível que o aproveitamento do erro pode ser realizado através da sua exploração com os alunos ou simplesmente através da sua correção, oferecendo, desta forma, um vasto leque de estratégias de ensino nos conteúdos em que os alunos mostram mais dificuldades. Borasi (1996) refere que estas abordagens ao erro podem surgir separadamente ou em conjunto, dependendo do tipo de erro e, consequentemente, do 19 tipo de questões que levanta. Desta forma, consoante os objetivos de aprendizagem, é possível transitar entre as diversas formas de trabalhar com o erro (Cury, 2007). Cargas emocionais provocadas pelo erro Pinto (2000, p. 54) defende que “quando um aluno comete um erro, ele expressa o carácter incompleto do seu conhecimento”, oferecendo, desta forma, uma oportunidade de o professor o ajudar a adquirir o conhecimento em falta. Através de uma reflexão epistemológica do “erro”, a autora (2000) refere que este pode contribuir positivamente para o processo de ensino e aprendizagem, “desde que se modifique a atitude de condenação do aluno como o único culpado do erro” (p. 54). Do ponto de vista sociológico, o “erro” deve ser visto de modo construtivo, perdendo, assim, a sua conotação negativa e, desta forma, deve representar a essência de uma pedagogia de sucesso e não de fracasso escolar (Pinto, 2000). Nesta perspetiva, “o erro colabora para a boa autoestima do aluno” (idem, 2000, p. 63). O “erro” está, muitas vezes, associado a fortes cargas emocionais por parte dos alunos. Repetidos casos de sucesso ou de insucesso, podem ser determinantes na construção da autoestima dos alunos. Por exemplo, na busca da solução de um problema de Matemática, Neves e Carvalho (2006) referem que os alunos podem experienciar distintas reações emocionais: uns começam a trabalhar no problema com entusiasmo e empenho mas se, ao fim de algum tempo, não encontram a solução, as reações emocionais podem tornar-se negativas; e outros, que acabam por descobrir a solução, manifestando sentimentos de satisfação e até de euforia. As autoras consideram que quando acontecem de forma mais frequente, estas experiências, positivas ou negativas, contribuem para a criação da autoeficácia dos alunos. Assim, no caso de essas experiências serem positivas, os alunos têm tendência em persistir perante possíveis dificuldades, avançando rumo ao objetivo pretendido. No caso de essas experiências serem negativas, existe a possibilidade inversa, ou seja, a criação de desinteresse e até aversão à Matemática por parte dos alunos (Neves & Carvalho, 2006). A teoria do desânimo aprendido de Seligman (1975) refere que todos os indivíduos experienciam situações de desânimo já que, em algum momento da sua vida, são confrontados com situações que estão fora do seu controlo ou são independentes do seu comportamento (situação de não-contingência). 20 Seligman (1975) baseia a sua teoria na aprendizagem resultante de um determinado conjunto de experiências negativas. Desta forma, a partir da experiência, os indivíduos são capazes de aprender a contingência e, de igual forma, são capazes de aprender que, na ausência de contingência entre o comportamento e o resultado, a não-contingência irá prevalecer. Por outras palavras, quando o indivíduo experiencia situações que lhe trazem sentimentos negativos, aprende que em situações idênticas, o sentimento resultante das mesmas será também negativo, caindo no designado desânimo (aprendido). Assim, a aversão que alguns alunos têm à Matemática é, muitas vezes, resultado de experiências infelizes anteriores e precoces. Neves e Carvalho (2006) consideram que as “situações, pensamentos e ações de um indivíduo, que originam estados positivos, tendem a ser procurados e repetidos, mas aqueles que geram estados negativos serão evitados” (p. 208). As mesmas autoras (2006) defendem que a melhor forma de um professor detetar estes casos parte da “observação informal dos alunos em situação de sala de aula: enquanto tentam resolver problemas, enquanto trabalham nas várias propostas, individualmente ou em grupo e na forma como participam em discussões com toda a turma” (p. 208). 2.2. O ensino e a aprendizagem da Álgebra De um ponto de vista histórico, falar em Álgebra remete para “a formalização e sistematização de certas técnicas de resolução de problemas” (Ponte, 2006, p. 9). As origens da Álgebra remontam ao antigo Egipto, à Babilónia, à China e à Índia, onde foram formalizadas e sistematizadas técnicas para a resolução de problemas (Ponte, Branco & Matos, 2009). Como exemplo, Ponte, Branco e Matos (2009) referem o papiro de Ahmes/Rhind que ficou célebre por ser um documento matemático recheado de técnicas de resolução de problemas. Com o decorrer do tempo foi-se construindo o conceito de equação, tendo a Álgebra ficado conhecida pelo seu estudo. Muito deste reconhecimento deve-se ao contributo de Diofanto que desenvolveu diversos métodos para a resolução de equações e sistemas de equações (idem, 2009). A maior transformação deu-se já no século XVI com François Viète que “construiu” a designada Álgebra simbólica (idem, 2009). Nessa mesma época, dão-se grandes progressos na resolução de equações algébricas, nomeadamente nas fórmulas para as soluções das equações de terceiro e quarto grau, através dos matemáticos da península itálica Scipione del Ferro, 21 Tartaglia, Cardano, Bombelli e Ferrari (Estrada et al, 2000, p. 522). Este enorme progresso constituiu um estímulo para novas pesquisas, “incluindo o início da manipulação das raízes quadradas de números negativos” (idem, 2000, p. 521). Paralelamente a este desenvolvimento das teorias de equações algébricas, foi-se desenvolvendo o conceito de função como uma correspondência entre os valores de duas variáveis, onde as primeiras funções consideradas foram as funções polinomiais e racionais (Ponte, Branco & Matos, 2009). Atualmente, a Álgebra constitui uma das áreas fundamentais do currículo de matemática do ensino básico e secundário. Os primeiros currículos atribuíam-lhe pouca importância, sendo encarada como um campo da matemática que tratava essencialmente de um conjunto de regras de transformação de expressões e processos de resolução de equações (Ponte, 2006). Esta perspectiva é coerente com a terminologia usada nos antigos programas que, em vez de referirem “Álgebra”, referiam “cálculo” ou “cálculo algébrico” (idem, 2006, p. 10). A imagem tradicional da Álgebra, baseada num século de ensino, consiste numa simplificação de expressões algébricas, resolução de equações e aprendizagem de regras para a manipulação de símbolos. (Kaput, 1999, p. 2) Contudo, Ponte (2006) considera que esta é uma visão limitada da mesma, pois desvaloriza aspetos muitos importantes, reduzindo-a a apenas uma das suas facetas. Outra perspectiva é a de que o objeto de estudo da Álgebra são os símbolos. Neste sentido, esta área da Matemática assume uma linguagem própria, a linguagem algébrica. Mais recentemente, emergiu uma nova visão da Álgebra, na qual o propósito principal de ensino consiste no desenvolvimento do pensamento algébrico dos alunos. Este pensamento inclui a capacidade de manipulação de símbolos. Desta forma, a Álgebra permite que esta articulação seja realizada através de símbolos a que já estejamos habituados, tais como as letras de alfabetos (Ponte, Branco & Matos, 2008). Através da utilização de símbolos é possível expressar ideias matemáticas de forma precisa, sendo particularmente importante na resolução de problemas (idem, 2008). Dependentemente do contexto, os símbolos podem ter diversos significados e a sua interpretação representa, geralmente, um forte obstáculo para os alunos (idem, 2008). Segundo o NCTM (2007), o pensamento algébrico diz respeito ao estudo das estruturas, à simbolização, à modelação e ao estudo da variação, que visam desenvolver nos alunos desde o ensino pré-escolar até ao ensino secundário, as seguintes competências: 22 compreender padrões, relações e funções; representar e analisar situações e estruturas matemáticas usando símbolos algébricos; usar modelos matemáticos para representar e compreender relações quantitativas; analisar a variação em diversos contextos. (p. 39) É importante salientar que o estudo da Álgebra esteve afastado dos currículos de matemática dos níveis elementares, por esta ser considerada difícil e abstrata (Ponte, 2006). No entanto, nos últimos anos surgiram investigações que reconhecem como problemática a abordagem tardia da Álgebra nos currículos, defendendo a inclusão do pensamento algébrico desde o 1º ciclo (idem, 2006). Tendo em conta o desenvolvimento das capacidades cognitivas dos alunos, é aconselhada uma abordagem ao pensamento algébrico desde o início da escolaridade, devendo ser integrado com outros temas matemáticos, enaltecendo, desta forma, uma aprendizagem ativa que valorize a construção de significados. (Kaput, 1999). Assim, a inclusão do pensamento algébrico no currículo de Matemática nos primeiros anos de escolaridade “pode evocar-se, não só o seu carácter preparatório para a Álgebra dos anos posteriores, mas também pelo seu contributo para o aprofundamento da compreensão da matemática e do poder desta área do saber” (Canavarro, 2009, p. 92). 2.2.1. Recomendações para o ensino da Álgebra O Ministério da Educação (2001) salienta que os conhecimentos sobre funções são “indispensáveis para a compreensão do mundo em que vivemos” (p. 26). Desta forma, “o papel da Matemática como instrumento de modelação da realidade é incontornável: um modelo matemático é uma descrição matemática do mundo real” (idem, 2001, p. 11). Neste ano letivo deve ser realizado um “estudo detalhado de algumas funções polinomiais e da função módulo e resolvem-se analítica, gráfica e numericamente algumas equações e inequações”, onde é enfatizada “a ligação entre as fórmulas e as representações geométricas” (idem, 2001, p. 26). Para o 10º ano de escolaridade, o Ministério da Educação (2001) pretende que sejam abordados os seguintes conteúdos algébricos: função, gráfico cartesiano de uma função em referencial ortogonal e representação gráfica; estudo intuitivo das propriedades das funções quadrática e módulo e respetivos gráficos, quer a partir de um gráfico particular, quer usando a calculadora gráfica; resolução de problemas envolvendo funções polinomiais de graus 2, 3 e 4; e decomposição de um polinómio em fatores, por divisão dos polinómios e recorrendo à regra de Ruffini. 23 O Ministério da Educação (2001) pretende que o estudante seja “o agente da sua própria aprendizagem” (p. 10). Para que tal aconteça, é destacada a importância das atividades a selecionar pelo professor, “as quais deverão contribuir para o desenvolvimento do pensamento científico, levando o estudante a intuir, conjeturar, experimentar, provar, avaliar e ainda para o reforço das atitudes de autonomia e de cooperação” (idem, 2001, p. 10). Assim, a seleção de tarefas por parte do professor assume um papel fundamental, onde estas devem estabelecer uma ligação ao real sempre que possível, devendo ser interessantes e desafiadoras, por forma a incentivar a colaboração de todos os elementos do grupo (idem, 2001). Trabalho de grupo O trabalho de grupo é um dos métodos de trabalho em sala de aula. Segundo o Ministério da Educação (2001), “o trabalho de grupo e em pares favorece a comunicação matemática pois os estudantes ganham em partilhar com os colegas e com o professor os seus métodos de resolução ou as justificações dos seus raciocínios” (p. 12). Este método possibilita aos alunos desenvolver habilidades e competências interpessoais, promovendo a reflexão e a discussão de diferentes pontos de vista, clarificando, desta forma, “significados e a construção pessoal do conhecimento” (Martinho & Ponte, 2005, p. 276). A interação com outros estimula a aparição de novos problemas, de novas ideias e de descobertas adicionais. Os estudantes deparam-se com formas diferentes da sua de resolver problemas e a compreensão conceptual é mais profunda e duradoura. (Ministério da Educação, 2001, p. 13) Desta forma, as recomendações metodológicas vigentes no programa sugerem ao professor, a adoção de uma pedagogia centrada no aluno, sendo notórias influências das perspetivas de aprendizagem de Piaget e Vygotsky. Novas tecnologias O Ministério da Educação (2001) recomenda para o ensino da Álgebra a utilização das novas tecnologias referindo que a sua utilização “facilita uma participação ativa do estudante na sua aprendizagem” (p. 15). O professor deverá estar habilitado a utilizar a tecnologia de modo a melhorar as oportunidades de aprendizagem do aluno. Integrar a utilização da tecnologia na sala de aula com os outros meios de estudar matemática permite integrar mudanças no que se ensina e na forma 24 como se ensina. A tecnologia não substitui a compreensão e a intuição, mas pode ajudar a estimular essas capacidades. Com a utilização da calculadora gráfica ou do computador os alunos devem: observar que podem ser apresentadas diferentes representações gráficas de um mesmo gráfico, variando as escalas; traçar um número apreciável de funções tanto manualmente em papel quadriculado ou papel milimétrico como usando calculadora gráfica ou computador escolhendo o melhor retângulo de visualização; elaborar conjeturas, evitando conclusões apressadas, sendo sistematicamente treinados na análise crítica de todas as suas conclusões; estudar situações em que uma descrição qualitativa satisfatória do comportamento da função só é possível com um gráfico múltiplo (conjunto de gráficos em diferentes retângulos de visualização). (Ministério da Educação, 2001, p. 27) No entanto, o recurso às novas tecnologias não garante, só por si, uma melhoria na aprendizagem na temática das funções, facto salientado na investigação de Rocha (2000). Como exemplo, a autora (2000) refere que, apesar do recurso às tecnologias, se continuam a verificar dificuldades por parte dos alunos no estabelecimento de conexões entre as representações algébrica e gráfica de uma função. Desta forma, as novas tecnologias não eliminam as dificuldades dos alunos nesta temática, nem tal poderia acontecer quando as próprias têm limitações. Por exemplo, o recurso às calculadoras gráficas tem algumas limitações ao nível da precisão numérica, na construção de um gráfico de uma função, na resolução de problemas ou nos métodos de cálculo de derivadas, zeros ou extremos (idem, 2000). O professor, por sua vez, deverá aproveitar estas limitações de forma pedagógica, confrontando os alunos com essas limitações e explorando as situações que daí possam advir (idem, 2000). 2.2.2. Dificuldades e erros cometidos pelos alunos na aprendizagem da Álgebra Nesta subsecção serão exploradas as dificuldades e erros cometidos (e respetiva categorização) pelos alunos na aprendizagem da Álgebra e mais concretamente no estudo das funções. Assim, no que diz respeito à aprendizagem da Álgebra, os alunos deparam-se com vários tipos de dificuldades. Ponte, Branco e Matos (2009) afirmam que, normalmente, os alunos sentem dificuldades em: 25 ver a letra como representando um número ou um conjunto de números; pensar numa variável como significando um número qualquer; atribuir significado às letras existentes numa expressão; dar sentido a uma expressão algébrica; passar informação da linguagem natural para a algébrica; compreender as mudanças de significado, na Aritmética e na Álgebra, dos símbolos “+” e “=” e, em particular, distinguir adição aritmética ( ) da adição algébrica ( ). (pp. 74-75) Destas dificuldades, as mais comuns são as de interpretação dos símbolos algébricos, que dependentemente do contexto podem ter diversos significados, obrigando os alunos a realizar diversos ajustes na transição da Aritmética para a Álgebra ou vice-versa (Kilpatrick, Swafford & Findell, 2001). Por exemplo, o facto de se usarem letras na representação de variáveis, incógnitas ou de um número generalizado, faz com que os alunos não percebam o sentido das expressões algébricas (Ponte, Branco & Matos, 2009). Ponte, Branco e Matos (2009) referem que o significado do sinal de igual depende da situação em que este aparece, podendo ter um significado de operador (surgindo em situações aritméticas como ), equivalência (surgindo em equações como proporcionalidade (entre duas razões, como ) ou de ). Esta diversidade de significados leva, por vezes, a uma confusão por parte dos alunos. Kilpatrick, Swafford e Findell (2001) referem que numa equação como , os alunos simplesmente somam os dois algarismos, escrevendo 13 como resposta, em vez do valor correto 4. Quando um sinal de igualdade está presente, os alunos tratam-no como se fosse um separador entre o problema e a solução, interpretando-o como um “espaço” dedicado ao resultado das operações indicadas à esquerda do sinal. Desta forma, o sinal de igual é tratado como se fosse um sinal direcional da esquerda para a direita (idem, 2001). A não compreensão do significado de uma regra faz com que os alunos recorram à mesma de forma indiscriminada. Muitas vezes, memorizam os procedimentos numa determinada situação, aplicando-os posteriormente em situações que lhes pareçam semelhantes. A deficiente compreensão das regras proporciona um elevado número de erros por parte dos alunos, por exemplo, em relação à propriedade distributiva, casos notáveis, desembaraçar de parêntesis ou em operações com frações. Ponte, Branco e Matos (2009) salientam que os alunos costumam recorrer a generalizações não válidas, referindo, ainda, que é fundamental que os alunos “compreendam o significado dos parênteses e a prioridade das operações numa expressão numérica” (p. 26). 26 Assim, não é verdade que seja igual a , sendo relevante a ordem pela qual se realizam as diferentes operações. Borasi (1996) refere que os alunos também costumam sentir dificuldades quando operam com frações. A autora (1996) refere o seguinte exemplo em que os alunos “somam os numeradores e os denominadores de forma separada” (p. 7). Kieran (1999) distingue duas perspetivas da Álgebra: a processual e a estrutural. A Álgebra processual lida com a substituição de variáveis por números, realizando-se de seguida as correspondentes operações aritméticas. Kieran (1999) aponta o exemplo da resolução da equação , em que se substitui por vários números até encontrar o valor correto. Relativamente à Álgebra estrutural, a autora (1999) menciona que é uma perspetiva que está relacionada com um conjunto de operações realizadas com expressões algébricas e não com números. A autora dá o exemplo da resolução da equação inicial, é possível subtrair equivalente , em que numa fase em ambos os membros, originando, desta forma, a equação . Segundo Kieran (1999), é na perspetiva estrutural da Álgebra que os alunos costumam sentir mais dificuldades. Assim, a autora classifica os erros por eles cometidos nesta perspetiva (mais concretamente na resolução de equações) em dois tipos: (1) erro por troca de membros (por exemplo, ); e (2) erro de redistribuição (por exemplo, ). Kieran (1999) considera que estes erros surgem porque os alunos “sentem dificuldades relativamente às relações estruturais entre a adição e a subtração, ou pelo menos quando estas envolvem um termo literal” (p. 351). Quando os alunos operam neste quadro de referência tendem a não ver os aspetos relacionais das operações pelo que o seu foco incide unicamente no cálculo. Assim, é necessário um ajustamento considerável para o desenvolvimento do pensamento algébrico. Segundo Kieran (2004), esse ajustamento deve incidir nas relações algébricas e não apenas no cálculo numérico da resposta, nas várias operações (e respetivas inversas), na representação e resolução de um problema (em vez de apenas o resolver), nos números e letras (em vez de apenas números) e numa reorientação do significado do sinal de igual. As dificuldades dos alunos na aprendizagem das funções As funções são um conteúdo da Álgebra em que os alunos costumam sentir diversas dificuldades. Sajka (2003) refere que essas dificuldades estão relacionadas, por um lado, com a 27 filosofia e métodos da Matemática em si e os vários esquemas de pensamento dos alunos e, por outro lado, com o conceito de função e com os termos relacionados (definição, número, variável, coordenadas, gráfico da função, etc.). Assim, a ambiguidade e contexto do simbolismo matemático, que aliados a uma certa limitação no tipo de tarefas e à interpretação que o aluno faz delas no estudo das funções, ajudam, em parte, a justificar as dificuldades por eles sentidas (Sajka, 2003). Segundo Sajka (2003), a compreensão da própria definição de função é difícil para os alunos devido à dualidade da sua natureza, podendo ser entendida numa perspetiva estrutural (como um objeto) ou numa perspetiva operacional (como um processo). São, no entanto, duas perspetivas que se completam e que se constituem como uma unidade coerente (idem, 2010). Por exemplo, tem dois significados: apresenta o conceito de função no seu todo e indica o processo de cálculo do valor da função para determinados valores de Desta forma, (Sajka, 2003). representa, ao mesmo tempo, o nome da função e o seu valor, pelo que a sua interpretação depende do contexto onde esta se insere (idem, 2003). Alguns alunos, apesar de conhecerem a definição de função, não a conseguem identificar graficamente. Tal, pode ser explicado pelo facto de o aluno ter noção do conceito em si, mas, no entanto, este não se encontra corretamente formado na sua mente (Vinner, 1983 citado por Saraiva & Andrade, 2012). Consequentemente, Saraiva e Andrade (2012) apontam que a aprendizagem das funções deve contemplar “o estabelecimento e a compreensão de relações entre os vários tipos de representação (a gráfica, a algébrica, a tabelar e a verbal)” (p. 141), tornando os alunos “capazes de avaliar as vantagens e desvantagens de cada representação” (p. 141), consoante os objetivos pretendidos em cada tarefa. Em suma, “a aprendizagem do conceito de função requer o estabelecimento de conexões entre as suas representações e o confronto de ideias que nem sempre são fáceis de agregar” (idem, 2012, p. 146). Desta forma, os mesmos autores (2012) consideram os alunos precisam de um acompanhamento mais constante por parte do professor durante a sua aprendizagem, “para que a definição que se pretende que interiorizem e a imagem que têm de função se complementem e permitam uma aprendizagem significativa” (p. 146). 28 As diferentes categorias de erros Numa análise aos erros em Educação Matemática, é essencial ter um conhecimento sobre o modo de como eles podem ser classificados (Vale, Ferreira & Santos, 2011). A título de exemplo, são a seguir apresentadas algumas das análises realizadas aos erros cometidos pelos alunos na aprendizagem da Álgebra (Radatz, 1979, Movshovitz-Hadar, Zaslavsky & Inbar, 1987, Hall, 2002; Socas, 1997, citado por Ruano, Socas & Palarea, 2008). Radatz (1980) considera que os erros cometidos pelos alunos não são simplesmente fruto da sua ignorância, insegurança ou descuido. Considera que são o resultado das suas experiências anteriores nas aulas de Matemática. Desta forma, considera que os erros cometidos são maioritariamente sistemáticos e que sem a ajuda do professor, eles continuarão a persistir por muito tempo. Como forma de os combater, Radatz (1980) considera a análise dos erros fundamental para o ensino e aprendizagem da Matemática por dois motivos: primeiro, porque considera ser uma oportunidade para diagnosticar as dificuldades de aprendizagem dos alunos, diferenciando, desta forma, o ensino empregue a cada um deles; segundo, porque considera que essa análise é um excecional ponto de partida para investigações realizadas no sentido de melhorar o ensino e aprendizagem da Matemática, pelo que, desta forma, é uma estratégia fundamental para a clarificação de problemáticas na aprendizagem da disciplina. Radatz (1979) considera na sua investigação a seguinte categorização de erros: (1) Erros que derivam de dificuldades na interpretação da linguagem matemática. Nesta categoria, os alunos realizam interpretações deficientes dos conceitos, vocabulário ou símbolos matemáticos; (2) Erros que derivam da dificuldade em obter e interpretar informação espacial. Nesta categoria, os alunos mostram dificuldades de visualização (como por exemplo na Geometria); (3) Erros que derivam de um domínio deficiente de conteúdos, factos ou técnicas consideradas como prérequisitos; (4) Associações incorretas entre os conteúdos ou rigidez de pensamento. Nesta categoria, os alunos mostram dificuldades em transpor informações em questões que abordam diferentes conteúdos; (5) Erros que derivam da deficiente ou irrelevante aplicação de regras ou estratégias. Na investigação de Movshovitz-Hadar, Zaslavsky e Inbar (1987) também foi adotado um modelo de classificação de erros que compreende seis categorias: (1) uso errado dos dados. Esta categoria está relacionada com erros em que existe uma discrepância entre os dados fornecidos no enunciado da tarefa e a forma como foram utilizados pelo aluno, podendo aparecer no início da tarefa ou no decorrer da mesma; (2) linguagem mal interpretada. Esta 29 categoria inclui erros que têm origem numa tradução deficiente dos dados fornecidos no enunciado da tarefa em linguagem corrente para a linguagem matemática ou vice-versa; (3) inferência logicamente inválida. Esta categoria inclui os erros relacionados com possíveis conclusões falaciosas que possam ser tiradas durante a resolução da tarefa; (4) definição ou teorema distorcido. Esta categoria inclui os erros relacionados com o emprego deficiente dos teoremas ou definições; (5) solução não verificada. Esta categoria inclui os erros relacionados com a solução (errada ou incompleta) apontada pelo aluno no final da tarefa, sendo, por exemplo, contraditória com os processos utilizados; (6) erros técnicos ou de cálculo. Nesta categoria estão contidos os erros computacionais, como os de manipulação algébrica. De igual forma, Hall (2002) categorizou os erros cometidos pelos alunos. De seguida, são apresentadas algumas das categorias a que o autor recorreu na sua investigação: (1) erro por eliminação; (2) erro por troca de membros; 3) erro por redistribuição; (4) erro por transposição; (5) erro na aplicação da operação inversa; (6) erro por exaustão; e (7) erro por omissão. De acordo com a categorização de erros de Hall (2002), os erros de eliminação ocorrem quando os alunos confundem constantes e variáveis, operando o coeficiente da variável com a constante. O erro por exaustão é o caso em que o aluno erra perto do final da tarefa. No entanto, no início da mesma e em situação semelhante, o aluno resolve corretamente. O erro da operação inversa é o caso em que o aluno, na troca de um termo de membro, opta pela operação inversa errada. O erro por transposição é o caso em que os alunos, na tentativa de se libertarem do denominador de um dos termos, multiplicam os termos que estão no outro membro da equação pelo valor que consta no denominador. Quando um aluno tenta realizar a mesma operação em ambos os membros da equação, três tipos de erro podem ocorrer: erro na troca de membros, erro de redistribuição e erro por omissão. Segundo Hall (2002), estes erros derivam de uma falta de compreensão sobre o modo de operar em equações, aparentando desconhecer que é necessário “realizar as mesmas operações em ambos os membros” (p. 29). A categorização de Hall (2002) está representada no Quadro 3. 30 Quadro 3 – Categorização de erros de Hall (2002) Categoria do erro Exemplo (1) Erro por eliminação (2) Erro na troca de membros (3) Erro por redistribuição (4) Erro por transposição (5) Erro na aplicação da operação inversa (6) Erro por exaustão (7) Erro por omissão Segundo Ruano, Socas e Palarea (2008), é importante que o professor possua um conhecimento aprofundado dos erros cometidos pelos seus alunos, pois a partir deles obtém informações sobre as suas distintas formas de raciocínio. Os autores acrescentam que para ocorrer a assimilação de novos conteúdos na estrutura cognitiva do aluno, estes devem ter significado para ele. Quando um aluno comete um erro, significa que o conhecimento em questão ainda não foi assimilado, provocando um conflito na sua estrutura cognitiva que o obriga a rever ou reestruturar aquilo que já sabe (idem, 2008). Desta forma, conhecer a origem de um erro cometido é fundamental para compreender o funcionamento do aluno, permitindo aceder com maior facilidade às suas reais dificuldades. Ruano, Socas e Palarea (2008) consideram que um erro pode ter diferentes origens, podendo resultar de um processo cognitivo inadequado, não sendo, desta forma, originado apenas por falta de conhecimentos específicos ou distrações. Consequentemente, os autores (2008) relacionam as dificuldades de aprendizagem em Matemática com as suas distintas origens. Estas dificuldades manifestam-se sob a forma de obstáculos cognitivos e na prática sob a forma de erros. Socas (1997 citado por Ruano, Socas & Palarea, 2008), refere que os erros de aprendizagem em Matemática se devem a certas dificuldades que podem ser agrupadas em três categorias: (A) erros com origem num obstáculo cognitivo; (B) erros com origem na ausência de significado; e (C) erros com origem em atitudes afetivas e emocionais face à Matemática. A 31 categoria (B) é, ainda, dividida em três subcategorias: (B1) erros de Álgebra com origem na Aritmética; (B2) erros de procedimento; e (B3) erros de Álgebra devidos às características da linguagem algébrica. A categorização do autor encontra-se ilustrada no Quadro 4. Quadro 4 – Categorização de erros de Socas (1997, citado por Ruano, Socas & Palarea, 2008) Categoria Subcategoria (A) Erros com origem num obstáculo cognitivo Erros de eliminação, por exaustão e de concatenação (B1) Erros de Álgebra com origem na Aritmética (B) Erros com origem na ausência de significado Exemplos (B2) Erros de procedimento (B3) Erros de Álgebra devidos às características da linguagem algébrica (C) Erros com origem em atitudes afetivas e emocionais face à Matemática Uso inadequado de parêntesis; Erros por transposição e de divisão Uso indevido de fórmulas ou procedimentos; Uso errado da propriedade distributiva Erros derivados da incompreensão do significado do sinal de igual em Álgebra; Erros na substituição formal de variáveis Falta de concentração, excesso de confiança, esquecimento, etc. Ruano, Socas e Palarea (2008) consideram que os erros compreendidos na categoria (A) não se devem a uma falta de conhecimento, mas ao uso inadequado do mesmo. Segundo os autores (2008), estes erros devem-se a obstáculos epistemológicos, gerados, ao longo do tempo, por uma resistência contínua do aluno em captar certos conceitos matemáticos. Para os autores (2008), os erros compreendidos na categoria (B) têm origem numa falta de compreensão do significado dos conceitos matemáticos nos diferentes estádios de desenvolvimento (semiótico, estrutural e autónomo). A subcategoria (B1) compreende os erros algébricos que têm a sua origem na Aritmética. Segundo os mesmos autores (2008), para que seja possível entender as generalizações das relações e processos matemáticos, é necessário compreendê-los, numa primeira instância, no contexto aritmético. A subcategoria (B2) compreende os erros processuais, como no recurso inadequado a fórmulas ou a regras. A subcategoria (B3) compreende os erros com origem nas características da linguagem algébrica. Os autores (2008) referem os erros derivados da compreensão do sinal de igual e na substituição formal de variáveis como exemplos desta categoria. Os erros compreendidos na categoria (C) têm a sua 32 origem em atitudes afetivas e emocionais do aluno perante a Matemática. Os autores (2008) dão alguns exemplos dessas atitudes afetivas e emocionais, salientando o esquecimento, o excesso de confiança ou o bloqueio. Ruano, Socas e Palarea (2008) referem que esta categorização dos erros é útil para compreender a sua origem na maioria das questões que foram alvo de investigação. No entanto, em erros cometidos em questões de natureza mais aberta, a determinação da sua origem gerou alguma incerteza. Os autores sugerem a realização de entrevistas aos alunos por forma a conhecer os seus raciocínios e, consequentemente, a origem dos seus erros. 33 CAPÍTULO III INTERVENÇÃO PEDAGÓGICA Neste capítulo, dividido em três secções, são apresentados o contexto, descrição e avaliação da intervenção pedagógica. Na primeira secção é descrito o contexto em que ocorreu a intervenção. Na segunda secção é realizada uma descrição da organização da intervenção pedagógica. Na terceira secção, são apresentadas as estratégias de avaliação da intervenção pedagógica. 3.1. Contexto da intervenção Nesta secção, caracteriza-se a turma e a escola onde se desenvolveu a intervenção pedagógica de ensino. 3.1.1. Caracterização da escola O estudo apresentado foi desenvolvido numa escola secundária (e 3º ciclo do ensino básico) situada no conselho de Barcelos, uma cidade caraterizada por locais históricos, culturais e religiosos, bem como pelo “galo de Barcelos”, um símbolo da cidade e do nosso país. Segundo a IGE (2009) esta escola é frequentada por alunos vindos da zona urbana ou de outras freguesias do concelho. A escola foi recentemente remodelada, tendo começado a usufruir da totalidade das instalações este ano letivo, sendo constituída por um bloco central, com ligação interior a outros três blocos destinados a atividades letivas e por um pavilhão gimnodesportivo. Está situada numa zona bastante agradável, rodeada por bastantes espaços verdes e muito próxima do Rio Cávado. Segundo o relatório de avaliação externa à escola, a população escolar ronda os mil e duzentos alunos, distribuídos por vinte e duas turmas do ensino básico e trinta e três do ensino secundário, sendo distribuídas pelas diversas áreas pedagógicas. Em 2009 a escola dispunha de 138 professores, em que quase metade conta com mais de vinte anos de experiência e 69% dos quais eram pertencentes aos quadros e 31% eram contratados. Relativamente a pessoal não docente, estão empregados nesta escola nove assistentes técnicos e vinte e três assistentes operacionais. A IGE, em 2009, avaliou esta escola com nível “bom” em relação aos resultados, prestação do serviço educativo, organização escolar, liderança, capacidade de autorregulação e melhoria da escola. 35 Do projeto educativo desta escola (2005), é relevante a postura adotada para “educar para os valores” da sociedade. Para colocar em prática estes ideais, a escola delineou estratégias, entre as quais a de incentivar a participação dos alunos nas atividades escolares, como forma de estimular a sua capacidade de autonomia, responsabilidade, sentido crítico e espírito de abertura e criatividade. Para que os alunos possuam um espírito de abertura face à diversidade cultural, a escola realiza visitas de estudo e intercâmbios estudantis. De modo a incentivar o gosto pela arte e cultura portuguesas, a escola desenvolve projetos que permitem uma maior sensibilização face a diferentes formas de expressão, recorrendo às autarquias, empresas e demais entidades que possam promover a formação para a cidadania. Desta forma, é uma escola ativa, que desenvolve imensos projetos (este ano estiveram onze projetos ativos) tendo em vista as diferentes necessidades e interesses dos alunos, entre os quais o “Clube de Xadrez”, o “Espaço +”, a “Rede Pequenos Cientistas” ou o “Arboreto de Barcelos”, que é um projeto de reconhecimento nacional. Realço o “MAT xyz”, projeto no qual participei, criado com o intuito de apoiar todos os alunos do 3º ciclo do ensino básico à disciplina de Matemática. Para a execução deste projeto, é integrado no horário das diferentes turmas do 3º ciclo do ensino básico um segmento de quarenta e cinco minutos destinado a este projeto oferecendo, assim, um apoio suplementar às aulas. Por forma a atender às diferentes necessidades dos alunos, a escola propõe que os alunos sejam distribuídos por um dos seguintes grupos: “MAT x”, “MAT y” e “MAT z” no caso dos alunos com fraco desempenho a Matemática (nível 2 ou inferior); “MAT xyz +” de Nível 3 para os alunos com um desempenho de nível 3 a Matemática; “MAT xyz +” de Nível 4/5 para os alunos com um desempenho de nível 4 ou 5 a Matemática. Com o intuito de incentivar os alunos a um maior envolvimento neste projeto, no final de cada período letivo é atribuída uma classificação ao desempenho do aluno no mesmo, que se reflete na avaliação de final de período da disciplina de Matemática. Para a viabilidade deste projeto, existe uma total empatia entre os professores de cada turma e o coordenador do projeto. Se um aluno alterar o seu desempenho a Matemática, o professor da turma indica ao coordenador do projeto o tipo de grupo que o aluno deve passar a integrar. 36 3.1.2. Caracterização da turma Para a concretização do meu projeto foi fundamental, em primeiro lugar, conhecer a turma onde ele foi desenvolvido. A intervenção pedagógica foi realizada numa turma do 10º ano de escolaridade do curso científico‐humanístico de ciências socioeconómicas, constituída por vinte e nove alunos, entre os quais dezasseis raparigas e treze rapazes, com uma média de idades de 15,3 anos. Dois alunos desta turma estavam a repetir o 10º ano de escolaridade. A maioria dos alunos desta turma vieram de diversas escolas, pelo que esta escola representou uma nova realidade para os mesmos. Segundo um documento de caracterização da turma (fornecido pela diretora de turma), todos os alunos tinham acesso à internet nas suas residências. Dos vinte e nove, apenas um aluno referiu que pretende terminar os estudos quando der por concluído o 12º ano. Todos os restantes elementos referiram pretender ingressar no ensino superior. Relativamente à disciplina de Matemática, vinte e dois alunos referiram que esta é das suas disciplinas favoritas e cinco alunos referem que é nela que sentem mais dificuldades. Nenhum aluno frequentava as aulas de apoio a matemática. Nas atividades a realizar em sala de aula, a grande maioria referiu preferir trabalhar em grupo, a pares ou recorrendo a material audiovisual. Realço o facto de a turma, genericamente, ter demonstrado pouca autonomia, tendo solicitado de forma constante a ajuda dos professores. Tratou-se de uma turma barulhenta, o que acaba por ser natural, devido ao elevado número de elementos que a constituía. Era, no entanto, uma turma afetuosa, participativa e trabalhadora. É importante conhecer este tipo de aspetos sobre a turma, nomeadamente a forma de como gostam de trabalhar. É importante que os alunos se sintam confortáveis enquanto aprendem, valorizando a vertente formativa da disciplina, que “só pode ser alcançada fomentando uma atitude positiva do estudante face à Matemática” (Ministério da Educação, 2001, p. 12). Quanto ao desempenho dos alunos ao longo do ano letivo, pode observar-se pelo Quadro 5 que, de um modo geral, foi sempre positivo, terminando com uma média muito próxima dos treze valores. 37 Quadro 5 - Desempenho dos alunos da turma ao longo do ano letivo 1º Período 2º Período (Legenda: 3º Período representa a média e o desvio-padrão.) Através do Quadro 5, é notória a descida da média classificativa da turma do primeiro para o segundo período. Neste período foi abordada a temática das funções, pelo que se salientaram as dificuldades dos alunos desta turma em Álgebra. As classificações dos alunos foram bastante homogéneas ao longo do ano letivo, tendo o desvio-padrão sofrido pequenas alterações. 3.2. Organização e descrição da intervenção Nesta secção será descrita a metodologia de ensino a que se recorreu durante a intervenção pedagógica, assim como a sua organização. No ensino da temática das funções do 10º ano de escolaridade foi delineada uma estratégia de intervenção pedagógica sustentada por uma metodologia dinâmica, baseada numa pedagogia centrada no aluno, tendo sempre como objetivo que os alunos atingissem por eles próprios, os objetivos de cada aula. Consequentemente, o papel do professor, que neste caso é o investigador, foi o de guia da turma, controlando e pautando as ações da turma, orientando-a para os objetivos pretendidos. No início de cada aula, quando considerado necessário, foram realizadas pequenas sínteses dos conceitos abordados na aula anterior, com o objetivo de dissipar algumas dúvidas que pudessem persistir. Durante as aulas, após a introdução de conceitos, os alunos realizaram as tarefas que lhes eram atribuídas em pequenos grupos de quatro ou cinco elementos. Assim, os grupos foram observados e interpelados, oferecendo ao investigador, no imediato, grandes quantidades de informação, fundamentais para o presente estudo. A realização dessas atividades em trabalho de grupo permite aos estudantes adquirir uma certa prática para enfrentar novos problemas ou ideias matemáticas escrevendo e explicando claramente os seus resultados e comunicando as suas observações e soluções de forma clara, primeiro aos colegas em pequeno grupo, depois à turma e ao professor. (Ministério da Educação, 2001, p. 13) 38 Tendo como principal objetivo promover a aprendizagem mais independente aos alunos, foram elaboradas fichas de trabalho, disponibilizadas a cada um dos elementos do grupo. Com a turma organizada em grupos, os alunos resolviam as tarefas que constavam nessas fichas de trabalho ou no manual escolar de que dispunham. As fichas de trabalho continham questões de diversos tipos, permitindo ao professor “avaliar diversos tipos de objetivos como a aquisição de conhecimentos, ao nível dos conceitos, das competências de cálculo e da resolução de problemas” (Ponte & Serrazina, 2000, p. 232). Assim, estas fichas assumiam um duplo propósito, formativo e avaliativo, pelo que foram, um valioso material de ensino e de aprendizagem. No Anexo I é apresentada a organização da intervenção pedagógica, segundo as aulas e respetivos conteúdos abordados e objetivos. 3.3. Avaliação da intervenção Nesta secção serão apresentadas as estratégias de avaliação da intervenção, identificando a pertinência de cada uma para que seja possível responder aos objetivos desta investigação. Serão justificadas as opções metodológicas escolhidas, assim como serão descritas as técnicas de recolha e análise de dados a que se recorreram nesta investigação. 3.3.1. Opções Metodológicas Segundo Bogdan e Biklen (1994), todas as investigações de natureza qualitativa têm em comum um determinado conjunto de características. Os investigadores de um estudo qualitativo têm como fonte de dados o ambiente natural dos participantes, têm interesse mais pelos processos do que simplesmente pelos resultados, analisam os dados de forma indutiva e descritiva e procuram captar o seu significado enquanto os relacionam. Os autores (1994) consideram que o investigador constitui o principal instrumento num estudo deste tipo. Como tal, tendo em conta o contexto, limitações e objetivos da presente investigação, foi adotada uma metodologia de natureza qualitativa. Segundo Ponte (1994), “um estudo de caso pode ser caracterizado como um estudo de uma entidade bem definida como um programa, uma instituição, um curso, uma disciplina, um sistema educativo, uma pessoa, ou uma unidade social” (p. 4), procurando um conhecimento aprofundado do mesmo. O mesmo autor (1994) refere que se trata de uma “investigação que se assume como particularística”, na qual é analisada “uma situação específica que se supõe ser 39 única em muitos aspetos, procurando descobrir a que há nela de mais essencial e característico e, desse modo, contribuir para a compreensão global do fenómeno de interesse” (p. 4). Desta forma, a presente investigação é um estudo de caso, em que o “caso” ou objeto de análise é a turma. Trata-se de um “estudo de caso interpretativo” e de “observação participante”, no qual se procuram “conhecer os processos, dinâmicas e perspetivas dos intervenientes numa dada situação” (idem, 1994, p. 7). Ponte (1994) considera que um estudo desta natureza se baseia numa “descrição grossa, que vai além dos factos e das aparências, apresentando com grande riqueza de pormenor o contexto, as emoções e as interações sociais que ligam os diversos participantes entre si” (p. 11). O mesmo autor (1994) salienta que este tipo de estudo depende do investigador, pelo que, na análise de dados, o mesmo não pode deixar de recorrer ao seu próprio ponto de vista. 3.3.2. Recolha de dados A estratégia adotada para avaliar a intervenção passava por uma recolha de dados que permitisse uma análise ao desempenho da turma na temática em questão, tendo em conta a sua predisposição para aprender. A recolha de dados deste estudo foi obtida com recurso a diferentes técnicas, tais como questionário, teste (antes e após a intervenção) e observação das aulas (gravadas em vídeo e posteriormente transcritas). Segundo Tuckman (2000) e Bogdan e Biklen (1994) estas técnicas são adequadas para uma investigação qualitativa. A recolha de dados decorreu em três momentos distintos: antes da intervenção pedagógica, durante a intervenção pedagógica e após a intervenção pedagógica, dados que foram sendo organizados e analisados desde a fase inicial da investigação. Antes da intervenção pedagógica, os alunos responderam a um questionário e realizaram um teste diagnóstico. Durante a concretização da intervenção pedagógica, foram gravadas as aulas em vídeo (e posteriormente transcritas). Após a intervenção pedagógica, os alunos realizaram um teste de avaliação (ficha por partes). Questionário Face aos objetivos definidos, foi delineada uma metodologia de investigação, recorrendo a um questionário. Os questionários são instrumentos a que os investigadores recorrem para transformar em dados a informação comunicada diretamente por um indivíduo (Tuckman, 40 2000). Destinam-se, assim, a aceder às suas dimensões internas, ou seja, à informação ou conhecimento que possui, aos seus valores, experiências (passadas ou atuais), preferências ou convicções (idem, 2000). No entanto, por ser um instrumento de auto-registo, é importante que se tenha em consideração a possibilidade de o indivíduo não saber dar certas respostas sobre si mesmo, ou que responda aquilo que o investigador deseja ouvir (efeito da desejabilidade social) (idem, 2000). As capacidades cognitivas de um aluno, nem sempre garantem, por si, que o mesmo aprenda. Deve ser considerada uma interação entre diversos fatores, cognitivos e emocionais (Bandura, 1993). Desta forma, para que ocorra aprendizagem é fundamental que o aluno esteja predisposto para tal. Esta ideia foi vincada por diversos autores de referência (Ausubel, 2003; Azzy & Polydoro, 2006; Bandura, 1993, 1997; Bruner, 1999; Chacón, 2000; Ponte & Serrazina, 2000), tal como foi apresentado no Capítulo II. Segundo a literatura apresentada, para se quantificar a predisposição de um aluno para a aprendizagem da Matemática, é fundamental que se considere a sua perceção perante a utilidade da disciplina, a sua autoeficácia e ansiedade sentida perante a disciplina e a opinião dos seus colegas sobre a mesma (McLeod, 1989, citado por Chacón, 2000). Desta forma, o principal propósito do questionário consistiu em averiguar e quantificar essa predisposição para aprender Matemática por parte de cada aluno, tendo em conta as referidas componentes. Antes da intervenção pedagógica, foi entregue um questionário (Anexo IV) aos alunos da turma, com o objetivo de apurar e, de certa forma, quantificar, a predisposição de cada um para a aprendizagem da Matemática. Para tal, foi entregue um pedido de autorização para os questionários ao diretor da escola (Anexo II) e a todos os encarregados de educação (Anexo III), que foi por todos concedida. Tuckman (2000) salienta que se podem obter melhores resultados com o questionário quando este é respondido de forma anónima, garantindo, desta forma, maior honestidade e liberdade de resposta por parte dos participantes. No entanto, o questionário não foi elaborado por forma a ser respondido anonimamente pela turma. Esta opção deveu-se ao facto de um dos propósitos desta investigação incidir no cruzamento de dados resultantes de cada um dos instrumentos utilizados para que fosse possível traçar um perfil para cada aluno da turma. 41 Teste diagnóstico O teste diagnóstico elaborado destinou-se a “verificar se os alunos têm os pré-requisitos necessários para iniciar o estudo de determinado assunto” (Ponte & Serrazina, 2000, p. 27), neste caso, o estudo das funções. Esta avaliação, preliminarmente realizada, forneceu informações para as tomadas de decisões que se seguiram durante o decurso do processo de ensino (NCTM, 2007). Assim, os dados recolhidos foram utilizados para orientar aprendizagens posteriores, oferecendo aos alunos a oportunidade de ir “integrando as novas aprendizagens de forma positiva e consciente”, ajudando-os, desta forma, a “adquirir conhecimentos profundos e ideias claras sobre os conteúdos matemáticos” (Ministério da Educação, 2001, p. 13). Como pré-requisitos para esta temática do 10º ano de escolaridade, os alunos devem: conhecer a função afim; (…) reconhecer essa função através do gráfico, esboçar o gráfico; (…) conhecer algumas propriedades (monotonia e zeros de forma apenas intuitiva e usando os conhecimentos de equações); (…) saber resolver equações e inequações do 1º e (…) do 2º grau; (…) conhecer os números reais e representar intervalos de números reais. (Ministério da Educação, 2001, p. 27) O teste diagnóstico (Anexo V) teve a duração de noventa minutos, tendo sido estruturado em dois grupos. Um primeiro grupo de escolha múltipla (Grupo I) e um segundo de resposta livre (Grupo II). Os dados recolhidos através do mesmo constituíram uma das bases da intervenção pedagógica, permitindo conhecer as dificuldades que transitaram com os alunos dos anos letivos anteriores. Foi realizado antes da intervenção pedagógica por vinte e oito alunos, que para a sua resolução tiveram autorização para recorrer à calculadora gráfica. Ficha de avaliação (ficha por partes) As fichas de avaliação são o modo de avaliação mais frequente no ensino (Ponte & Serrazina, 2004). São, habitualmente, provas escritas, realizadas individualmente pelos alunos, não havendo qualquer tipo de consulta e com tempo limitado (idem, 2004). Estas provas “têm aspetos muito positivos e são muito importantes” (Ministério da Educação, 2001, p. 13). Devem aparecer em “momentos de síntese e cumprir uma função diferenciada da dos outros instrumentos” (idem, 2001, p. 13). A inserção da ficha de avaliação após a intervenção pedagógica teve por objetivo verificar as aprendizagens dos alunos resultantes da experiência de ensino. Excetuando as fichas de 42 avaliação usuais, que exercem grande influência na classificação final de cada período, os alunos desta turma eram, ainda, sujeitos a avaliações periódicas que decorriam através da realização das denominadas “fichas por partes”. A média aritmética da classificação obtida nas mesmas durante o ano letivo equivalia à classificação de um teste sumativo, cujo “peso” se refletiu na classificação do terceiro período. Apesar de não ter um “peso” acentuado nas classificações dos alunos, cada ficha por partes desempenhava uma importante função para a aprendizagem dos alunos, servindo como “aviso” para o teste sumativo seguinte. A ficha por partes (Anexo VI) foi estruturada em quatro questões e teve a duração de noventa minutos. Tinha o duplo objetivo de verificar os conhecimentos adquiridos pelos alunos até ao momento e recolher informação sobre os erros dos alunos para a presente investigação. Esta ficha foi realizada por vinte e seis alunos, que para a sua resolução tiveram autorização para recorrer à calculadora gráfica. Observação (participante) das aulas Segundo Bogdan e Biklen (1994, p. 113), o trabalho de campo é “a forma que a maioria dos investigadores qualitativos utilizam para recolher os seus dados”, encontrando-se com os sujeitos nos seus territórios. Desta forma, convivem com os sujeitos nos respetivos ambientes naturais, o que leva a uma maior proximidade entre os intervenientes e, consequentemente, a uma relação menos formal (idem, 1994). Consequentemente, Bogdan e Biklen (1994, pp. 113-114) consideram que o trabalho de campo “se refere ao estar dentro do mundo do sujeito” e que esta relação oferece melhores condições ao investigador para que possa prosseguir com os objetivos da sua investigação, pelo que “maximiza o acesso às fontes”. O investigador que no seu trabalho de campo procura este tipo de relação com os sujeitos em análise realiza aquilo a que os mesmos autores denominam de “observação participante” (idem, 1994, p. 114). Por forma a recolher a melhor informação possível dos alunos, foi adotada a estratégia referida anteriormente. A turma foi analisada durante todo o ano letivo, tendo sido criadas relações de grande empatia entre os participantes. Desta forma, a recolha de dados foi um processo natural, que permitiu conhecer e compreender a personalidade de cada aluno. De salientar que a experiência resultante da observação e convivência com a turma durante todo o ano letivo constituiu um valioso elemento para esta investigação. 43 Como complemento à observação, as aulas foram gravadas (e posteriormente transcritas) durante o período da investigação. O registo em vídeo das respetivas aulas foi devidamente autorizado pela direção da escola e pelos encarregados de educação de todos os alunos, sendo garantido o anonimato em relação à identidade dos alunos da turma. Utilizaram-se duas câmaras de vídeo para que fossem captadas as discussões entre os elementos de grupo. Para o efeito, tal como anteriormente, foi entregue um pedido de autorização para as gravações das aulas ao diretor da escola (Anexo II) e a todos os encarregados de educação (Anexo III), que, de igual forma, foi por todos concedida. O posicionamento das câmaras foi sendo modificado de aula para aula, sendo colocada em locais estratégicos próximos do grupo em questão. De salientar que a presença das câmaras de vídeo não provocou grandes alterações no comportamento dos alunos. 3.3.3. Análise de dados Segundo Bogdan e Biklen (1994), a análise dos dados é um processo sistemático de busca e de organização de materiais que foram sendo acumulados durante uma investigação, com o objetivo de aumentar a compreensão dos mesmos, permitindo uma posterior apresentação aos outros daquilo que tenha sido encontrado ou concluído. Esta investigação seguiu uma abordagem qualitativa, de cunho interpretativo (Bogdan & Biklen, 1994). O objetivo deste estudo consistiu em averiguar o impacto que a predisposição de cada aluno para a aprendizagem da Matemática tem na ocorrência de erros e consequente desempenho à disciplina. Desta forma, foram elaborados um questionário, com o objetivo de quantificar a predisposição de cada aluno para a aprendizagem da disciplina, um teste diagnóstico e uma ficha por partes, em que um dos objetivos era quantificar e categorizar os erros cometidos por cada aluno, analisando as possíveis origens dos mesmos para uma melhor compreensão das suas dificuldades. Após a intervenção, foi realizada uma primeira análise, ainda que superficial, a toda a documentação reunida para ter uma ideia dos dados que tinham sido recolhidos. Posteriormente, os dados foram analisados uma segunda vez, categorizados e recombinados, procurando obedecer às proposições iniciais do estudo, ou seja, relacionar esta diversidade de fontes de dados com as questões de investigação, adequando-as aos objetivos a atingir (Tuckman, 2000). Neste processo foram considerados o contexto, papéis, comportamentos, 44 motivações e a relação entre motivações e comportamentos dos participantes no estudo (Tuckman, 2000). Como já foi referido, a turma que constituiu o objeto de análise era composta por vinte e nove alunos. No entanto, foram recolhidos apenas vinte e cinco questionários, vinte e oito testes diagnósticos e vinte e seis fichas por partes. Por forma a atingir os objetivos desta investigação, existia a necessidade de cruzar os dados recolhidos através dos diversos instrumentos, pelo que o tamanho da amostra teve que ser restringido a vinte e dois alunos ( ), tal como é ilustrado na Figura 2. Figura 2 – Esquema representativo do processo de seleção da amostra desta investigação. Dos vinte e dois alunos que constituem a amostra desta investigação, doze são do sexo feminino e dez do sexo masculino. Para proteção das suas identidades, os alunos foram designados por A1, A2, A3, …, A22. A análise dos dados recolhidos teve três momentos distintos: análise dos dados recolhidos através do questionário; análise dos dados recolhidos através do teste diagnóstico e da ficha por partes; e confronto entre os dados recolhidos pelos instrumentos referidos e a observação das aulas. No primeiro momento, com o objetivo de analisar, de modo geral, a predisposição dos alunos da turma para aprender, os questionários foram analisados questão a questão, sendo as 45 respostas registadas numa tabela de frequências absolutas. Seguidamente, os questionários foram analisados por aluno, com o objetivo de analisar a predisposição de cada um para a aprendizagem da disciplina, tendo em conta os parâmetros referenciados por McLeod (1989, citado por Chacón, 2000). O segundo momento consistiu em três fases. Na primeira, foi realizada uma análise superficial aos dados recolhidos através do teste diagnóstico e da ficha por partes com o objetivo de se ter uma ideia das respostas dadas pelos alunos. Seguidamente foram separadas em quatro classes, corretas, parcialmente corretas, incorretas e sem resposta, sendo realizada uma contagem do número de respostas de cada tipo. Em algumas questões, as respostas tiveram que ser classificadas em apenas três classes, corretas, incorretas ou sem resposta. Nesta primeira fase, foi realizada uma pré-seleção das respostas que seriam mais representativas das categorias em estudo nesta investigação. Na segunda fase, a análise dos dados foi aprofundada, procedendo-se à categorização das respostas. Nesta fase realizou-se uma interpretação dos dados, sendo estabelecidos os critérios que definem cada categoria. Tendo em conta os tipos de erro encontrados nos dados recolhidos e as categorizações analisadas no Capítulo II (Radatz, 1979; Movshovitz-Hadar, Zaslavsky e Inbar (1987); Hall, 2002; Socas, 1997), foram consideradas as categorias apresentadas no Quadro 6. Quadro 6 – Categorização de erros a que se recorreu nesta investigação (segundo os autores analisados) Tipo de erro Cálculo ou procedimento Regra Código A Autores Radatz (1979); MovshovitzHadar, Zaslavsky e Inbar (1987); Socas (1997); Kieran (1999); Hall (2002) B Radatz (1979); Movshovitz-Hadar, Zaslavsky e Inbar (1987); Socas (1997); Kieran (1999); Hall (2002) Uso inadequado dos dados C Radatz (1979); Movshovitz-Hadar, Zaslavsky e Inbar (1987); Socas (1997) Conteúdos matemáticos D Radatz (1979); Movshovitz-Hadar, Zaslavsky e Inbar (1987); Socas (1997) Os erros contemplados na categoria (A), ou seja, de cálculo ou procedimento, podem ter origem numa ausência de significado ou em determinadas atitudes afetivas e emocionais, denotando uma certa resistência por parte do aluno em captar um determinado processo. Nesta categoria são registados os erros relacionados com a Álgebra processual, ou seja, estão ligados à aritmética (Kieran, 1999). Por exemplo, considerem-se os seguintes casos: 46 Neste caso, o aluno tenta simplificar a expressão através da eliminação do termo , tanto no numerador como no denominador, revelando uma ausência de significado no processo. Neste caso, o aluno, de forma irrefletida, comete um erro numa operação simples que pode ter origem num certo excesso de confiança ou numa distração. Os erros contemplados na categoria (B), ou seja, os erros que derivam da utilização inadequada de uma regra e têm origem numa ausência de significado, denotando uma certa resistência por parte do aluno em captar uma determinada regra. De igual forma, nesta categoria são registados os erros relacionados com a Álgebra estrutural, ou seja, com as operações realizadas com expressões algébricas (Kieran, 1999). Por exemplo, considerem-se os seguintes casos: Neste caso, na tentativa de isolar a variável, o aluno divide ambos os membros da equação por , mas, no processo, não troca o sinal da desigualdade. Neste caso, o aluno mostra desconhecer a regra. Neste caso, o aluno soma os coeficientes de dois monómios de diferentes graus, revelando uma ausência de significado no processo. Os erros contemplados na categoria (C), ou seja, os erros que derivam do uso inadequado dos dados, têm origem numa interpretação incorreta de linguagem, seja corrente ou algébrica. Nesta categoria existe uma discrepância entre os dados fornecidos no enunciado da tarefa e a forma como foram utilizados pelo aluno, denotando uma incompreensão do que é proposto no enunciado da questão. Os erros contemplados na categoria (D), ou seja, os erros que derivam de um domínio deficiente dos conteúdos matemáticos (definições, teoremas, etc.). Nestes casos, o aluno denota uma carga de trabalho insuficiente para a apreensão dos conceitos. 47 Na terceira fase do segundo momento, o tratamento dos resultados, as categorias são apresentadas em quadros onde são indicadas as frequências absolutas, sendo incluídos exemplos das respostas obtidas, acompanhadas de uma síntese do sucedido em cada caso. No terceiro momento, procura-se relacionar a predisposição de cada aluno para a aprendizagem com as categorias de erro detetadas e sua frequência, procurando-se, desta forma, responder às questões propostas para esta investigação. 48 CAPÍTULO IV APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS Neste capítulo serão analisados e apresentados os dados recolhidos nos três momentos da intervenção pedagógica (antes, durante e após). Este capítulo está dividido em duas secções. Na primeira, será avaliada a predisposição dos alunos da turma para a aprendizagem das funções. Na segunda, serão analisadas as produções escritas recolhidas dos alunos, classificando os erros por eles cometidos. De igual forma, serão analisadas algumas das abordagens realizadas ao erro na sala de aula. 4.1. Predisposição dos alunos para a aprendizagem das funções Como já foi referido, um dos objetivos desta investigação passa por avaliar a predisposição para a aprendizagem de cada aluno da turma em análise. Nesta secção serão analisados os dados recolhidos através do questionário e da observação das aulas durante a intervenção, tendo em conta a literatura apresentada no Capítulo II. Como parâmetros de avaliação da predisposição de cada aluno para a aprendizagem das funções, foram considerados os referidos por McLeod (1989, citado por Chacón, 2000): perceção do aluno (e dos colegas de turma) perante a utilidade da Matemática, autoeficácia e ansiedade. 4.1.1. Perceção perante a utilidade da Matemática Para o primeiro parâmetro, recorreu-se à análise dos questionários (Anexo IV) para averiguar a opinião de cada aluno relativamente à importância da Matemática para o seu futuro e em que curso gostariam de ingressar. A perceção de um aluno perante a utilidade de uma determinada disciplina pode influenciar o seu futuro relativamente às suas escolhas profissionais (Azzy & Polydoro, 2006). Desta forma, dezoito alunos (82%) consideram que a Matemática será importante para o seu futuro. Em contrapartida, quatro alunos (18%) consideram que a Matemática terá pouca ou nenhuma importância no curso em que pretendem ingressar (Figura 3). 49 Em que medida te parece que a Matemática poderá ser importante para o teu futuro profissional? Nada; 4% 14% Pouco; 41% Bastante; 41% Imensamente importante. Figura 3 – A opinião dos alunos acerca da importância da Matemática. De modo geral, os alunos reconheceram a utilidade da aprendizagem da Matemática, a qual, segundo os mesmos, assumirá um papel determinante nos seus futuros profissionais. Os vinte e dois alunos em análise pretendem ingressar no ensino superior. Os que já têm uma ideia do curso no qual pretendem ingressar, referiram os cursos de Economia, Gestão e Contabilidade (Figura 4). Que curso pretendes frequentar? 27% 41% Gestão; Contabilidade; 9% Economia; Sem Informação. 23% Figura 4 – Preferência dos alunos relativamente aos cursos do ensino superior. A intenção dos alunos ingressarem em cursos que requerem conhecimentos de Matemática, denota que continuarão a trabalhar com Matemática. A avaliação individual dos alunos relativamente ao primeiro parâmetro está apresentada no Quadro 7. 50 Quadro 7 – Perceção de cada aluno da turma perante a utilidade da Matemática Aluno 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Perceção perante a utilidade da Matemática Importância da disciplina (Q) Curso (Q) (-) Gestão (+) SI (+) Gestão (+) SI (+) Gestão (+) SI (-) Contabilidade (+) SI (-) SI (+) SI (+) Economia (+) Gestão (+) Economia (+) Gestão (+) Gestão (-) Contabilidade (+) Economia (+) Economia (+) SI (+) SI (+) Economia (+) SI (Legenda: (+) Nível elevado; (-) Nível baixo; SI - Sem informação; Q – Questionário.) Através do Quadro 7, é percetível que a maioria dos alunos (18) considera que a Matemática lhes será útil no futuro e quatro alunos têm uma opinião contrária. Os alunos A1, A7 e A16 consideram que a Matemática não será útil para os seus futuros profissionais, mas, no entanto, pretendem ingressar nos cursos de gestão e contabilidade. Ambos os cursos contemplam algumas cadeiras que requerem conhecimentos da disciplina no seu plano de estudos, o que demonstra que estes alunos não têm noção da importância que a disciplina terá na sua formação académica e, consequentemente, para o seu futuro. Por sua vez, o aluno A9 referiu no seu questionário que ainda não ponderou em que curso pretende ingressar. No entanto, considera que a Matemática não lhe servirá de muito para o seu futuro profissional. Desta forma, conclui-se que estes quatro alunos têm uma perceção diminuta em relação à utilidade da Matemática. Segundo McLeod (1989, citado por Chacón, 2000), a perceção dos colegas de turma do aluno sobre a utilidade da Matemática é também um parâmetro a ter em conta. Como a 51 perceção dos alunos da turma, de modo geral, é positiva, este parâmetro foi considerado como irrelevante para esta investigação. 4.1.2. Ansiedade em momentos de avaliação de Matemática Tal como o primeiro parâmetro, a ansiedade sentida pelos alunos é difícil de avaliar através da observação, tendo-se recorrido à análise dos questionários para averiguar o seu nível nos momentos de avaliação da disciplina. Relativamente a este parâmetro, catorze alunos referiram sentir nervosismo em momentos de avaliação da disciplina. Os restantes referiram sentir-se tranquilos na realização de uma ficha de avaliação da disciplina (Figura 5). Quando realizas um teste de Matemática, sentes-te: 36% Nervoso/a; 64% Tranquilo/a; Figura 5 – Níveis de ansiedade dos alunos em momentos de avaliação em Matemática. Desta forma, apenas 36% alunos referiram sentir-se tranquilos em momentos de avaliação da disciplina, pelo que se considerou que apresentam baixos níveis de ansiedade. De modo geral, os alunos que revelaram sentir-se tranquilos em momentos de avaliação da disciplina são os alunos que costumam obter melhores classificações da turma. Curiosamente, os alunos A9 e A22 são a exceção neste caso. Como referido anteriormente, níveis excessivos de ansiedade podem prejudicar o rendimento dos alunos em momentos de avaliação, inibindo os alunos de recorrer à totalidade das suas capacidades. Neste aspeto, cerca de 64% dos alunos mostram ser mais vulneráveis que os restantes, pelo que se considerou que apresentam níveis elevados de ansiedade. 52 4.1.3. Autoeficácia em relação à Matemática Para o terceiro e último parâmetro, recorreu-se à análise dos questionários e à observação das aulas para averiguar a afetividade que os alunos nutrem pela disciplina (e com o conteúdo das funções), bem como o nível de empenho e persistência que dedicaram às aulas durante a intervenção pedagógica. A afetividade que um aluno nutre pela Matemática, ou por um seu conteúdo em específico, tem influência direta no empenho que este lhe dedica. O empenho de um aluno numa determinada atividade, neste caso relacionada com a Matemática, reflete-se nos níveis de atenção e dedicação que lhe dispensa. Desta forma, estes fatores estão todos relacionados, refletindo-se, por fim, na qualidade de trabalho que realiza em sala de aula. Desta forma, foi considerado que a qualidade do trabalho realizado em sala de aula espelha, de certa forma, a autoeficácia de cada aluno. Dos vinte e dois alunos em análise, catorze (63%) referem que a Matemática está entre as suas três disciplinas favoritas e três (14%) referem que é a sua disciplina favorita. Apenas cinco alunos (23%) referem que a Matemática se encontra entre as três disciplinas que menos gostam (Figura 6). No caso da Matemática, em que posição se situa no teu ranking de preferências? 23% É a disciplina de que mais gostas; 14% Está entre as tuas três disciplinas favoritas; Está nas três disciplinas de que menos gostas; 63% Figura 6 – Afetividade dos alunos com a Matemática. Relativamente aos conteúdos da Matemática, doze alunos (55%) referem ter uma maior preferência pela temática da estatística (Figura 7). Esta temática é a mais votada porque “pode ser utilizada no dia-a-dia”, “porque é fácil”, ou porque “é mais importante para o nosso futuro”. No sentido inverso, a menos votada é a das funções (18%). 53 Dentro dos conteúdos de Matemática que já estudaste, indica aquele de que mais gostaste. 27% Estatística; 55% 18% Funções; Geometria; Figura 7 – Preferência dos alunos relativamente aos conteúdos da Matemática. Como já seria de esperar, a temática menos apreciada é a das funções, recolhendo doze votos (55%), seguida pela geometria e pela estatística, com nove votos (41%) e um voto (4%), respetivamente (Figura 8). Desta forma, de modo geral, os alunos demonstram um baixo nível de afetividade com esta temática porque “é muito difícil” ou porque “é preciso muitas contas”. Dentro dos conteúdos de Matemática que já estudaste, indica aquele de que menos gostaste. 4% Estatística; 41% Funções; 55% Geometria; Figura 8 – Menor preferência dos alunos relativamente aos conteúdos da Matemática. O nível de empenho e persistência foi avaliado através da observação das aulas durante o período de intervenção, tendo sido considerados os níveis de distração e de participação e trabalho na sala de aula. A avaliação individual dos alunos relativamente ao terceiro parâmetro está apresentada no Quadro 8. 54 Quadro 8 – Níveis de autoeficácia de cada aluno em relação à Matemática Aluno 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Afetividade Disciplina (Q) Conteúdo (Q) (+) SI (+) SI (+) SI (+) (-) (+) (+) (+) (-) (+) (-) (+) (-) (-) SI (+) (-) (-) (-) (+) SI (+) (+) (+) SI (+) (+) (-) (-) (+) (+) (-) (-) (+) (-) (+) (-) (-) (-) (+) (-) Autoeficácia Empenho e persistência Nível de atenção (O) Nível de trabalho (O) (-) (-) (-) (-) (+) (+) (-) (-) (+) (+) (+) (+) (+) (+) (+) (+) (-) (-) (-) (+) (-) (-) (+) (+) (+) (+) (+) (+) (+) (+) (-) (-) (+) (+) (-) (-) (-) (+) (+) (+) (-) (-) (-) (-) (Legenda: (+) Nível elevado; (-) Nível baixo; SI - Sem informação; Q - Questionário; O – Observação.) Através do Quadro 8, é possível verificar que nove alunos apresentaram um baixo nível de trabalho em sala de aula, tendo-se considerado que os mesmos apresentam elevados níveis de autoeficácia. É importante salientar que os alunos A10 e A19 apresentaram um baixo nível de atenção, que, no entanto, não se refletiu na respetiva qualidade de trabalho em sala de aula. Estes alunos conversavam imenso, mas terminavam, sem exceção, as tarefas propostas para cada aula. 4.1.4. Avaliação do nível de predisposição para a aprendizagem Tendo em conta os parâmetros referidos, foi elaborado o Quadro 9, no qual é apresentada a avaliação de cada um dos alunos da turma no que diz respeito à predisposição para a aprendizagem. É importante salientar que a observação constituiu um instrumento decisivo para este processo de avaliação, tendo a autoeficácia de cada aluno desempenhado um papel de maior importância que os restantes parâmetros no mesmo. 55 Quadro 9 – Predisposição de cada aluno para a aprendizagem das funções Aluno 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Parâmetros de avaliação Perceção perante a utilidade da Ansiedade Matemática (-) (+) (+) (+) (+) (-) (+) (+) (+) (-) (+) (+) (-) (+) (+) (+) (-) (-) (+) (-) (+) (+) (+) (+) (+) (-) (+) (+) (+) (+) (-) (+) (+) (-) (+) (+) (+) (+) (+) (-) (+) (+) (+) (-) Autoeficácia (-) (-) (+) (-) (+) (+) (+) (+) (-) (+) (-) (+) (+) (+) (+) (-) (+) (-) (+) (+) (-) (-) Predisposição para a aprendizagem das funções NP NP P NP P P P P NP P NP P P P P NP P NP P P NP NP (Legenda: (+) Nível elevado; (-) Nível baixo; P – Predisposto; NP – Não predisposto.) Através do Quadro 9, é possível verificar que nove alunos não foram considerados como predispostos para a aprendizagem das funções. No sentido inverso, treze alunos foram considerados como predispostos para a aprendizagem deste conteúdo. 4.2. Erros cometidos na aprendizagem das funções Nesta secção serão analisados os erros cometidos pelos alunos durante a intervenção pedagógica. Serão analisadas as resoluções dos alunos da turma do teste diagnóstico e da ficha por partes. De igual forma, serão analisados os momentos de aula considerados pertinentes para esta investigação. 56 4.2.1. Resultados do teste diagnóstico No Quadro 10 são apresentadas as respostas dos alunos ao teste diagnóstico (Anexo V), tendo sido classificadas como corretas, parcialmente corretas (em algumas questões), incorretas e sem resposta. Quadro 10 – Classificação das respostas dos alunos no teste diagnóstico Respostas Grupo I Questão Corretas Parcialmente corretas Incorretas Sem resposta 1 18 - 4 0 2 19 - 3 0 3 18 - 4 0 4 20 - 2 0 5 19 - 3 0 1.1.1 22 - 0 0 1.1.2 22 - 0 0 1.2 4 0 3 15 1.3 19 - 0 3 1.4 19 - 0 3 1.5 16 0 0 6 2.1 16 - 4 2 2.2.1 16 - 4 2 2.2.2 16 - 4 2 16 - 4 2 3 8 13 0 1 4 9 10 0 3 5 8 4 2 10 1.1 1 II 2 2.2. 2.3 Através do Quadro 10, é possível verificar que a maior parte dos alunos respondeu corretamente às questões de escolha múltipla do Grupo I. Relativamente à questão 1 do Grupo I, dezoito alunos apontaram a alternativa B como resposta correta e os restantes quatro apontaram as alternativas A e D. As respostas incorretas obtidas nesta questão não foram contabilizadas como erros porque todas as alternativas representavam uma forma simplificada do número real . No entanto, a que se apresentava mais simplificada era a alternativa B, apresentada sob a forma modo geral, a turma mostrou saber lidar com a simplificação de expressões. 57 . Assim, de Na questão 2, dezanove alunos apontaram a alternativa A como resposta correta e três apontaram as alternativas B e D. As respostas incorretas obtidas nesta questão foram contabilizadas como erros da categoria (D). Se lado , ou seja, representa o perímetro de um quadrado de , pode-se afirmar que se trata de uma proporcionalidade direta cuja constante de proporcionalidade é . Desta forma, a alternativa A seria a opção correta. De um modo geral, a turma mostrou saber reconhecer este tipo de relações entre quantidades. Na questão 3, dezoito alunos apontaram a alternativa C como resposta correta e quatro apontaram as alternativas B e D, pelo que, de modo geral, a turma mostrou saber traduzir expressões de linguagem corrente para linguagem matemática. As respostas incorretas obtidas nesta questão foram contabilizadas como erros da categoria (C). Na questão 4, dezanove alunos apontaram a alternativa C como resposta correta e três a alternativa D. As respostas incorretas obtidas nesta questão foram contabilizadas como erros da categoria (B). O quadrado da soma é equivalente à expressão , pelo que a alternativa C seria a correta. No entanto, os alunos que escolheram a alternativa D como resposta, a expressão , denotaram não saber utilizar corretamente a propriedade distributiva da multiplicação, interpretar corretamente o significado de potência ou identificar o caso notável em questão. Na questão 5, vinte alunos apontaram a alternativa A como resposta correta e dois apontaram as alternativas B e D. Tal como na questão anterior, as respostas incorretas obtidas nesta questão foram contabilizadas como erros da categoria (B). A expressão desenvolvimento de é o , um caso notável, a diferença de quadrados, pelo que a alternativa A seria a opção correta. Os alunos que não escolheram esta alternativa mostraram que não sabem utilizar corretamente a propriedade distributiva da multiplicação nem identificar o caso notável em questão. Relativamente ao Grupo II, as questões 1, 2 e 3 tinham por objetivo avaliar as noções dos alunos em relação à interpretação e construção de representações gráficas, conceitos de domínio e contradomínio de uma função, objeto, imagem e a simbologia que lhes é associada. Na questão 1 do segundo grupo foram notórias as dificuldades dos alunos com os conceitos de domínio e contradomínio de uma função e com a simbologia associada ao conceito de função, ou seja, nas alíneas 1.2 e 1.5 da questão 1 do Grupo II. Na alínea 1.2 do Grupo II, a maioria dos alunos não conseguiu identificar os conjuntos e como domínio e contradomínio da 58 função . De salientar que apenas quatro alunos responderam corretamente a esta questão, dando indícios das dificuldades sentidas pela maioria da turma relativamente a estes conceitos. Na Figura 9 estão ilustradas as três respostas incorretas obtidas nesta alínea. Figura 9 – Respostas dos alunos A1, A7 e A15 na alínea 1.2. As respostas incorretas obtidas nesta questão foram contabilizadas como erros da categoria (D). Na alínea 1.5 do Grupo II, os alunos tiveram algumas dificuldades em trabalhar com a simbologia associada ao conceito de função, mais concretamente em lidar com expressões do tipo ou . Como não foram recolhidas respostas incorretas nesta alínea, não foram contabilizados quaisquer tipos de erros. Assim, ficou patente a existência de dificuldades na captação dos seus significados: na primeira expressão está implícita a questão “qual é a imagem do objeto 2 pela função ?”; e na segunda expressão está implícita a questão “qual é o objeto que pela função tem imagem 9?”. Através da análise do Quadro 10 é possível verificar que, de um modo geral, a maioria dos alunos não sentiu dificuldades na questão 2 do Grupo II, quer na construção de uma representação gráfica (alínea 2.1), quer na sua posterior interpretação. No entanto, os alunos A3, A10 e A21 mostraram dificuldades de interpretação da situação descrita no enunciado, construindo a tabela como se o volume total da vasilha fosse . O raciocínio destes alunos passou por considerar que por minuto, a torneira deixava cair cerca de vasilha, durante cinco minutos (Figura 10). Figura 10 – Resposta do aluno A21 na alínea 2.1. 59 dentro da O aluno A18 mostrou ter as mesmas dificuldades de interpretação na situação apresentada, tendo considerado que a torneira deixava cair por cada período de cinco minutos (Figura 11). Figura 11 – Resposta do aluno A18 na alínea 2.1. Desta forma, estes erros podem ser enquadrados na categoria (C), ou seja, são erros cometidos devido ao uso inadequado dos dados. Nas alíneas seguintes (2.2 e 2.3), os erros cometidos derivaram da construção errada da tabela de valores da função da alínea 2.1 e, como tal, não foram contabilizados. Apenas oito alunos responderam corretamente à questão 3 do Grupo II, tornando evidentes as dificuldades sentidas pelos alunos ao completar a tabela. A maior parte dos alunos não sentiu grandes dificuldades quando o valor de era fornecido, resolvendo a equação em ordem a . No entanto, na situação inversa, quando apenas fornecido o valor de , alguns alunos sentiram algumas dificuldades em calcular o valor de . Os alunos A5 e A13 cometeram um erro por transposição da categorização de Hall (2002) que se enquadrado na categoria (A), situação que é ilustrada na Figura 12. Figura 12 – Cálculo auxiliar do aluno A5 na questão 3. O aluno A8 comete um erro por omissão da categorização de Hall (2002) que se enquadra na categoria (A), tendo omitido o termo no segundo membro da equação na passagem do primeiro para o segundo passo (Figura 13). Figura 13 – Cálculo auxiliar do aluno A8 na questão 3. 60 Também foi possível apurar que a maioria dos alunos não reconheceu que substituindo o valor de pelo termo , não , deixando a respetiva linha da tabela por preencher e, tal como nos casos anteriores, as suas respostas foram consideradas como parcialmente corretas. Não contabilizados mais erros nesta questão porque a maioria dos alunos não apresentou cálculos auxiliares na folha de resolução. Na questão 4, os alunos mostraram grandes dificuldades na resolução da inequação apresentada, , cometendo erros em alguns procedimentos básicos e no manuseamento de algumas regras da Matemática, tais como a propriedade distributiva da multiplicação, desembaraçar de parêntesis ou simplificação de denominadores. Os erros cometidos nesta questão enquadram-se nas categorias (A) e (B), apresentando-se, de seguida, um exemplo de cada. Na Figura 14 está ilustrada a resolução da questão 4 do aluno A1, na qual comete três erros. Figura 14 – Resposta do aluno A1 na questão 4. Neste caso, o aluno A1 soma os termos, obtém o termo como resultado da divisão de e , obtendo . De seguida, por distração, por , cometendo, desta forma, dois erros da categoria (A). No passo seguinte, divide ambos os membros da equação por , mas não modifica o sentido da desigualdade, cometendo um erro da categoria (B). De igual forma, os alunos A4, A11 e A16 cometeram o mesmo erro que o aluno A1 ao não modificam o sentido da desigualdade quando dividiram ambos os membros por . O aluno A21 cometeu um erro contemplado na categoria (B), tendo aplicado a propriedade distributiva de forma incorreta (Figura 15). 61 Figura 15 – Resposta do aluno A21 na questão 4. Neste caso, na tentativa de se desembaraçar dos parêntesis mais exteriores, o aluno tentou aplicar a propriedade distributiva nos termos e , multiplicando o termo ambos. O seu erro consistiu em não considerar a expressão multiplicado o termo por como um só termo, tendo duas vezes à mesma. De igual forma, os alunos A2, A8 e A14 cometeram o mesmo erro que o aluno A21 ao aplicarem a propriedade distributiva da multiplicação incorretamente. O aluno A11 cometeu um erro por eliminação (Hall, 2002) contemplado na categoria (B), tendo somado os coeficientes de dois monómios de graus diferentes, . Este aluno não terminou a sua resolução (Figura 16). Figura 16 – Resposta do aluno A11 na questão 4. É de salientar que os alunos A1, A11 e A21 recorreram ao sinal “=” entre as expressões, em vez do sinal “ ”, denotando, desta forma, dificuldades em lidar com a linguagem algébrica. O aluno A17 cometeu um erro por omissão (Hall, 2002) que se enquadra na categoria (A), tendo omitido o termo , por distração, no quarto passo da sua resolução (Figura 17). Figura 17 – Resposta do aluno A17 na questão 4. 62 Tal como o aluno A17, também os alunos A3 e A10 cometeram erros de cálculo devido a distrações, pelo que também foram contabilizados como erros da categoria (A). Paralelamente, o aluno A19 cometeu um erro da categoria (A). Na tentativa de reduzir os termos do segundo membro da inequação ao mesmo denominador, o aluno multiplica por o denominador desses termos, eliminando-o de seguida (Figura 18). Figura 18 – Resposta do aluno A19 na questão 4. Apenas oito alunos responderam corretamente à questão 5, na qual era solicitada a resolução da equação , facto que retrata as dificuldades sentidas, tendo sido cometidos erros em alguns procedimentos básicos e no manuseamento de algumas regras da Matemática, tais como na aplicação da fórmula resolvente. Os erros cometidos nesta questão enquadram-se nas categorias (A) e (B), apresentando-se, de seguida, um exemplo de cada tipo. O aluno A1 cometeu, na sua resolução, um erro contemplado na categoria (A), onde tenta simplificar a expressão através da eliminação do termo , tanto no numerador como no denominador (Figura 19). Figura 19 – Resposta do aluno A1 na questão 5. Tal como o aluno A1, o aluno A12, A14 e A17 também cometeram este erro nas suas resoluções. Na Figura 20 está ilustrada a resolução do aluno A8, na qual aplicou a fórmula resolvente num polinómio de terceiro grau, cometendo um erro que se enquadra na categoria (B). 63 Figura 20 – Resposta do aluno A8 na questão 5. O aluno A10 aplicou uma estratégia “pouco ortodoxa” na tentativa de se libertar do monómio de terceiro grau (Figura 21). Figura 21 – Resposta do aluno A10 na questão 5. Neste caso, o aluno não reparou que poderia colocar o termo em evidência e optou por colocar a raiz quadrada em ambos os membros da equação. Seguidamente, o aluno separou os termos dentro da raiz como se de uma multiplicação se tratasse, cometendo um erro que se enquadra na categoria (B). Em jeito de síntese, foi elaborado o Quadro 11, onde foram contabilizados todos os erros cometidos pelos alunos no teste diagnóstico, tendo em conta a categoria do erro e o nível de predisposição para a aprendizagem dos alunos. Quadro 11 – Frequência absoluta de erros cometidos no teste diagnóstico (por nível de predisposição para a aprendizagem dos alunos) Alunos Predispostos Não predispostos Total A 10 3 13 Categoria do erro B C 5 6 11 6 16 12 D 4 2 6 Total 25 22 47 Pela análise do Quadro 11, é percetível, ao contrário daquilo que seria de se esperar, que os alunos considerados como predispostos para a aprendizagem cometeram mais erros do que 64 os que foram considerados como não predispostos. Este facto deve-se a um índice elevado de questões sem resposta por parte dos alunos não predispostos para aprendizagem. No Grupo 1, os alunos responderam a todas as questões. Já no Grupo II, tal facto não se verificou. Na questão 1, quinze alunos não responderam à alínea 1.2, entre os quais constavam seis alunos que tinham sido considerados como predispostos para a aprendizagem. Nas alíneas 1.3 e 1.4, dos três alunos que não responderam, apenas um aluno tinha sido considerado como predisposto para a aprendizagem. De igual forma, dos cinco alunos que não responderam à alínea 1.5, apenas um tinha sido considerado como predisposto. Na questão 2, dois alunos não responderam a qualquer alínea deste grupo. Ambos tinham sido considerados como não predispostos para a aprendizagem. Relativamente à questão 3, apenas um aluno não respondeu a esta questão. Esse aluno tinha sido considerado como não predisposto para a aprendizagem. Na questão 4, dos três alunos que não responderam a esta questão, apenas um tinha sido considerado como predisposto para a aprendizagem. Por fim, na questão 5, dos dez alunos que não responderam, apenas três tinham sido considerados como predispostos. Com um nível de autoeficácia inferior ao dos alunos predispostos, os alunos não predispostos são menos persistentes, desistindo à primeira dificuldade encontrada. A resposta do aluno A10 à questão 5 é um bom exemplo de persistência perante uma dificuldade. Os erros que foram registados em maior quantidade foram os da categoria (B), tendo sido cometidos maioritariamente pelos alunos considerados como não predispostos. Este facto mostra que a maioria das dificuldades destes alunos é proveniente de regras e procedimentos que são considerados como pré-requisitos (propriedade distributiva, fórmula resolvente, etc.). Desta forma, é possível afirmar que não apreenderam estes conceitos de forma significativa. 4.2.2. Abordagem ao erro na sala de aula Durante a intervenção pedagógica ocorreram diversas situações propícias para o aproveitamento do erro (Borasi, 1996). Nesta subsecção serão analisadas duas das abordagens realizadas que foram captadas pelas câmaras de vídeo, relativas às aulas 3 e 4 da intervenção pedagógica (Anexo I). 65 Aula 3 A aula 3 da intervenção pedagógica decorreu com grande afluência e participação da turma em geral. De seguida, é apresentada a atividade motivacional a que se recorreu no início da aula e a discussão gerada em torno da mesma. Considere a função definida por corresponder o valor da área do círculo. que a cada valor do raio faz a) O que significa no contexto do problema? E ? b) No contexto do problema, qual é o domínio da função ? c) Qual é a área do círculo quando ? d) Qual o valor do raio do círculo, sabendo que a sua área é ? Na alínea a), pretendia-se que os alunos concluíssem que o domínio da função é e, consequentemente, obtivessem uma janela de visualização nas respetivas calculadoras gráficas que se ajustasse ao contexto da situação. A discussão entre o professor e o grupo turma na alínea a) ocorreu da seguinte forma: Professor: No contexto do problema, qual é o significado de A17: É a área de um círculo de raio . Professor: E qual é o significado de ? A6: É a área de um círculo de raio ? Grupo Turma: Não! O raio não pode ser negativo! ? A segunda questão colocada pelo professor teve a intenção de incitar à discussão entre os elementos da turma. Seria de esperar que alguns alunos associassem a expressão área de um círculo de raio à , pelo que a intenção desta questão era provocar um conflito na estrutura cognitiva dos mesmos, por forma a assimilassem que estes tipos de medida (comprimento, largura, raio, etc.) não podem ser negativas. A discussão da alínea b) desta atividade prosseguiu como consta na seguinte discussão: Professor: Então o que podem concluir quanto ao domínio da função ? A10: Só podem ser valores positivos! Professor: Então qual é o domínio desta função? Grupo Turma: De zero a mais infinito. Professor: O zero pertence ou não? 66 A turma mostrou-se dividida em relação a esta última questão. Neste caso, o professor intrometeu-se, afirmando que ambos os casos são válidos, mas que no contexto do problema faz mais sentido que o zero não pertença ao domínio, pelo facto de uma circunferência de raio igual a zero não existir. De seguida, os alunos foram instruídos acerca do modo de alteração da janela de visualização da calculadora gráfica segundo o contexto da situação. Relativamente à alínea c), ocorreu a seguinte discussão: Professor: Qual é a área do círculo quando Grupo Turma: É só substituir o por . Professor: Muito bem! ? Após resolver a equação algebricamente, o professor questiona: Professor: Recorrendo ao gráfico obtido com a calculadora, como se calcula Grupo Turma: É só ver o valor que corresponde a no gráfico. ? Os alunos não mostraram dificuldades em compreender os conceitos envolvidos nesta alínea, avançando-se para a instrução dos procedimentos a realizar com a calculadora para o cálculo de A discussão da alínea d) é apresentada de seguida: Professor: Qual o valor do raio do círculo, sabendo que a sua área é 5? Grupo Turma: (em silêncio). Professor: Então se olharmos para a expressão da função o que é que representa a área do círculo? Grupo Turma: É o ! Professor: E neste caso, qual é a área do círculo? Grupo Turma: 5! Professor: Então o é quanto? A15: É só fazer e resolver! Professor: Todos concordam? É isso mesmo! O professor, com a sua segunda questão, procurou direcionar os alunos para o raciocínio correto. A questão, como se observou, provocou o efeito que era pretendido. Após a discussão anterior, a equação foi resolvida no quadro com a participação da turma. Seguidamente, o professor questiona: Professor: E graficamente como se resolve? 67 A17: É ao contrário da outra pergunta. É só ir ao eixo dos e ver quando é 5. Na essência, este aluno afirmou que os pontos de interseção da função com a reta são os valores do domínio para os quais a área do círculo é , tal como era pretendido. De seguida, os alunos foram instruídos acerca dos procedimentos a realizar na calculadora gráfica para este tipo de cálculo. Nesta aula, de carácter exploratório, recorreu-se ao uso construtivo do erro no processo de resolução de uma tarefa (Borasi, 1996). O objetivo desta aula passava pela exploração das calculadoras gráficas, ao nível do seu manuseamento e respetivas potencialidades. A inexperiência dos alunos com o manuseamento da calculadora gráfica, o elevado número de alunos da turma e a existência de diferentes calculadoras gráficas (quatro tipos) foram as principais limitações desta aula. Aula 4 Na aula 4 da intervenção pedagógica foram abordados os seguintes conceitos: zeros, injetividade e continuidade de uma função. Após a introdução destes conceitos, foi proposta aos alunos a resolução de algumas tarefas que constavam na ficha de trabalho que lhes fora fornecida. Durante a resolução de tarefas, o aluno A19 pediu a ajuda do professor, referindo que o resultado que tinha obtido não era igual ao das soluções. De seguida, é apresentada a tarefa em questão: O Rui é capaz de saltar da prancha mais alta da piscina do clube. A distância do Rui ao nível da água é dada pela expressão , em que é a distância em metros, do corpo do Rui ao nível da água num determinado instante , em segundos. Recorrendo à calculadora responda às seguintes questões: a) Obtenha uma janela de visualização adequada ao contexto do problema. Qual o domínio da função no contexto do problema? b) A que distância da água se encontrava o Rui antes do salto? c) Durante quantos segundos o Rui esteve a mais de do nível da água? d) Em que instante é que o Rui tocou na água da piscina? 68 Na alínea d), era solicitado aos alunos o cálculo dos zeros da função . O aluno A19 tinha a seguinte resolução no seu caderno: Na sua resolução, o aluno mostrou que ainda não tinha assimilado este tipo de processo, cometendo um erro da categoria (A) devido a ausência de significado dos conceitos envolvidos. Como este tipo de situação já tinha sido explicado ao grupo turma algumas vezes, optou-se por uma abordagem individual. O diálogo entre o professor e o aluno é apresentado de seguida: Professor: Explica lá o que fizeste. A19: Igualei a zero, fiz a fórmula resolvente e acho que os valores estão errados. Professor: Tu tens aqui uma divisão entre dois termos irredutíveis, o no numerador e o no denominador. Eles são iguais? A19: Não. Professor: O está a multiplicar por (no numerador)? A19: Não. Professor: Qual é a operação inversa da divisão? A19: A multiplicação. Professor: Então não podes cortar o . Mas podes tentar simplificar a expressão. Por exemplo, quanto tens se somares com ? A19: Deixe pensar… . Professor: Sim. Então tu sabes que (a escrever no caderno do aluno). A19: Ah… espere lá! Já sei. Vou separar os números! Fica no seu caderno). Já dá igual à solução! Professor: É isso mesmo. 69 (a escrever Este aluno não tinha resolvido a questão 5 do teste diagnóstico pelo que não tinha sido possível detetar-lhe este erro. Apesar de trabalhador, era um aluno que se encontrava várias vezes distraído. Este facto provocou a prolongação do erro até à altura. No entanto, o aluno respondeu corretamente à alínea 3.1 da ficha por partes, o que comprova que o processo foi assimilado com a explicação anteriormente apresentada. Neste caso, recorreu-se a uma análise do erro tendo em vista o esclarecimento de uma interpretação deficiente de um conteúdo técnico da Matemática (Borasi, 1996). 4.2.3. Resultados da ficha por partes No Quadro 12 são apresentadas as respostas dos alunos à ficha por partes (Anexo VI), tendo sido classificadas como corretas, parcialmente corretas, incorretas e sem resposta. Quadro 12 – Classificação das respostas dos alunos na ficha por partes Respostas Questão 1 2 3 4 Corretas Parcialmente Corretas Incorretas Sem resposta 1.1 18 0 2 2 1.2 0 9 13 0 1.3 17 3 1 1 1.4 3 8 0 11 2.1 19 0 0 3 2.2 0 20 2 0 2.3 5 5 7 5 3.1 14 5 3 0 3.2 11 2 2 7 4.1 6 2 11 3 4.2 14 2 2 4 A questão 1 da ficha por partes tinha como objetivo verificar os conhecimentos dos alunos relativamente à análise de uma função no contexto de um problema. Nesta questão foram abordados conceitos como domínio de uma função no contexto representativo da área de um retângulo, sua interpretação e construção gráfica e ainda a determinação da imagem de um objeto segundo a função dada. De modo geral, na alínea 1.1, os alunos não tiveram grandes dificuldades em chegar à expressão pretendida, , aplicando de forma correta a propriedade 70 distributiva da multiplicação em . No entanto, alguns alunos ainda mostraram dificuldades em aplicar esta propriedade. O aluno A1 considerou que para determinar a área do retângulo tinha de multiplicar a expressão representativa do seu comprimento pela expressão representativa da sua largura, mas no processo, não colocou os parêntesis a separar as mesmas, cometendo um erro que se enquadra na categoria (B). O aluno considerou que com a multiplicação destas expressões obtinha a área do retângulo, à qual denominou , a variável que tinha sido utilizada em ambas as expressões representativas das medidas do retângulo. Desta forma, o aluno não atribui significado à variável , cometendo um erro que se enquadra na categoria (C). Esta situação está ilustrada na Figura 22. Figura 22 – Resposta do aluno A1 na alínea 1.1. O aluno A18 cometeu o mesmo erro que a aluna A1, ao não colocar os parêntesis entre as expressões representativas das medidas do retângulo. O aluno sentiu a “necessidade” de resolver uma equação, igualando a expressão a e resolvendo-a em ordem a , cometendo um erro que se enquadra na categoria (C). Desta forma, o aluno não compreendeu o que era pedido (Figura 23). Figura 23 – Resposta do aluno A18 na alínea 1.1. Na alínea 1.2 era solicitada a determinação do domínio da função no contexto do problema, mostrando ser um conceito de difícil apreensão por parte dos alunos, pelo que 71 nenhum respondeu corretamente a esta alínea. De seguida, são descritas algumas das respostas dos alunos. O aluno A4 recorreu à calculadora para determinar (corretamente) o domínio da função, mas não apresentou quaisquer tipos de cálculos, pelo que a sua resposta foi considerada como parcialmente correta (Figura 24). Na mesma situação, encontram-se mais oito respostas, não tendo sido contabilizadas como erros. Figura 24 – Resposta do aluno A4 na alínea 1.2. O aluno A9 considerou o retângulo como estando integrado num referencial ortonormado, e indicou como domínio da função os valores possíveis para o comprimento do retângulo, a medida que “encaixava” no eixo das abcissas. No entanto, o aluno considerou que domínio da função representava a área do retângulo, que não pode ser representada por valores negativos, indicando como o seu limite inferior e a expressão como o seu limite superior (Figura 25). Este erro enquadra-se na categoria (C). Figura 25 – Resposta do aluno A9 na alínea 1.2. O aluno A16 considerou o domínio da função em si e não no contexto do problema, tendo indicado o conjunto dos números reais como resposta (Figura 26). Este erro enquadra-se na categoria (C). Foram encontradas nove respostas idênticas a esta. Figura 26 – Resposta do aluno A16 na alínea 1.2. O aluno A20 mostrou ter conhecimento que a área de um retângulo é sempre positiva, mas não considerou que a área é representada no contradomínio e não no domínio da função 72 (Figura 27). Como nos casos anteriores, este erro enquadra-se na categoria (C). O aluno A10 cometeu o mesmo erro, respondendo de forma idêntica. Figura 27 – Resposta do aluno A20 na alínea 1.2. Na alínea 1.3, o cálculo de , ou seja, a imagem de pela função , mostrou-se acessível para os alunos. No entanto alguns alunos cometeram alguns erros, por falta de atenção ou por ausência de significado de algumas das regras matemáticas. O aluno A1 cometeu o mesmo erro da alínea 1.1, não colocando parêntesis entre as expressões representativas das medidas do retângulo, cometendo novamente um erro da categoria (B). O valor que apresentou como resposta não aparenta ter qualquer relação com os cálculos apresentados, tendo sido considerado um erro da categoria (A). A sua resposta está ilustrada na Figura 28. Figura 28 – Resposta do aluno A1 na alínea 1.3. O aluno A2, por distração, cometeu um erro de cálculo, o qual se encontra ilustrado na Figura 27. De igual forma, os alunos A6 e A13 cometeram erros de cálculo nesta questão devido a uma distração. A sua resposta está ilustrada na Figura 29. Este erro enquadra-se na categoria (A). Figura 29 – Resposta do aluno A2 na alínea 1.3. 73 Os alunos mostraram dificuldades na resolução da alínea 1.4, que solicitava a construção e interpretação gráfica da função num determinado contexto. Este facto é comprovado pelo facto de terem sido obtidas apenas três respostas corretas. O aluno A4 respondeu corretamente a esta alínea da questão 1. No entanto, o aluno limitou-se a recorrer à calculadora gráfica, não apresentando a representação gráfica da situação na sua resposta tal como era solicitado no enunciado (Figura 30). Desta forma, a sua resposta foi considerada como parcialmente correta. Os alunos A8, A12 e A20 apresentaram uma resposta idêntica. Figura 30 – Resposta do aluno A4 na alínea 1.4. O aluno A13 apresentou a construção gráfica na sua resolução, mas não apresentou o intervalo solução, pelo que a sua resposta foi considerada como parcialmente correta (Figura 31). Os alunos A3, A17 e A19 apresentaram respostas idênticas nas suas resoluções. Figura 31 – Resposta do aluno A13 na alínea 1.4. A questão 2 tinha como objetivo verificar os conhecimentos dos alunos relativamente à interpretação gráfica de uma função. Foram abordados nesta questão conceitos como zeros da função, seus extremos relativos e sua continuidade. Na alínea 2.1, na análise do gráfico de uma função, de modo geral, os alunos não mostraram grandes dificuldades em indicar quais os seus zeros. É de salientar que nenhum aluno respondeu corretamente à alínea 2.2, que abordava os extremos relativos da função. O aluno A1 mostrou não ter noção da definição de que são extremo relativo de uma função, apresentando na sua resposta, uma reunião de intervalos (Figura 32). O aluno comete um erro da categoria (D). 74 Figura 32 – Resposta do aluno A1 na alínea 2.2. De igual forma, o aluno A16 mostra desconhecer o conceito de extremo relativo de uma função, cometendo um erro da categoria (D). Na sua resposta o aluno indicou o maximizante e minimizante relativos ao máximo e mínimo absolutos da função. A sua resposta está ilustrada na Figura 33. Figura 33 – Resposta do aluno A16 na alínea 2.2. O aluno A10 indicou na sua resposta apenas os extremos absolutos da função. Como tal, a sua resposta foi considerada como parcialmente correta (Figura 34). O modo como a questão foi formulada, onde era solicitado aos alunos que indicassem os extremos relativos da função poderá ter gerado alguma confusão, tendo-se registado mais seis respostas idênticas a esta. Este tipo de resposta não foi contabilizada como erro. Figura 34 – Resposta do aluno A10 na alínea 2.2. O aluno A5 indicou a maior parte dos extremos relativos da função, mas, por distração, não indicou o como extremo relativo da função (Figura 35). Registaram-se doze casos idênticos a este, onde não foram indicados todos os extremos relativos da função. Tal como no caso anterior, este tipo de resposta não foi contabilizado como erro. Figura 35 – Resposta do aluno A5 na alínea 2.2. 75 Tal como na alínea anterior, os alunos mostraram não ter compreendido o conceito de continuidade de uma função abordado na alínea 2.3. O aluno A4 indicou na sua resposta que a função não era contínua, mas justificou a sua resposta de forma incorreta. Pela sua justificação, este aluno considera como contínua qualquer função cujo domínio seja um conjunto finito, mostrando desconhecer a definição de continuidade de uma função (Figura 36). Tal como o aluno A4, os alunos A2 e A18 cometeram o mesmo erro nas suas respostas, enquadrando-se na categoria (D). Figura 36 – Resposta do aluno A4 na alínea 2.3. O aluno A5 indicou que a função é contínua, não reparando que a imagem de é (Figura 37). Desta forma, este erro deveu-se a uma distração do aluno, que já na alínea anterior se esquecera de indicar o como extremo relativo. Desta forma, o aluno comete um erro que se enquadra na categoria (C). Paralelamente, os alunos A6, A10 e A17 cometem um erro idêntico. Figura 37 – Resposta do aluno A5 na alínea 2.3. O aluno A8 considerou que a afirmação é falsa mas, no entanto, na sua justificação não indica o ponto de descontinuidade, pelo que a sua resposta é considerada como parcialmente correta (Figura 38). Os alunos A3, A12, A13 e A16 responderam a esta alínea de forma idêntica. Este tipo de resposta não foi contabilizado como erro. Registaram-se quatro respostas idênticas a esta. 76 Figura 38 – Resposta do aluno A8 na alínea 2.3. A questão 3 abordava os conceitos zeros de uma função e ponto de um gráfico da função , cuja expressão analítica é . Na alínea 3.1, a maioria dos alunos não teve quaisquer dificuldades. No entanto, foram registados alguns erros nesta alínea. O aluno A1 aplicou a fórmula resolvente de forma incorreta, cometendo um erro que se enquadra na categoria (B). Curiosamente, no teste diagnóstico, este aluno aplicou-a corretamente, podendo tratar-se de um erro por falta de atenção (Figura 39). Figura 39 – Resposta do aluno A1 na alínea 3.1. Tal como no caso anterior, o aluno A2 cometeu um erro que não cometera no teste diagnóstico somando dois monómios de diferentes graus (Figura 40). Este erro enquadra-se na categoria (B). De igual forma, este erro foi também cometido pelos alunos A18 e A21. Figura 40 – Resposta do aluno A2 na alínea 3.1. O aluno A6 cometeu um erro de cálculo que se enquadra na categoria (A). Como o aluno, do terceiro para o quarto passo, tinha acabado de realizar corretamente um cálculo idêntico, deduz-se que este erro teve origem numa falta de atenção (Figura 41). 77 Figura 41 – Resposta do aluno A6 na alínea 3.1. O aluno A7 respondeu de forma incorreta a esta alínea porque calculou a imagem de em vez dos zeros da função (Figura 42). Como o aluno já tinha respondido corretamente à alínea 2.1 da questão 2, na qual identificou os zeros da função dada, deduz-se que este erro se deve a uma interpretação incorreta do enunciado, ou seja, cometeu um erro da categoria (C). De igual forma, os alunos A9 e A11 cometeram o mesmo erro. Estas respostas foram consideradas como incorretas. Figura 42 – Resposta do aluno A7 na alínea 3.1. Na alínea 3.2, era solicitado aos alunos que determinassem para que valores de , com , o ponto pertencia ao gráfico da função . Desta forma, os alunos tinham que ter em conta a definição de gráfico de uma função, onde, deviam ter considerado que para um determinado ponto de coordenadas , com pertencer ao gráfico de uma função , então . Pelas resoluções analisadas foi possível verificar que esta questão se mostrou difícil para os alunos, principalmente ao nível da interpretação daquilo que era pretendido. O aluno A4, na sua resolução calculou os valores de tal que o ponto de coordenadas pertença ao gráfico de , revelando desconhecer a definição de gráfico de uma função (Figura 43). Desta forma, o aluno cometeu um erro da categoria (D). 78 Figura 43 – Resposta do aluno A4 na alínea 3.2. Paralelamente, o aluno A15 calculou os valores de tal que o ponto de coordenadas pertença ao gráfico de , cometendo, tal como o aluno A4, um erro da categoria (D). A resposta deste aluno está ilustrada na Figura 44. Figura 44 – Resposta do aluno A15 na alínea 3.2. Por sua vez, o aluno A7, do segundo para o terceiro passo, cometeu um erro de redistribuição (Hall, 2002), que se enquadra na categoria (A). A sua resposta está ilustrada na Figura 45. De igual forma, o aluno A21 também interpretou bem o que era solicitado mas cometeu um erro idêntico ao descrito anteriormente. Figura 45 – Resposta do aluno A7 na alínea 3.2. 79 A questão 4 abordava o conceito de monotonia de uma função afim. A grande maioria dos alunos não respondeu corretamente à alínea 4.1, não por falta de conhecimento da definição, mas por não a conseguirem relacionar com a expressão com .O aluno A6 escreveu, na sua resposta a esta alínea, a definição de função afim estritamente crescente mas não reconheceu que o declive da função é a expressão (Figura 46). Este aluno cometeu um interpretou de forma incorreta o que era pretendido, pelo que cometeu um erro categoria (C). Foram registadas quatro respostas idênticas a esta, tendo sido consideradas como incorretas. Figura 46 – Resposta do aluno A6 na alínea 4.1. De igual forma, o aluno A13 mostrou ter conhecimento de que o declive de uma função afim estritamente crescente é positivo. No entanto, a aluna considerou como sendo o declive da função (Figura 47). Esta resposta foi considerada como um erro da categoria (C). Figura 47 – Resposta do aluno A13 na alínea 4.1. Por sua vez, o aluno A7 reconheceu que a expressão , mas não indicou para que valores de é o declive da função, e que a função é estritamente crescente, tendo esta resposta sido considerada como parcialmente correta (Figura 48). Este tipo de resposta não foi contabilizada como erro. De igual forma, o aluno A22 apresentou uma resposta idêntica. Figura 48 – Resposta do aluno A7 na alínea 4.1. 80 O aluno A9 recorreu a uma estratégia de tentativa e erro, substituindo por , obtendo à primeira tentativa uma função estritamente crescente (Figura 49). O aluno não reconheceu que poderiam existir outros valores nas mesmas condições que o , revelando uma interpretação incorreta do que era pedido. Desta forma cometeu um erro que se enquadra na categoria (C). Foram registadas quatro respostas idênticas a esta, tendo sido consideradas como incorretas. Figura 49 – Resposta do aluno A9 na alínea 4.1. Relativamente à alínea 4.2, os alunos não mostraram grandes dificuldades em indicar para que valores de a função é constante. No entanto, algumas das respostas analisadas revelaram, tal como na alínea anterior, uma interpretação incorreta daquilo que era pedido. O aluno A7 respondeu a esta alínea da mesma forma que tinha respondido na alínea anterior, ou seja, referiu a definição de função afim constante, reconheceu que declive da função, mas não referiu para que valores de era o a função é constante (Figura 50). O aluno A22 realizou o mesmo procedimento. Estas respostas não foram contabilizadas como erro, tendo sido consideradas como parcialmente corretas. Figura 50 – Resposta do aluno A7 na alínea 4.2. Tal como na alínea anterior, o aluno A13 mostrou ter conhecimento de que o declive de uma função afim constante é . No entanto, a aluna considerou função (Figura 51). Figura 51 – Resposta do aluno A13 na alínea 4.2. 81 como sendo o declive da De igual forma, o aluno A9 apresentou uma resposta idêntica. Estas respostas foram contabilizadas como erros da categoria (C). Em jeito de síntese foi elaborado o Quadro 13, onde foram contabilizados todos os erros cometidos pelos alunos na ficha por partes, tendo em conta a categoria do erro e o nível de predisposição para a aprendizagem dos alunos. Quadro 13 – Frequência absoluta de erros cometidos na ficha por partes (por nível de predisposição para a aprendizagem dos alunos) Alunos Predispostos Não predispostos Total A 4 3 7 Categoria do erro B C 0 10 7 15 7 25 D 1 4 5 Total 15 29 44 Através do Quadro 13, é percetível, tal como seria de esperar, que os alunos considerados como predispostos para a aprendizagem apresentam um menor número (quase metade) de erros cometidos do que os considerados como não predispostos. Desta forma, os alunos considerados como predispostos para a aprendizagem apresentaram um índice de evolução mais acentuado do que os alunos considerados como não predispostos, conseguindo absorver os conteúdos de forma significativa. Os alunos considerados como não predispostos para a aprendizagem, cometeram mais erros que os considerados como predispostos em todas as categorias, exceto a (A). No entanto, os erros registados em maior quantidade foram os da categoria (C). Tal como os erros registados na categoria (D), os erros registados nesta categoria revelam uma clara falta de estudo e, consequentemente, de prática. É de salientar que nenhum aluno considerado como predisposto cometeu um erro da categoria (B), pelo que os erros que se registaram no teste diagnóstico aparentam ter sido corrigidos. No sentido inverso, alguns dos alunos considerados como não predispostos continuaram a cometer erros em procedimentos que são considerados básicos para este nível de escolaridade. Destaque para a categoria (A), onde foram registados mais erros dos alunos considerados como predispostos para a aprendizagem. No entanto, todos os erros registados destes alunos nesta categoria ocorreram devido a distrações. 82 CAPÍTULO V CONCLUSÕES, IMPLICAÇÕES, RECOMENDAÇÕES E LIMITAÇÕES Este capítulo divide-se em três secções: na primeira apresentam-se as conclusões do estudo, na segunda faz-se referência às implicações do projeto no âmbito da educação matemática e na terceira discutem-se as limitações relativas ao projeto desenvolvido e fazem-se recomendações para futuras investigações. 5.1. Conclusões Nesta secção apresentam-se os principais resultados da investigação, tendo como referência os objetivos estabelecidos. Os resultados obtidos são confrontados com a literatura apresentada. 5.1.1. Objetivo 1 - Identificar os erros mais frequentes entre os alunos de uma turma do 10º ano, no estudo das funções Através dos resultados apresentados no Capítulo IV é possível concluir que os erros da categoria (C) foram os mais frequentes, ou seja, os erros que derivam do uso inadequado dos dados, referidos nas investigações de Radatz (1979) e Movshovitz-Hadar, Zaslavsky e Inbar (1987). As dificuldades de interpretação da linguagem algébrica reveladas através dos erros desta categoria foram reveladas pelos alunos no decorrer da intervenção pedagógica. Os erros da categoria (B), ou seja, os erros que derivam da utilização inadequada de uma regra, foram, tal como na categoria anterior, registados com bastante frequência tal como nas investigações de Radatz (1979) e Movshovitz-Hadar, Zaslavsky e Inbar (1987). Os alunos revelaram dificuldades na aplicação da propriedade distributiva, no desembaraço de parêntesis, ou na mudança do sentido da desigualdade de uma inequação. Tal como na investigação de Kieran (1999), os erros registados nesta categoria revelam que os alunos sentem maiores dificuldades na designada Álgebra estrutural, que está relacionada com as operações realizadas com expressões algébricas. De igual forma, os erros da categoria (A), ou seja, os erros de cálculo ou de procedimento, foram registados frequentemente, quer nas produções escritas obtidas dos alunos, quer nas aulas relativas à intervenção pedagógica, como já o haviam sido nas investigações de Radatz (1979), Movshovitz-Hadar, Zaslavsky e Inbar (1987), Ruano, Socas e Palarea (2008), Hall 83 (2002) e Kieran (1999). Foram registados erros por transposição, eliminação, omissão (Hall, 2002), ou de redistribuição (Hall, 2002; Kieran, 1999), pelo que é possível afirmar, tal como foi referido na investigação de Kieran (1999), que os alunos sentiram dificuldades na designada Álgebra processual. Também foram registados erros da categoria (D), ou seja, erros derivam de um domínio deficiente dos conteúdos matemáticos, embora em menor quantidade que os das restantes categorias. 5.1.2. Objetivo 2 - Averiguar as causas subjacentes aos erros que cometem durante o estudo das funções Os erros registados nas categorias (C) e (D) tiveram origem, essencialmente, na falta de estudo e prática fora da sala de aula. Como já foi referido, o “peso” que uma ficha por partes tinha na classificação destes alunos era diminuto, facto que pode ter influenciado no empenho que dedicaram no estudo para a mesma. Relativamente à categoria (A), grande parte dos erros ocorreu devido a fatores emocionais, no caso, devido a distrações. Tal como Kilpatrick, Swafford e Findell (2001) e Kieran (1999) referem nas respetivas investigações, ao longo da intervenção pedagógica foi possível verificar que os alunos costumam errar por diversas vezes na designada Álgebra processual, revelando dificuldades relacionadas com a aritmética. Tal como na investigação de Ruano, Socas e Palarea (2008), os erros registados na categoria (B) revelaram uma ausência de significado por parte dos alunos nos referidos processos, ou seja, os alunos revelaram uma falta de compreensão do significado de alguns conceitos matemáticos. Kieran (1999) considera, na sua obra, que a Álgebra estrutural é tradicionalmente difícil para os alunos. No entanto, os erros registados nesta categoria revelaram dificuldades em conceitos que já deveriam ter sido assimilados neste nível de escolaridade. Desta forma, tal como Ausubel (2003), é possível concluir que esses conceitos não tinham sido aprendidos pelos alunos de forma significativa. 84 5.1.3. Objetivo 3 - Avaliar o impacto que a predisposição para a aprendizagem de cada aluno tem no respetivo desempenho a Matemática, no estudo das funções Os resultados da ficha por partes apresentados no Capítulo IV permitem concluir que os alunos considerados como predispostos para a aprendizagem apresentaram um nível superior de progressão relativamente aos conteúdos abordados. A frequência de erros cometidos pelos alunos considerados como predispostos para a aprendizagem diminuiu bastante durante o período de tempo entre o teste diagnóstico e a ficha por partes. Este facto está espelhado nos resultados da ficha por partes. É de salientar que não foram registados erros da categoria (B) por partes deste grupo de alunos. Tal como no teste diagnóstico, alguns dos exercícios propostos na ficha por partes eram suscetíveis para a ocorrência de erros desta categoria e, não tendo sido registadas reincidências, é possível concluir que os conteúdos foram apreendidos por este grupo de forma significativa. Assim, tal como na investigação de Davis e Espósito (1991), os erros desta categoria cometidos por estes alunos podem ser designados por construtivos, pois sinalizaram a formação de novas estruturas cognitivas. Relativamente ao grupo de alunos considerado como não predisposto para a aprendizagem, a frequência de erros registados nesta categoria não ficou reduzida a zero, mas ainda assim, diminuiu, facto que também é positivo. No entanto, alguns alunos revelaram-se reincidentes no que diz respeito aos erros cometidos. Os alunos A1, A2 e A18 são exemplos disso. Relativamente aos dois primeiros, aplicaram uma regra de forma adequada no teste diagnóstico mas não o fizeram na ficha por partes. É difícil de explicar o que vai nas suas mentes nestas situações. Tanto é possível considerar que esses erros se deveram a uma falta de atenção, como também é possível considerar que estes alunos ainda não tinham assimilado o processo de forma significativa. Similarmente ao referido na investigação de Davis e Espósito (1991), o aluno A18 cometeu erros sistemáticos, revelando não possuir a estrutura cognitiva necessária para este nível de escolaridade, pelo que lhe é impossível compreender as tarefas propostas e muito menos executá-las com sucesso. Neste caso, os desequilíbrios criados na sua estrutura cognitiva pelas tarefas propostas são, por ele, permanentemente ignorados, provocando os tais erros sistemáticos. Tal como na obra de Seligman (1975), este aluno encara a Matemática com um certo “desânimo”, pelo que aparenta, tal como referiu algumas vezes nas aulas, não acreditar que algum dia será capaz de a compreender. 85 Desta forma, tal como Ausubel (2003), Bruner (1999) e Chacón (2000) referem nas respetivas obras, a predisposição de um aluno para a aprendizagem tem uma influência positiva no seu desempenho a uma determinada disciplina, neste caso a Matemática. Através dos resultados obtidos, verificou-se que a predisposição para a aprendizagem está relacionada com a ocorrência dos designados erros construtivos. No sentido inverso, a não predisposição de um aluno para a aprendizagem tem uma influência negativa no seu desempenho à disciplina, podendo precipitar a ocorrência de erros sistemáticos. 5.2. Implicações para o ensino e aprendizagem Deste estudo resultam várias implicações para o ensino e aprendizagem da Álgebra. A análise do erro como metodologia de ensino e aprendizagem revelou ser eficaz nesta investigação. O uso construtivo do erro na sala de aula proporcionou, em diversos casos, aprendizagens significativas. No entanto, é uma metodologia que requer imenso trabalho por parte do professor. Segundo Pinto (2000), o recurso a esta metodologia “comporta uma profunda mudança de valores e de atitudes” (p. 37). Consequentemente, para uma melhoria do ensino da Matemática, não é suficiente diagnosticar e corrigir os erros dos alunos. É necessário que o conhecimento matemático não seja encarado como uma incorporação de conceitos, mas como um redescobrimento dos mesmos (Pinto, 2000). É necessário recorrer ao potencial educativo do erro e “provocar” os alunos, obrigando-os a “reinventar” os conceitos matemáticos (idem, 2000). Neste sentido, esta investigação é uma contribuição para uma melhoria do ensino da Matemática, na medida em são analisadas algumas dificuldades e respetivos raciocínios dos alunos no estudo das funções. O professor deve valorizar o erro, tentando transformá-lo numa experiência enriquecedora para si e principalmente para os alunos. Assim, os erros cometidos pelos alunos devem ser discutidos e trabalhados, num ambiente que não provoque inibições nos alunos, para que prevaleçam os seus pensamentos e reflexões acerca dos mesmos. Para que ocorra aprendizagem não é suficiente considerar apenas os aspetos cognitivos dos alunos. Como foi sublinhado por diversas vezes nesta investigação, os aspetos emocionais são, de igual forma, determinantes no processo (Ausubel, 2003; Azzy & Polydoro, 2006; Bandura, 1993, 1997; Bruner, 1999; Chacón, 2000; Ponte & Serrazina, 2000). Desta forma, na abordagem a um erro, o professor não deve adotar uma atitude de condenação para com o aluno, mas de motivação, para que a sua autoestima não saia “beliscada” pela ocorrência. Por 86 vezes, um pequeno gesto por parte do professor pode revelar-se de grande valor para um aluno, motivando-o para a aprendizagem. 5.3. Limitações e recomendações A análise de erros como metodologia de ensino revelou ser uma metodologia de difícil execução. Numa primeira instância, o professor necessita conhecer os erros dos seus alunos para que posteriormente possa atuar sobre eles. Esta análise (prévia) requer tempo. Numa segunda instância, é fundamental que o professor esteja permanente atento às oportunidades criadas pelos alunos para aproveitar o erro. Aqui, a experiência do professor faz toda a diferença, refletindo-se num conhecimento mais aprofundado das dificuldades mais gerais dos alunos e, consequentemente, num maior à vontade na sala de aula que lhe permite estar mais atento a estas situações. Desta forma, o facto de a recolha e alguma da análise de dados coincidir com a primeira experiência de ensino, criou um certo conflito de interesses. Por um lado, a inexperiência do professor (investigador) que procurou aprender a ensinar e, por outro lado, a obrigação que tinha em recolher dados para a sua investigação. Esta foi a principal limitação desta investigação, a qual carece de registos a abordagens realizadas ao erro. Para futuras investigações, é sugerida uma exploração focada no papel do professor no “manuseamento” da predisposição para a aprendizagem dos alunos. Se um aluno é considerado como não predisposto para a aprendizagem, que fatores podem provocar uma alteração dessa condição? O que pode o professor fazer para que tal aconteça? 87 BIBLIOGRAFIA Ausubel, D. P. (2003). Aquisição e retenção de conhecimentos: Uma perspetiva cognitiva (1ª edição). Lisboa: Editora Plátano. Azzi, R., & Polydoro, S. (2006). Auto-Eficácia em diferentes contextos. São Paulo: Alínea Editora. Bandura, A. (1993). Perceived Self-Efficacy in cognitive development and functioning. Educational Psychologist, 28, 117-148. Bandura, A. (1997). Self-Efficacy: The exercise of control. New York: Freeman. Bogdan, R., & Biklen, S. (1994). Investigação qualitativa em educação: Uma introdução à teoria e aos métodos. Porto: Porto Editora. Borasi, R. (1996). Reconceiving mathematics instruction: A focus on errors. Norwood, New Jersey: Ablex Publishing Corporation. Botelho, D., Castro, J., Morgado, L., Parrat-Dayant, S., & Spinillo, A. G. (2006). Abordagem construtivista do erro na resolução de problemas de aritmética de estrutura aditiva. 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Póvoa de Varzim: SPIEM. Vygotsky, L. S. (1991). A formação social da mente (4ª edição). Traduzido por: José Cipolla Neto, Luís Silveira Menna Barreto, Solange Castro Afeche. São Paulo: Martins Fontes. 92 ANEXOS 93 ANEXO I Organização da intervenção pedagógica 95 Organização da intervenção pedagógica Conteúdos da aula 1 (90 minutos) Teste diagnóstico. 2 (90 minutos) Noção de função. 3 (90 minutos) 4 (90 minutos) 5 (90 minutos) 6 (90 minutos) 7 (90 minutos) Utilização da calculadora gráfica no estudo das funções. Zeros de uma função; Injetividade de uma função; Continuidade de uma função. Sinal e monotonia de uma função. Extremos e extremantes de uma função. - Identificar os extremos relativos e absolutos (e respetivos maximizantes e minimizantes) de uma função. - Conceito de função, domínio, contradomínio, objeto e de imagem; - Manuseamento da calculadora gráfica; - Zeros de uma função; - Injetividade e continuidade de uma função. - Conceito de função, domínio, contradomínio, objeto e de imagem; - Manuseamento da calculadora gráfica; - Zeros de uma função; - Injetividade e continuidade de uma função; - Sinal e monotonia de uma função; - Extremos de uma função. - Conhecer (e relembrar) algumas das propriedades da função afim; - Consolidar os conhecimentos adquiridos através da resolução de exercícios. - Conhecer algumas propriedades da função quadrática; - Rever os conteúdos lecionados nas aulas anteriores. - Verificar e avaliar o estado dos alunos relativamente aos conhecimentos adquiridos nas aulas anteriores. Consolidar os conhecimentos adquiridos nas aulas anteriores. 8 (90 minutos) Consolidar os conhecimentos adquiridos nas aulas anteriores. 9 (90 minutos) Função afim. 10 (90 minutos) 11 (90 minutos) Função quadrática; Revisões. Objetivos - Verificar o estado dos alunos relativamente ao tema das funções; - Verificar o estado dos alunos relativamente à resolução de equações e inequações; - Verificar o estado dos alunos relativamente à simplificação de expressões. - Relembrar os conceitos de correspondência unívoca, objeto, imagem, domínio, contradomínio e conjunto de chegada de uma função; - Definição de função; - Conhecer as diferentes representações gráficas e analíticas de uma função; - Função real de variável real. - Obter a representação gráfica de uma função através da calculadora; - Seleção de uma janela de visualização na calculadora tendo em conta o domínio e contradomínio de uma função; - Identificar, dada uma função definida analiticamente, imagens e objetos, com recurso à calculadora (tabela e gráfico). - Identificar os zeros de uma função; - Averiguar se uma função é injetiva; - Averiguar se uma função é contínua no seu domínio. - Identificar os intervalos em que uma função é positiva ou negativa; - Construir uma tabela (ou quadro) de sinal de uma função; - Identificar os intervalos de monotonia (sentido estrito e sentido lato) de uma função; - Construir uma tabela (ou quadro) de variação de uma função. Ficha de avaliação. 97 ANEXO II Pedido de autorização ao Diretor da Escola 99 Exmo. Senhor Presidente da Comissão Administrativa Provisória do Agrupamento de Escolas de Barcelos No âmbito do curso de Mestrado em Ensino de Matemática no 3º Ciclo do Ensino Básico e do Ensino Secundário, da Universidade do Minho, nós, Jorge Vieira e Nuno André Castro, professores estagiários de Matemática desta Escola, encontrámo-nos a elaborar um relatório de estágio, intitulado O erro construtivo: Uma experiência com alunos do 10º ano de escolaridade e O feedback na contribuição para o desenvolvimento da escrita matemática: Uma experiência realizada com uma turma do 10º ano de escolaridade, durante o estudo das funções, respetivamente. O relatório de estágio pressupõe um projeto de intervenção pedagógica supervisionada em Educação Matemática. Este projeto orienta-se no sentido de definir temas, objetivos e estratégias de ação, que decorram da observação e análise das práticas de ensino e aprendizagem na área de docência e contribuam para a compreensão e melhoria dessas práticas. Nesse sentido, há necessidade de efetuar uma recolha de dados que, nestes estudos, impõe gravações áudio de algumas aulas de Matemática e a aplicação de questionários aos alunos. De forma a viabilizar este estudo, solicitamos a V. Exa. autorização para realizar as gravações nas aulas de Matemática. Quer no processo de recolha de dados, quer no relatório de estágio, comprometemo-nos a garantir o anonimato em relação à identidade dos alunos da turma e ainda a solicitar a autorização aos Encarregados de Educação. Desde já agradecemos a sua atenção. Com os melhores cumprimentos, 12 de Dezembro de 2013 Autorização Os professores estagiários ___________________________ (Jorge Alexandre Moura Alves Vieira) _____ de ______________ de 2013 __________________________ (Nuno André Barbosa e Castro) _____________________________ (Jorge Manuel Vaz Saleiro) O Presidente da CAP 101 ANEXO III Pedido de autorização aos Encarregados de Educação 103 Exmo(a) Senhor(a) Encarregado(a) de Educação do(a) aluno(a) _________________________________ Nº _____, da turma E, 10º ano Eu, Jorge Vieira, Estagiário de Matemática na Escola Secundária de Barcelos, no âmbito do Mestrado em Ensino de Matemática no 3º Ciclo do Ensino Básico e do Ensino Secundário, da Universidade do Minho, pretendo desenvolver uma investigação em Educação Matemática, intitulada O erro construtivo: Uma experiência com alunos do 10º ano de escolaridade. O relatório de estágio pressupõe um projeto de intervenção pedagógica supervisionada em Educação Matemática. Este projeto orienta-se no sentido de definir temas, objetivos e estratégias de ação, que decorram da observação e análise das práticas de ensino e aprendizagem na área de docência e contribuam para a compreensão e melhoria dessas práticas. Nesse sentido, há necessidade de efetuar uma recolha de dados que, no meu estudo, impõe a aplicação de questionários. Quer no processo de recolha de dados, quer no tratamento dos dados no relatório de estágio, comprometo-me a garantir o anonimato em relação à identidade de todos os alunos da turma. Após autorização concedida pela Direção da Escola, solicito de igual modo a autorização de V. Exa. para aplicar os questionários, de forma a viabilizar este projeto de intervenção pedagógica supervisionada. Desde já, muito obrigado pela sua colaboração. Autorizo Barcelos, ____ de dezembro de 2013 Barcelos, ____ de dezembro de 2013. O professor estagiário, Assinatura do(a) Encarregado(a) de Educação (Jorge Alexandre Moura Alves Vieira) 105 ANEXO IV Questionário 107 Caro/a Aluno/a No âmbito da realização de um estudo de investigação sobre o erro construtivo, que constitui o objeto de estudo do meu relatório de estágio profissional do Mestrado em Ensino da Matemática no 3º Ciclo do Ensino Básico e no Ensino Secundário, venho pedir a tua colaboração para responder às questões que a seguir são apresentadas. Embora as tuas respostas não sejam usadas para te atribuir qualquer classificação à disciplina de Matemática, é muito importante que leias cuidadosamente todas as questões e que respondas a todas as perguntas do questionário com sinceridade. As tuas respostas às questões serão mantidas confidenciais e eu, enquanto a única pessoa com acesso aos dados, comprometo-me a não divulgar as respostas a não ser para fins do estudo e sempre sob a forma de anonimato. Muito obrigado pela colaboração. Jorge Alexandre Moura Alves Vieira Nas questões de escolha múltipla, contorna com uma circunferência, apresentadas. , apenas uma das alternativas que são 1. Nome _____________________________________________________________________________; Idade ___; 2. Durante todo o teu percurso escolar, já repetiste algum ano escolar? Se sim, que ano(s) repetiste? 3. No caso da Matemática, em que posição se situa no teu ranking de preferências? a) É a disciplina de que mais gostas; b) Está entre as tuas três disciplinas favoritas; c) Está nas três disciplinas de que menos gostas; d) É a disciplina de que menos gostas; e) Outro. __________ 4. No caso de teres escolhido a alínea a) ou d), na questão anterior, aponta as razões que te levaram a escolher essas opções. 5. Ao longo do teu percurso escolar, tiveste algum(a) professor(a) de Matemática que te tivesse marcado pela positiva? Se sim, por que é que te marcou? 109 6. Ao longo do teu percurso escolar, tiveste algum(a) professor(a) de Matemática que te tivesse marcado pela negativa? Se sim, por que é que te marcou? 7. Se respondeste afirmativamente à questão 5, ou à questão 6, em que medida achas que esse(a) professor(a) contribuiu para a forma como hoje te sentes em relação à Matemática? 8. Quando cometes um erro (de cálculo ou de raciocínio) numa tarefa de Matemática: a) Costumas dar por ele/ identificá-lo no fim da tarefa; b) Costumas dar por ele/ identificá-lo durante a resolução da tarefa; c) Não costumas dar conta dele/ identificá-lo, a não ser que to indiquem; d) Às vezes dás conta dele/ identifica-lo, outras não. 9. Quando te apontam um erro (de cálculo ou de raciocínio) a uma resolução tua de um exercício de Matemática: a) Sentes-te envergonhado/a e esperas que mais ninguém repare que erraste; b) Tentas perceber como aconteceu e estás mais atento/a em situações idênticas; c) Ficas aborrecido/a e desistes do exercício; d) Ficas aborrecido/a mas persistes no exercício; e) É-te indiferente; e) Outro. ____________ 10. Como preferes que o teu professor(a) lide com os teus erros (de cálculo ou de raciocínio)? a) Que te explique individualmente; b) Que explique perante a turma, mas que não diga que foste tu a errar; c) É-te indiferente, desde que fiques a perceber os conteúdos; d) Outro. _____________ 11. Que classificação obtiveste a Matemática no último período? 12. Fora da escola, tens ajuda na resolução das tarefas da disciplina de Matemática? Se sim, quem te ajuda? (explicador, pais, etc.) 110 13. Fora da escola, quando é que estudas Matemática? a) Todos os dias; b) Uma vez por semana; c) Antes dos testes; d) Nunca; e) Outro. _______________ 14. Entendes a matéria que te é transmitida na sala de aula à disciplina de Matemática? a) Sempre; b) Quase sempre; c) Quase nunca; d) Nunca. 15. Distrais-te com facilidade nas aulas de Matemática? a) Sempre; b) Quase sempre; c) Quase nunca; d) Nunca. 16. Se respondeste afirmativamente (a ou b) à questão anterior, qual a causa mais frequente da tua distração? a) Conversa com os colegas; b) Falta de interesse pelos conteúdos da disciplina; c) O professor não te cativa; d) Assuntos extra-aula que te prendem a atenção; e) Outro. ______________ 111 17. As tuas classificações a Matemática costumam ser: a) Acima da maioria da turma; b) Igual à maioria da turma; c) Inferior à maioria da turma. 18. No caso de teres escolhido a alínea c) na questão anterior, achas que esse facto afeta a tua motivação nas aulas/para a disciplina de Matemática? a) Nada; b) Um pouco; c) Bastante; d) Totalmente. 19. Em que medida achas que as características do professor afetam o teu desempenho na disciplina de Matemática? (a sua simpatia, a forma como explica, as estratégias que utiliza para motivar os alunos, etc.) a) Nada; b) Um pouco; c) Bastante; d) Imenso/totalmente. 20. Se respondeste afirmativamente (bastante ou imenso/totalmente) à questão anterior, refere quais as características que mais valorizas num(a) professor(a) de Matemática: a) Clareza na sua exposição de conteúdos; b) Domínio científico da matemática; c) Carácter inovador/motivante das estratégias utilizadas; d) Humor; e) Simpatia/Humanismo; f) Não discriminação dos alunos; g) Entusiasmo; h) Outro(s). ______________ 112 21. Quando realizas um teste de Matemática, sentes-te: a) Nervoso/a; b) Tranquilo/a; c) Outro. __________ 22. Dentro dos conteúdos de Matemática que já estudaste, indica aquele de que mais gostaste. Porquê? a) Estatística; b) Funções; c) Geometria; d) Outro. __________ 23. Dentro dos conteúdos de Matemática que já estudaste, indica aquele de que menos gostaste. Porquê? a) Estatística; b) Funções; c) Geometria; d) Outro. __________ 24. Pretendes ingressar no ensino superior? Se sim, que curso(s) pretendes frequentar? 25. Em que medida te parece que a Matemática poderá ser importante para o teu futuro profissional? a) Nada; b) Pouco; c) Bastante; d) Imensamente importante. 113 ANEXO V Teste diagnóstico 115 Teste Diagnóstico 10º ano Turma E Ano letivo 2013/2014 Grupo I Na resposta a cada um dos itens deste grupo, seleciona a única opção correta, contornando-a com uma circunferência, . 1. O número real A. , quando simplificado o mais possível, é apresentado sob a forma: . B. . C. . D. . 2. Seja o perímetro de um quadrado de lado , ou seja, . Podemos afirmar que se trata de: A. uma proporcionalidade direta cuja constante de proporcionalidade é 4. B. uma proporcionalidade inversa cuja constante de proporcionalidade é 4. C. uma função cujo gráfico é uma reta oblíqua que passa pelo ponto de coordenadas D. uma proporcionalidade direta cuja constante de proporcionalidade é . 3. As condições «A Andreia tem mais dois anos que a Joana»; «Se juntarmos o meu dinheiro com um quarto do teu, ficamos com 410 euros»; são traduzidas em linguagem matemática pelas expressões: A. – B. – C. – D. . . . . 117 . 4. A expressão é equivalente a: A. . B. . C. . D. . 5. A expressão A. – é equivalente a: – . B. . C. – D. – . . Grupo II Na resposta a cada um dos itens deste grupo, apresente todos os cálculos que tiver de efetuar e todas as justificações necessárias. Atenção: quando, para um resultado, não é pedida a aproximação, apresente sempre o valor exato. 1. Na figura está representada graficamente a função que à idade faz corresponder o número de horas de sono. 1.1. De acordo com o gráfico indica: 1.1.1. O número de horas que a Rita, de 16 anos, deve dormir. 118 1.1.2. A idade do Serafim, sabendo que precisa de dormir 15 horas. 1.2. Indica o domínio e o contradomínio da função . 1.3. Qual é a imagem de 6 pela função ? 1.4. Qual é o objeto que pela função tem por imagem 12? 1.5. Completa: ; . 2. Uma torneira enche uma vasilha em 5 minutos, deixando cair cada minuto faz corresponder o volume de água na vasilha. de água por minuto. Seja 2.1. Constrói uma tabela de valores da função de zero a cinco minutos. 2.2. Indica: 2.2.1. A imagem de 2. 2.2.2. O objeto que tem por imagem 18. 2.3. Seja o volume da água na vasilha e o tempo de enchimento, completa: ; 3. Observa a tabela que representa uma função . Sabendo que a expressão analítica de é , completa a tabela: 4. Indica o conjunto solução da seguinte inequação: 5. Indica o conjunto solução da seguinte equação: 119 a função que a ANEXO VI Ficha por partes 121 Ficha por partes 10º ano Turma E Ano letivo 2013/2014 1. Considere um retângulo cujas dimensões, em centímetros, são as indicadas na figura. 1.1. Mostre que a função , que a cada valor de é dada por faz corresponder a área do retângulo, . 1.2. Atendendo ao contexto da situação apresentada, indique, justificando, o domínio da função . 1.3. Determine, analiticamente, a área do retângulo para . 1.4. Recorrendo às potencialidades da calculadora gráfica, determine os valores de retângulo não é inferior a para os quais a área do . Reproduza o gráfico obtido na calculadora atendendo ao contexto da situação apresentada. Pela observação do gráfico, deverá ser possível identificar o domínio, o contradomínio e as coordenadas dos pontos de interseção do gráfico de com os eixos coordenados. Considere valores arredondados às centésimas. 2. Na figura está representado, num referencial o.n. 2.1. Determine os valores de , o gráfico de uma função tais que . 2.2. Indique os extremos relativos de . 2.3. Comente a seguinte afirmação: ”A função é contínua.” 123 de domínio . 3. Considere a função definida em por: 3.1. Determine os objetos com imagem nula. 3.2. Considere o ponto P de coordenadas com . Para que valores de , o ponto ao gráfico de ? Apresente valores exatos o mais simplificados possível. 4. Considere a seguinte família de funções afins: 4.1. Determine para que valores de 4.2. Determine a função é estritamente crescente. de modo que o gráfico da função seja uma reta horizontal. Questão 1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 2.1. 2.2. 2.3. 3.1. 3.2. 4.1. 4.2 Cotação 2,5 1,5 1,5 2,5 1,5 2 1,5 1,5 2,5 1,5 1,5 124 pertence