A Utilização de Atividades de Agrupamento e Troca em Bases Diversificadas e de um Algoritmo Diferenciado Melhora o Desempenho na Divisão pelo Algoritmo. José Leôncio Ferreira Filho 1 GD1 – Educação Matemática nos anos iniciais do Ensino Fundamental. A idealização deste projeto surgiu da prática de seu autor ao ministrar, no curso de pedagogia de uma universidade privada na cidade de São Paulo, aulas da disciplina metodologia de ensino da Matemática, mais especificamente os conteúdos Sistema de Numeração Decimal (SND) e a operação divisão. O que ocorre é que a maioria desses alunos de pedagogia reconhece a importância do trabalho com bases variadas, precedendo a base dez, mas por causa de suas próprias dificuldades duvida que alunos dos anos iniciais sejam capazes de compreendê-las e sobre a divisão, a proposta de um algoritmo diferenciado daquele tradicional ensinado nas escolas, novamente a maioria desses alunos considera uma boa sugestão. Por isso o objetivo do autor deste projeto é investigar sobre a importância dessas atividades com alunos dos anos iniciais, a fim de levantar reflexões e propor sugestões relacionadas ao ensino desses temas nas escolas. Nesse sentido e apoiado na sugestão de KAMII & DECLARK (1994) os sujeitos da pesquisa serão alunos de anos variados do Ensino Fundamental, os quais serão previamente selecionados pela escola por terem apresentado dificuldades em matemática, especificamente em relação ao algoritmo da divisão. Considerando a importância do livro didático ao ensino de matemática será feita análise de livros do PNLD. Pretende-se aplicar pré e pós-testes. Para o trabalho sobre agrupamento e troca será utilizado um jogo e aplicados exercícios dos tipos sugeridos em VERGNAUD (1991). Os alunos trabalharão em duplas na realização do jogo e dos exercícios e por isso pretende-se selecioná-los em número múltiplo de quatro. Palavras-chave: Divisão. Bases Variadas. Algoritmo Diferenciado. Introdução O interesse pelo tema deste projeto surgiu do trabalho do autor com a disciplina Metodologia de Ensino da Matemática com alunos do curso de pedagogia de uma universidade onde trabalha. A maioria desses alunos não entende, ou têm dificuldades de explicar, por exemplo, o significado do “vai um”, ou do questionável “empresta um” que aparecem nos algoritmos, 1 Universidade Anhanguera – UNIAN-SP, [email protected], orientador: Ubiratan D’Ambrosio. e no algoritmo da divisão cometem erros. Até mesmo no curso de Licenciatura em Matemática, já se ouviu aluno revelar que só naquela determinada aula ele tinha entendido o significado do “vai um” ou do “empresta um”, fora aqueles que não falam. Diante dessa situação buscaram-se formas de se trabalhar o Sistema de Numeração Decimal, doravante SND, e foram encontradas na literatura algumas orientações, como a de TOLEDO & TOLEDO, (1997) que sugere um trabalho com agrupamento e troca em bases variadas, de dois a seis, precedendo a base dez. Para esses autores “[...] quanto mais diversificadas forem as situações de agrupamentos e trocas em que estiver envolvida (a criança), mais oportunidade ela terá de observar as semelhanças e diferenças entre essas situações, realizando abstrações e construindo conceitos.(TOLEDO & TOLEDO, 1997 p. 65)(grifos nossos). Ao seguir tais sugestões nas aulas constatou-se que o trabalho com bases diversificadas realmente é necessário, mas não é fácil de ser compreendido por aqueles alunos, futuros professores, e nem para professores atuantes (GUIMARÃES, 2005). Baseados em suas dificuldades é que esses alunos questionam se esse trabalho seria compreendido por crianças. É importante destacar que não é objetivo deste projeto o ensino de bases diversificadas, como parece era feito na época do Movimento Matemática Moderna (WIELEWSKI, 2008). BANDEIRA (2012) fez um trabalho bem parecido, mas com um grupo específico de crianças que tinha em suas “ticas” de “matema” o “par de cinco” que é uma contagem em base cinco, fato que, segundo o autor, contribuiu para que elas tivessem vantagem em relação àqueles que não tinham essa experiência do “par de cinco”. Dessas aulas também surgiu a ideia do uso de um algoritmo diferenciado para a divisão, o qual é muito bem aceito pelos alunos que até sugerem o seu uso com crianças, e por isso se pretende testar, nesta pesquisa, as suas vantagens em relação ao algoritmo tradicional ensinado nas escolas. Esse algoritmo “sem chave” usa colunas do valor posicional que podem ajudar a evitar o esquecimento do zero, que é um erro muito comum cometido no algoritmo “com chave”. Um algoritmo muito semelhante foi depois encontrado na pesquisa de SALVADOR (2012) e encontramos em VAN DE WALLE (2009, p. 268) e a sua diferença para o algoritmo deste projeto é que naquele o quociente é anotado acima do dividendo, enquanto que este (deste projeto) o quociente é anotado embaixo do dividendo. Foram essas duas colocações acima, em negrito, repetidas em todos os semestres pelos alunos de pedagogia, que motivaram a criação deste projeto de pesquisa que pretende investigar, com crianças, “a validade do uso de bases diversificadas no ensino do SND e do uso de um algoritmo diferenciado”. Problema e Justificativa da pesquisa O historiador IFRAH (2001, p. 131), a respeito da importância do SND, como escrita numérica, escreve: [...] figuram, portanto, entre os mais poderosos instrumentos intelectuais de que se dispõe o homem hoje. Cálculos irrealizáveis durante milênios tornaram-se possíveis graças a sua descoberta, abrindo caminho para o desenvolvimento das matemáticas, das técnicas e de todas as outras ciências. E o mesmo IFRAH, (2001, p. 131) prossegue com a seguinte condição: Mas esta descoberta fundamental evidentemente não surgiu de uma só vez, como o presente perfeito de um deus ou de um herói civilizador. Ela tem uma origem e uma longa história, destacando-se pouco a pouco, após vários milênios de uma extraordinária profusão de tentativas e ensaios, de regressões e de revoluções. Entende-se que essa é uma advertência em relação à dificuldade e à demora do processo de construção do SND pelo homem. E isso pode ser um “puxão de orelha” naqueles que não gastam tempo suficiente no ensino do SND. Se por trás desse sistema houve uma longa história, cheia de tentativas, ensaios, regressões e revoluções, como podemos esperar que em uma ou duas semanas, as crianças possam dominá-lo? Até hoje se observam variados sistemas de numeração como os observados na África por GERDES (2008). Também TOLEDO & TOLEDO (2010, p. 58), experientes no trabalho com o SND afirmam que “professores habituados a trabalhar com crianças que apresentam dificuldades em ‘fazer contas’ com os números naturais sabem que, na verdade, uma das principais causas do problema está no aprendizado do sistema de numeração decimal” Já MORETTI (1999, p. 27) considera que o “entendimento do funcionamento do sistema de numeração é fundamental na compreensão dos algoritmos e mesmo na realização das operações básicas”. Para GOLBERT (1999), mesmo considerando avanços significativos em relação ao ensino do SND, esse ainda é um grande desafio para a Educação Matemática. Também considera a dificuldade das crianças em compreender o conceito de valor posicional e números multidígitos. Para ele ainda é constatada “a necessidade de modelos de ensino que facilitem a aprendizagem do valor posicional e a compreensão do significado dos números multidígitos” (GOLBERT 1999, p. 41). Pode-se dizer, a partir da experiência do autor deste projeto no curso de pedagogia, que ao ensino da escrita numérica, a numeração, deveria ser dada igual ou maior atenção que ao ensino da escrita das palavras, a alfabetização, algo que na opinião deste autor não é considerado pela escola, visto que para a alfabetização é gasto longo período de tempo e para a numeração pouco tempo. E sabe-se que o processo de alfabetização não é simples, pode demorar anos e se não for bem compreendido pode se tornar algo mecânico. Dos estudos de Piaget sabe-se de KAMII (1984) que o próprio indivíduo constrói o conceito de número, e entende-se que só quando esse conceito é construído é que o indivíduo pode estar pronto para começar no processo de aprendizagem da escrita ou da representação numérica, a numeração. Assim como na alfabetização, se o idioma (português, inglês etc) for outro, a escrita geralmente é outra e precisaria ser reaprendida, na numeração se o idioma (sistemas de numeração) for outro a escrita também pode ser outra. E essa diferença de escrita em sistemas de numeração diferentes é uma vantagem, pois pode contribuir para diferenciar número e numeral, pois o número não se altera nunca, já o numeral se altera dependendo do sistema utilizado. A diferença entre número e numeral é pouco compreendida por muitos. FAYOL (2012) ao tratar das representações numéricas considera o modelo chamado “triplo código” elaborado por Stanikslas Dehaene e Laurent Cohen. Esse modelo postula a existência de três tipos de representações, a analógica, a verbal e a arábica que serão consideradas futuramente neste estudo.: Esse autor considera que “enquanto têm sido conduzidos numerosos trabalhos acerca da aprendizagem e da utilização dos sistemas numéricos verbais, poucas pesquisas têm incidido sobre a aprendizagem do sistema numérico escrito em algarismos arábicos” e ele cita alguns poucos desses trabalhos, dentre esses nenhum brasileiro. Mas ele apresenta dois fatores que podem explicar essa raridade. O primeiro fator é que o sistema decimal escrito é formalmente simples, pois contém apenas dez elementos (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) e um princípio, que é a notação posicional. O segundo fator é que o sistema decimal é objeto de um ensino sistemático. FAYOL (2012, p. 31) Neste projeto considera-se um erro pensar assim em relação ao ensino do SND, e pelo contrário, ao seu ensino nas escolas deveria ser dada muita importância e atenção, pois não compreendê-lo pode ser um grande problema para avançar na aprendizagem dos conteúdos matemáticos (MORETTI, 1999). Assim como se gasta tempo à questão da escrita de palavras, muito mais atenção deveria ser dada à questão da escrita numérica. Mas o que parece é que a escola entende que criança alfabetizada é criança “numeralizada”. É como se a escrita numérica já viesse junta no pacote da alfabetização. Normalmente a criança desenvolve representação verbal (Fayol), mas precisa aprender a representar também através dos códigos do SND. Parece que o próprio Fayol não compactua com a ideia de que a aprendizagem do SND seja simples e que não se deva dar atenção, pois em seguida ele mesmo chama a atenção para a dificuldade do valor posicional quando os números exigem dois, três ou mais algarismos (FAYOL, 2012 p. 32). Ele ainda trata do problema da “transcodificação” que é a passagem da representação por código verbal (um, dois, dezesseis, trinta, setenta e três) para a representação por códigos indo-arábicos (1, 2, 16, 30, 73) (p. 33) que pode ser mais ou menos complicada dependendo da língua, por exemplo, no chinês é mais fácil que no português. O Parâmetro Curricular Nacional (PCN) de matemática para o Ensino Fundamental (2001, p. 67), afirma: “[...] os alunos constroem hipóteses sobre o significado dos números e começam a elaborar conhecimentos sobre as escritas numéricas, de forma semelhante ao que fazem em relação à língua escrita”. Parece que essa afirmação sugere que alfabetização e numeração são conceitos diferentes o que parece louvável, pois assim ambas devem receber atenção. Entretanto o próprio PCN, p. 68 orienta que: “as escritas numéricas podem ser apresentadas num primeiro momento sem que seja necessário compreendê-las e analisá-los pela explicitação de sua decomposição em ordem e classes (unidade, dezena, centena).” E complementa que “as características do sistema de numeração são observadas, principalmente por meio da análise das representações numéricas e dos procedimentos de cálculo, em situações-problema”. Essa ideia de partir das representações numéricas e dos procedimentos de cálculo para daí tentar ensinar as características do SND não parece uma boa sugestão, isso talvez funcione bem na alfabetização, mas para a numeração talvez seja mais fecundo um trabalho de construção da escrita numérica a partir dos agrupamentos, visto que cada algarismo que compõe o numeral tem valores diferentes. Partir do numeral e “avisar” que tal dígito vale uma unidade, outro tal dígito vale dez unidades, etc pode ser uma imposição que o aluno tenha que aceitar, mas que talvez não vejam significado algum. Talvez nessa sugestão do PCN seja um apoio à ausência quase total, na prática dos professores (GUIMARÃES, 2005, ROSAS & SELVA, 2008a, 2008c) e nos livros didáticos (ROSAS & SELVA, 2008b), de sugestões de trabalhos com agrupamento e troca com bases diversificadas. O que ainda se vê nos livros didáticos é uma “pincelada” de atividades com agrupamento em base dez, geralmente com o “material dourado”, e o tempo empregado nesse tipo de atividade geralmente dura uma semana, o que é compreensível, pois na base dez as trocas são demoradas e se torna enfadonho, cansativo além de exigir muitas contas (palitos), o que é uma justificativa para o uso de bases menores (TOLEDO & TOLEDO, 2010) e (VERGNAUD, 1991). É necessário entender que alfabetização e numeração são caminhos diferentes apesar de serem dependentes. “enquanto a maior parte dos sujeitos afirma ter alguma dificuldade em tarefas que exigem leitura e escrita, a mesma dificuldade não é mencionada em relação à leitura de números ou à capacidade de fazer contas”. (TOLEDO 2004, p. 97) Ou seja, alfabetização e numeração não são caminhos totalmente dependentes. Indivíduos que aprendem matemática tratando de jogo do bicho, numa venda na feira, na venda de balas no semáforo e que não conseguem ter bom desempenho em matemática escolar. (CARRAHER et al, 1991, p. 19). Talvez esses indivíduos estejam apenas no nível da representação verbal, que permite cálculos mentais, mas precisam atingir o nível da representação arábica (a numeração). É como criança que aprende a falar fluentemente, mas que não consegue entender um texto por não ter aprendido a ler e escrever. Eles precisam aprender a “versão formalizada de suas habilidades” DEVLIN (2009, p. 253). Para FERRERO (2013) “a diversidade é uma vantagem na alfabetização” e não uma desvantagem como se pensava. Ela revela que “pesquisas recentes têm se debruçado sobre como a variedade de línguas pode ser útil no trabalho pedagógico, em vez de um problema”. Seu próximo livro “ingresso na escrita e nas culturas do escrito” deve tratar desse tema. VERGNAUD (1991, p. 174) escreve “nada é mais fecundo, no plano pedagógico, do que exercícios de passagem de um material a outro, ou de uma representação à outra”. Esse autor acrescenta que outra vantagem da utilização de diversas bases para o ensino da escrita numérica está no fato de que as regras são as mesmas em todas as bases e a única coisa que muda é a própria base. A falta de conhecimento dos professores sobre bases menores também é um problema. A pesquisa de ROSAS & SELVA (2008a) que relata a fala de professoras sobre suas práticas no ensino do SND mostra que não é feito uso de bases pequenas por tais professoras e também a pesquisa de GUIMARÃES, (2005), realizada com professores que já atuavam, mostra que o uso de bases pequenas é uma novidade para aqueles professores. Isso sugere que a formação de professores com relação ao SND deveria ser de grande preocupação nos cursos de pedagogia. Outra preocupação é o preparo das crianças. Os estudos de KAMII & DECLARK (1994) observaram que “A criança de 6 e 7 anos está ainda em processo de construir o sistema numérico, com operações de ‘+1’” (p. 91). E que “o valor posicional é algo muito difícil para os alunos de 1ª série [2º ano], e extremamente confuso para a segunda [3º ano] e até mesmo terceira série [4º ano].” (KAMII & DECLARK, 1994, p. 90) (grifo nosso). Quem trabalha com a escrita numérica sabe que é necessário o domínio das operações de adição e multiplicação em linguagem verbal, o que normalmente não é observado. Tomando como base os livros didáticos, observam-se com frequência que já no 2º ano do Ensino Fundamental, são exploradas as operações pelos algoritmos. Será que essas crianças já aprenderam a “falar” matematicamente? Em outras palavras, já construíram o conceito de número? E já dominam o SND para compreenderem tais algoritmos? Em relação ao domínio dos algoritmos, chama-se a atenção especificamente para o da divisão. Pesquisas mostram que é um problema a ser resolvido. AGRANIONIH et al (2009 e 2010), apresentam dificuldades observadas em 34 alunos de 5ª. série (6º ano) do Ensino fundamental de 17 escolas públicas da cidade de Erechim/RS na resolução de cálculos envolvendo o algoritmo tradicional da divisão, e afirmam que: “O cálculo da divisão tem sido considerado pelos professores como um dos mais difíceis de ser assimilado pelos alunos, fato que gera preocupações e buscas por estratégias de ensino mais eficazes para a aprendizagem”. Já DRABIK (2008) considera que Ao manipularem (os alunos) objetos como palitos, tampinhas, pedaços de papel, sementes e outros conseguiam chegar facilmente ao resultado e muitas vezes o faziam até mentalmente. No entanto, o mesmo não ocorria quando necessitavam registrar essas divisões por meio do algoritmo padrão ensinado e valorizado na escola. (Drabik, 2008, p. 9). Em sua própria experiência, o autor deste projeto pode sentir de perto o drama que é para uma criança o entendimento do algoritmo tradicional da divisão que é ensinado nas escolas. Seu filho estava iniciando esse estudo na escola, no 3º ano (antiga 2ª serie). Esse menino estava completamente perdido e irritado por não compreendê-lo. Ele sabia, por exemplo, responder quando lhe era perguntado “quanto é 8 dividido por 2?” ao que respondia 4, mas não sabia onde anotar o 4, se era na esquerda, em baixo do dividendo, ou na direita, no quociente. Estava bem atrapalhado. Ao insistir que ele aceitasse uma explicação com um algoritmo diferenciado, o pai conseguiu fazer com que ele resolvesse a divisão. É reconhecido por todos que trabalham com divisão na escola, em qualquer nível, que o algoritmo tradicionalmente utilizado nas escolas e nos livros didáticos, é de difícil compreensão, até mesmo por parte daqueles que já passaram pelo Ensino Médio ou Superior. Pelo algoritmo tradicional é muito comum, no curso de pedagogia, o esquecimento do zero no quociente, por exemplo, muitos encontram 17 quando o correto é 107. Esse é um problema pode não acontecer no algoritmo “sem chave” aqui proposto. Diante dessas considerações temos um problema a ser resolvido relacionado ao ensino do SND e da divisão, o que justifica esta pesquisa. Objetivo Geral - Refletir sobre o uso de novas estratégias de ensino do SND e das operações básicas a fim de propor sugestões para o ensino desses temas nas aulas de matemática. Objetivos específicos: - Explorar por meio de um jogo a propriedade posicional a partir de bases diversificadas. - Investigar a validade de um trabalho com diferentes bases, precedendo a base dez, para o domínio do SND e das operações básicas. - Investigar possíveis vantagens de se explorar a escrita numérica também em outras bases diferentes de dez. - Propor um algoritmo diferenciado para a divisão, a fim de observar as vantagens de seu uso comparado ao uso do algoritmo tradicional. - Investigar possíveis vantagens de um algoritmo “sem chave”, diferenciado em relação ao habitualmente usado nas escolas. Referencial teórico O trabalho com agrupamento e troca em bases diversificadas será realizado por meio de um jogo que é proposto pelo Ministério da educação do Brasil e as atividades escritas estarão baseadas principalmente de VERGNAUD (1991) que trata da numeração e as quatro operações. Pretende-se ainda estudar em GOLBERT (1999), sobre avaliação da compreensão da numeração, os modelos de Bednarz, de Janvier e de Jones e colaboradores, a fim de avaliar a possibilidade de aplicar esses modelos de avaliação na presente investigação. Sobre a análise do trabalho relacionado à divisão, pretende-se apoiar no trabalho feito por AGRANIONIH, ENRICONE & ZATTI (2009, 2010), que apresentam um relato parcial das dificuldades de alunos de 5ª. série (6º ano) do Ensino fundamental de 17 escolas públicas da cidade de Erechim/RS na resolução de cálculos envolvendo o algoritmo tradicional da divisão. Procedimentos metodológicos Pretende-se selecionar alunos de diversos níveis, possivelmente de 3º ou 6º anos, a fim de investigar também em qual nível essas atividades seriam mais apropriadas e apoiados nas sugestões de KAMII & DECLARCK(1994) . Os dados da pesquisa serão coletados através de: Análise de livro didático considerando a importância desse instrumento ao ensino de matemática, conforme (VALENTE, 2008a; CHOPPIN, 2004; CHERVEL, 1990; BITTENCOURT, 2004) em (SOARES 2013); pré-teste para avaliar o conhecimento dos alunos em relação à adição e à multiplicação, pré-requisitos importantes para trabalharem as propriedades aditiva e multiplicativa dos sistemas de numeração, parte que poderá ser feito de forma oral, e por fim exercícios de divisão já armados para serem resolvidos pelo algoritmo tradicional. Após a análise e avaliação do rendimento dos alunos em relação à adição e a multiplicação no pré-teste, eles seguirão para execução de um jogo sugerido pelo Ministério da Educação através do programa gestão da aprendizagem escolar – GERAR 1 para explorar as bases diversificadas. Esse jogo será disputado entre duplas de alunos e durante a sua execução haverá várias intervenções do pesquisador para chamar a atenção das propriedades: valor posicional, aditiva, multiplicativa e o papel do zero. Também serão utilizadas atividades sugeridas por VERGNAUD (1991) as quais exploram a escrita de números em diferentes bases. Ao final das atividades esses alunos farão um pós-teste tanto em relação ao SND como na operação de divisão. Referências AGRANIONIH, N.T, ENRICONE, J.R.B & ZATTI, F. Dificuldades no cálculo divisão na 5ª. série do Ensino Fundamental. X Encontro Gaúcho de Educação Matemática de 02 a 05 de junho de 2009, Ijuí/RS. Disponível em: http://www.projetos.unijui.edu.br/matematica/cd_egem/fscommand/CC/CC_7.pdf, acesso em 15/09/2014, às 13: 30h. _____________________. Aprendizagem Matemática: Desvendando dificuldades de cálculo dos alunos. Revista PERSPECTIVA, Erichim. V. 34, n. 128. P. 115-132. Dezembro/2010. 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