Integrar a Educação Matemática, o Ensino Desenvolvimental e o software matemático Geogebra para a formação de conceitos matemáticos no Ensino Fundamental Kliver Moreira Barros1 GD2 - Educação Matemática nos anos finais do Ensino Fundamental Resumo do trabalho: Neste trabalho analisaremos as potencialidades da integração entre ensino desenvolvimental, tecnologias informatizadas e educação matemática. Os alunos não mostram interesse pelas aulas de Matemática e este é um fator que prejudica o aprendizado. Várias mudanças educacionais devem acontecer, no entanto, o professor é muito importante para que os alunos consigam desenvolver seu raciocínio por meio da Matemática e se apropriem dos conceitos. Neste trabalho analisaremos as potencialidades da integração entre ensino desenvolvimental, tecnologias informatizadas e educação matemática. Para tanto, proporemos um estudo sobre figuras planas, especificamente sobre propriedades de triângulos que será realizado de forma que os alunos tenham autonomia e estejam ativos durante o processo de aprendizagem, isto, apoiados no ensino desenvolvimental indicadas por Davydov, com atividades com características investigativas indicadas por Ponte et al (2013) e concretizadas por meio do software pedagógico GeoGebra e objetos concretos. Para tanto, proporemos um estudo sobre figuras planas, especificamente sobre propriedades de triângulos que será realizado. Analisar como estas propostas auxiliam no processo de aprendizagem é o objetivo principal do projeto, além de proporcionar um ambiente de aprendizagem em que os alunos possam desenvolver suas capacidades de raciocinar matematicamente para resolver as atividades propostas com argumentos matemáticos adequados a cada situação. As atividades serão aplicadas nas aulas de Matemática do sétimo ano do Ensino Fundamental no mês de outubro do corrente ano no Laboratório de Informática Educacional – LIE que dispõe do software GeoGebra e na sala de aula com os objetos concretos. Palavras-chave: Aprendizagem. Ensino Desenvolvimental. Investigação Matemática. Tecnologias. Introdução O presente projeto tem como foco principal analisar uma proposta integrando o ensino desenvolvimental, tecnologias e educação matemática no desenvolvimento e apropriação de conceitos matemáticos. Para tanto, a prática pedagógica utilizada nas atividades será 1 Instituto Federal de Ciência, Tecnologia e Educação de Goiás – Câmpus Jataí, e-mail: [email protected], orientador: Prof. Dr. Duelci Aparecido de Freitas Vaz. fundamentada na Investigação Matemática proposta por Ponte et al (2013), integrando-a com o Ensino Desenvolvimental de Davydov e na utilização do software pedagógico GeoGebra e objetos concretos, os quais possibilitam colocar o aluno em uma situação ativa no processo de aprendizagem. A Investigação Matemática proporciona a construção de conceitos e a identificação das relações entre teorias, pois neste processo vários fatores importantes para o desenvolvimento dos alunos e das formas como aprendem são reforçados e trabalhados. Este fator tem uma relação muito específica com o Ensino Desenvolvimental apontado por Davydov, que permite aos alunos formarem conceitos por meio de atividades estruturadas de forma que estimulem o desenvolvimento cognitivo. Tais atividades devem atingir a essência do objeto, além de relacioná-la com o perfil social dos alunos. O software pedagógico GeoGebra permite ao aluno a possibilidade de experimentar situações, criar conjecturas e testá-las de acordo com cada etapa da resolução das atividades. Este princípio de autonomia do aluno se faz necessária para que este consiga desenvolver seu raciocínio lógico durante as tentativas de resolução, com acertos ou erros, podendo confirmar ou refutar cada resultado obtido. Os conteúdos abordados nas aulas serão os conceitos de Sistemas de Medida, com enfoque em áreas de figuras planas, já que é o conteúdo referente ao quarto bimestre do sexto ano do Ensino Fundamental. Serão elaboradas atividades fundamentadas Ensino Desenvolvimental, com o intuito de levar o aluno a apropriar de conceitos acerca dos conteúdos trabalhados, com a mediação do professor com o software livre de matemática GeoGebra, que combina recursos de construções geométricas, algébricas, gráficos, tabelas e cálculos. A história do objeto matemático será utilizada para introduzir os conceitos e para demonstrar a importância do seu desenvolvimento para a sociedade, fazendo com que os alunos consigam visualizar a essência do objeto de estudo de forma mais específica, podendo chegar às características gerais por meio de suas próprias formas de organizar suas habilidades matemáticas, compreendê-las e aplicá-las de forma coerente. Estes fatores são deficientes nas práticas dos alunos brasileiros e um destes motivos é a forma como as aulas são planejadas e aplicadas. O baixo rendimento dos alunos brasileiros estão evidenciados nos números da proficiência em Matemática, de acordo com os dados do Programa Internacional de Avaliação de Estudantes - PISA (2012), confirmam as afirmações dos Parâmetros Curriculares Nacionais – PCN de Matemática (1997), os quais apontam que existem problemas que devem ser enfrentados, tais como a necessidade de reverter um ensino centrado em metodologias automáticas, desprovidas de significados para o aluno por aquelas que os coloquem ativos no processo de aprendizagem. Segundo os PCN há urgência em reformular objetivos, rever conteúdos e buscar metodologias compatíveis com a formação que hoje a sociedade reclama, e estas propostas estão em pauta até os dias de hoje (BRASIL, 1997). Aprendizagem de Matemática A Matemática está presente em todas as áreas do conhecimento, é um elemento organizador da sociedade e suas ferramentas são essenciais para o desenvolvimento dos alunos, para tanto, necessita-se de um conhecimento básico das diversas áreas de sua aplicação. Os PCN de Matemática (BRASIL, 1997, p. 24-25) explicam que a Matemática comporta um amplo campo de relações, regularidades e coerências que despertam a curiosidade e instigam a capacidade de generalizar, projetar, prever e abstrair, favorecendo a estruturação do pensamento e o desenvolvimento do raciocínio lógico. Faz parte da vida de todas as pessoas nas experiências mais simples como contar, comparar e operar sobre quantidades. Neste sentido, a aprendizagem da Matemática sempre foi um desafio para ambos os lados, tanto para os professores quanto para os alunos, os PCN de Matemática (BRASIL, 1997) nos mostram claramente que há um sentimento contraditório entre os docentes e os alunos, um lado com a sensação de quão importante é a área do conhecimento e outro inconformado com a frequência com que os resultados negativos aparecem em relação à aprendizagem, fato que não poderia fazer parte do processo de aprendizagem, haja vista a importância desta disciplina para seus utilizadores. E os números da avaliação do PISA (2012) mostram esta grande frustação dos alunos, a qual é confirmada na figura 1 a seguir que aponta o nível de proficiência em matemática dos estudantes brasileiros. FIGURA 1: Distribuição percentual dos estudantes nos níveis de proficiência em matemática nas edições do PISA de 2003 e 2012. Fonte: PISA, 2012. Estes números são relativos a alunos de até quinze anos de idade, matriculados a partir do sétimo ano de estudo. No entanto, analisando os números de 2003 a 2012, o país está em evolução mas ainda é um índice baixo (mais de 80% dos alunos se encontram até o nível 2) para um país em desenvolvimento e as mudanças devem acontecer para que esta evolução aconteça de forma significativa. Os professores também são responsáveis por parte destas mudanças e têm um papel fundamental no sentido de mudar essa realidade desoladora. A Matemática é uma peça fundamental no desenvolvimento cognitivo das pessoas e possibilita uma maior interpretação do cotidiano. Além disso, a matemática está na base do desenvolvimento tecnológico e serve de sustentação para outras áreas do conhecimento humano, isso se deve ao grande poder de observação e descoberta que seus utilizadores adquirem através da resolução de problemas e outras questões (BRASIL, 1997). Assim, devem-se propor ações reflexivas para explorar alternativas metodológicas com a finalidade de concretizar o potencial matemático nas escolas e é neste sentido que as aulas devem acontecer para que os alunos vejam o sentido dos conteúdos que são trabalhados em sala de aula, tornando as aulas mais instigantes e com sentido prático tanto nos momentos sociais quanto durante as aulas. As aplicações dos conceitos matemáticos no cotidiano fazem com que a Matemática seja uma Ciência fundamental no desenvolvimento no processo de ensino-aprendizagem de várias outras áreas do conhecimento, já que leva o aluno a ter experiências práticas dos conteúdos expostos na sala de aula. Na grande maioria das escolas estas experiências práticas não são levadas em consideração no momento das aulas e a contextualização não é identificada pelos alunos. A curiosidade leva os alunos a trabalharem de forma que façam de simples problemas, uma fonte de possíveis resultados, levando-os a terem criatividade (FREIRE, 1996). Os PCN de Matemática (BRASIL, 1997) enfatizam os fatores citados anteriormente, quando explanam que no ensino da Matemática se destacam dois aspectos básicos: a relação entre as observações que se tem da realidade com as representações e essas representações com os conceitos matemáticos. Estas variáveis estão relacionadas aos fatores que também são destacados nos indicadores do PISA e são de extrema importância para que os alunos consigam relacionar a resolução dos conteúdos com suas habilidades matemáticas. Levar os alunos a compreenderem os conceitos em estudo por meio de linguagem e habilidades matemáticas é importante durante o processo de aprendizagem. A Investigação em Matemática possui estas características de levarem os alunos a serem ativos no processo de aprendizagem através de atividades instigantes e que façam sentido para os alunos. Investigar, segundo Aulete (2004, p. 465) significa “buscar explicar ou desvendar, inquirir [...]”, ou seja, levantar informações sobre determinado assunto, com o intuito de desvendar seus processos mais particulares. É neste sentido que a investigação em Matemática se encontra, buscando identificar os dados pertinentes para a elaboração de determinados conceitos. O termo investigação pode ser utilizado em diversos contextos, “falando-se, por exemplo, de investigação científica, investigação jornalística, investigação criminal e investigação sobre as causas de um acidente, [...]”, para a Matemática “investigar é descobrir relações entre objetos matemáticos conhecidos ou desconhecidos, procurando identificar as respectivas propriedades” (PONTE, 2013, p. 13). O processo de apropriação dos conceitos de Matemática pode surgir em variados momentos do processo de aprendizagem. Durante a investigação muitos procedimentos são necessários para o seu desenvolvimento, logo, há várias possibilidades para que a construção de algum conceito matemático aconteça, sejam eles esperados ou não. É nesta perspectiva que a investigação será aplicada nas atividades de Matemática, para que os alunos consigam conjecturar, os levando a um desenvolvimento matemático, que vai do abstrato para o concreto, fato que permite ao aluno se apropriar dos conceitos proporcionados pelo software GeoGebra e voltar ao abstrato de forma consciente, crítica e coerente. Para o matemático Braumann (2002, p. 104) apud por Ponte (2013, p. 19) aprender Matemática não é simplesmente compreender a Matemática já feita, mas ser capaz de fazer investigação de natureza matemática (ao nível adequado a cada grau de ensino). [...] Aprender Matemática sem forte intervenção da sua faceta investigativa é como tentar aprender a andar de bicicleta vendo os outros andar e recebendo informação sobre como o conseguem. Isso não chega. Para verdadeiramente aprender é preciso montar a bicicleta e andar, fazendo erros e aprendendo com eles. Segundo Ponte (2013, p. 21) a realização de uma investigação matemática percorre quatro momentos, os quais podem acontecer em momentos diferentes ou conjuntamente, o quadro a seguir mostra estes momentos e as atividades realizadas em cada um deles. Quadro 1 – Momentos de realização de uma investigação. Reconhecer uma situação problemática Exploração e Explorar a situação problemática formulação de questões Formular questões Organizar dados Conjecturas Formular conjecturas (e fazer afirmações sobre uma conjectura) Realizar testes Testes e reformulação Refinar uma conjectura Justificar uma conjectura Justificação e avaliação Avaliar o raciocínio ou o resultado do raciocínio Fonte: Ponte (2013, p. 21) A Investigação Matemática se encontra com as características do Ensino Desenvolvimental já que ambas possibilitam que os alunos estejam ativos durante o processo de aprendizagem, se apropriando dos conceitos por meio de atividades contextualizadas, dando os alunos autônomos para testar possíveis resultados, aprendendo com os erros e, para isto, a presença do software pedagógico GeoGebra e objetos concretos se faz importante a fim de facilitar a visualização dos conceitos. A interação dos alunos com os conteúdos matemáticos criam uma possibilidade de apropriação de conceitos e este é um aspecto principal da investigação, envolver o aluno no processo de aprendizagem. Esta interação dos alunos com os conteúdos trabalhados em sala permite aos professores realizar experiências, o que passou a ser facilitado a partir do uso de computadores nas aulas. A visualização dos conteúdos com o auxílio de softwares matemáticos facilita a interação dos alunos com objetos pouco utilizados em seus cotidianos, tornando a abstração matemática concreta visualmente para os alunos. O enfoque experimental explora ao máximo as possibilidades de rápido feedback das mídias informáticas e a facilidade de geração de inúmeros gráficos, tabelas e expressões algébricas (BORBA E PENTEADO, 2012, p. 43). Este retorno instantâneo das respostas, erradas ou corretas, possibilitadas pelos softwares pedagógicos, fazem com que os professores consigam identificar o rendimento dos alunos com maior rapidez, já que estes podem testar possíveis respostas a todo momento, tornando o processo de apropriação do conhecimento matemático mais interessante e instigante. Os elementos citados anteriormente são adequados para se integrarem ao ensino desenvolvimental proposto por Davydov. Esta metodologia de ensino possibilita, por meio de atividades bem elaboradas, o desenvolvimento das funções mentais da criança e sua relação com o modo pelo o qual elas são ensinadas. Assim, este enfoque tem como pressuposto básico a ideia de que o ensino é a forma essencial de desenvolvimento da mente da criança, de seu pensamento e de sua personalidade (SOARES, 2007, p. 12). Esta metodologia de ensino proporciona a interação entre as atividades propostas pelos professores e sua prática de ensino com as maneiras como os alunos apreendem os conceitos e os relacionem com sua vivência. Esta relação, portanto, é essencial para um melhor desenvolvimento mental das crianças, permitindo uma melhor forma de organizarem seus pensamentos e apropriarem dos conceitos centrais do objeto estudado, possibilitando aos alunos um melhor desenvolvimento durante o processo de ensino e aprendizagem. Problemática Quais as possibilidades da integração entre a Ensino Desenvolvimental, da Investigação Matemática e de tecnologias para que os alunos do 6.º ano do ensino fundamental se apropriarem de conceitos de Sistemas de Medidas? Hipóteses de trabalho As hipóteses de trabalho têm como fim, possibilitar ao pesquisador um “caminho, possivelmente, mais conveniente a seguir” (FIORENTINI; LORENZATO, 2012, p. 95). Logo, as hipóteses que nortearão o projeto são: • Atividades fundamentadas no ensino desenvolvimental possibilitam aos alunos chegarem ao núcleo do objeto de estudo, permitindo a apropriação dos conceitos; A integração do ensino desenvolvimental, da investigação matemática e de softwares permite uma melhor qualidade no pensamento matemático dos alunos; • A proposta de atividades no sentido do ensino desenvolvimental possibilitam um melhor entendimento dos conceitos matemáticos. Objetivos Objetivo geral Propor e implementar a integração do ensino desenvolvimental de Davydov, a Investigação Matemática e as tecnologias para que os alunos consigam se apropriar de conceitos acerca de Figuras Planas. Objetivos específicos • Identificar, por meio de uma sequência de atividades, as contribuições que a interação do ensino desenvolvimental, da investigação matemática e tecnologias proporcionam para a apropriação de conceitos matemáticos; • Estruturar uma sequência de atividades com o objetivo de ajudar os alunos a avançarem a um nível de desenvolvimento em relação ao conceito estudado; • Elaborar atividades que proporcionem uma mudança nas ações mentais dos alunos, no modo de pensar e analisar os conceitos estudados. Procedimentos metodológicos Inicialmente, um levantamento bibliográfico será efetuado, a fim de reforçar o referencial teórico e aprofundar os conceitos de Ensino Desenvolvimental, de Investigação Matemática e dos Procedimentos Metodológicos que serão utilizados no desenvolvimento da pesquisa. A pesquisa se caracteriza como de campo, pois a investigação será efetuada no local onde os fenômenos acontecem, já que os alunos serão levados ao LIE da própria unidade escolar, pois a metodologia a ser utilizada exige o uso de computadores. A presente pesquisa adotar-se-á o método qualitativo para analisar as práticas dos alunos no decorrer das atividades, já que este método é adequado a situações em que se deseja conhecer mais sobre o fenômeno estudado. Após a aplicação das atividades, será aplicada uma avaliação diagnóstica final para aferir o desenvolvimento dos alunos acerca dos conceitos estudados. Inicialmente, serão aplicados questionários para os alunos e seus responsáveis. O perfil será útil no momento de elaboração das atividades que, para Davydov, devem estar em consonância com a cultura dos alunos. Quanto aos objetivos, a pesquisa será descritiva, pois para Bodgan e Biklen (1994) apud Borba e Araújo (2013, p. 25) “os investigadores qualitativos interessem-se mais pelo processo do que simplesmente pelos resultados ou produtos” e “a investigação qualitativa é descritiva”, mostrando que esta é a maneira mais prática para descrever os fatos ocorridos durante a investigação. A pesquisa será de estudo de caso que, segundo Lorenzato e Fiorentini (2012, p. 110) O caso não significa apenas uma pessoa, grupo de pessoas ou uma escola. Pode ser qualquer sistema delimitado que apresente algumas características singulares e que façam por merecer um investimento investigativo especial por parte do pesquisador. Neste sentido, o caso pode ser uma instituição, um programa, uma comunidade, uma associação, uma experiência, um grupo de professores de uma escola, uma classe de alunos ou até mesmo um aluno diferente dos demais que apresente características peculiares. Para Triviños (2013, p. 133) “entre os tipos de pesquisa qualitativa característicos, talvez o estudo de caso seja um dos mais relevantes” e define como sendo “uma categoria de pesquisa cujo objeto é uma unidade que se analisa aprofundamente”. Caracterização do Objeto de Pesquisa A proposta será aplicada no Ensino fundamental do turno matutino do Colégio Estadual Previsto de Morais situado à Rua Cristiano de Castro, 260 - Setor Norte - Caiapônia-GO, o qual é subordinado à Subsecretaria Estadual de Educação de Iporá e possui os níveis Fundamental II e Médio nos turnos matutino, vespertino e noturno (SECRETARIA DA EDUCAÇÃO DO ESTADO DE GOIÁS, 2013).A turma que fará parte da pesquisa será o 6º ano que conta com 27 alunos, da zona urbana e rural. Instrumentos e procedimentos de coleta de dados A coleta das informações durante as aulas será efetuada por meio de gravações audiovisuais e, após cada aula, as informações relevantes da atuação dos alunos serão descritas através do Diário de Campo ou de Bordo, que, para Fiorentini e Lorenzato (2012, p. 118), é “um dos instrumentos mais ricos de coleta de informações durante o trabalho de campo [...]. É nele que o pesquisador registra observações de fenômenos, faz descrições de pessoas e cenários, descreve episódios ou retrata diálogos”. Além disso, cada aluno terá um Diário de Bordo para anotar todas as ocorrências que acharam interessantes ou importantes durante a aula. Triviños (2013) descreve algumas características das anotações de campo de natureza descritiva, com algumas recomendações que podem ajudar a alcançar resultados mais satisfatórios. A descrição dos comportamentos, ações, atitudes devem ser elaboradas da forma como elas se apresentam para o observador. Um ponto importante é a descrição de atividades específicas, o qual o observador deve fazer uma descrição de forma “concreta, indicando caracteres, traços peculiares dos comportamentos e individualizando os alunos que integram a situação que está focalizando. São os comportamentos dos estudantes que se trata a registrar” (TRIVIÑOS, 2013, p. 156). As filmagens, após serem descritas e analisadas, serão categorizadas de acordo com as indicações de Fiorentini e Lorenzato (2012), os quais apontam que nos momentos das análises, o pesquisador deve ser flexível para que consiga ajustar a melhor direção da pesquisa e a problemática. Para que este processo aconteça de forma efetiva é necessário o uso de categorias que devem estar relacionadas com a ideia central da pesquisa. O tipo de categorização a ser utilizada no processo de análise deste projeto será a emergente, a qual surge durante o processo investigativo do material coletado no campo (LORENZATO; FIORENTINI, 2012, p. 135). Após a separação em categorias, os dados serão analisados de acordo com as características elencadas por Davydov, referentes ao ensino desenvolvimental que são, juntamente com a Investigação Matemática, a base pedagógica e metodológica da proposta. Conteúdo a ser trabalhado O conteúdo referente ao 4º bimestre do corrente ano está relacionado ao sistema de medidas. Tem os objetivos de levar o aluno a formular, analisar e resolver situações do cotidiano que envolva perímetro, área e volume, calcular área de figuras planas pela decomposição e/ou composição em figuras de áreas conhecidas, ou por meio de estimativas. Produto a ser desenvolvido O produto final relativo a proposta aplicada será um website elaborado na plataforma Webnode, o qual é gratuita e permite a inserção de vários conteúdos como arquivos de textos, vídeos, galeria de fotos, formulários para dúvidas, contatos e pesquisa no próprio site.Para tanto, serão inseridos no site as atividades aplicadas na aplicação da proposta, os resultados encontrados nas análises feitas no desenvolvimento das aulas e todo o material de apoio utilizado durante todo o processo. Ou seja, os conceitos de Investigação Matemática e do Ensino Desenvolvimental, os tutoriais para criação e edição do site e sobre a instalação e utilização do software GeoGebra. Cronograma de execução Ano: 2014 Meses AÇÕES/ETAPAS Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Estudos para delimitar o tema X X Elaboração do Referencial Teórico X X X X X X X Questionário Socioeconômico X Análise dos questionários X Confecção das Atividades X X Aplicação das atividades e análise das aulas X X Avaliação diagnóstica com os alunos X Análise avaliação diagnóstica X X Descrição dos dados obtidos através das observações X X X durante a aplicação das atividades Correção de Língua Portuguesa e Metodológica X X Ano: 2015 Meses AÇÕES/ETAPAS Jan Fev Mar Jun Jul Qualificação X Reestruturação da dissertação X X Conclusão do Referencial Teórico X X Conclusão das análises do desenvolvimento da pesquisa Correção de Língua Portuguesa e Metodológica Defesa da Dissertação final X X X X X Referências AULETE, Caldas. Minidicionário contemporâneo da Língua Portuguesa. Rio de Janeiro: Nova Fronteira, 2004. BORBA, Marcelo de Carvalho; PENTEADO, Miriam Godoy. Informática e Educação Matemática. 5. ed. 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