UMA SEQUÊNCIA DIDÁTICA BASEADA EM ... - CIMM
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3.1. Organização do Experimento e Recursos Utilizados O experimento é organizado em três sessões 4 de 2 horas-aula cada, correspondentes às três fases da seqüência. Na primeira, utilizam-se transparências eletrônicas, pincel e quadro convencionais. A filmagem da primeira sessão permite uma melhor análise do comportamento dos alunos. Para os exercícios da segunda sessão, utiliza-se um programa de computador, descrito na próxima subseção. Realiza-se a terceira sessão em sala de aula, quando se espera que os alunos manifestem as dificuldades encontradas na resolução dos exercícios da sessão anterior. 3.2. Exercícios com o apoio de um programa de computador Vários estudos indicam que alguns estudantes podem melhorar o resultado de seu aprendizado por meio de atividades realizadas em ambientes computacionais adaptados para este fim (Borges e Santana, 2000; Artigue, 2002). A dinâmica da utilização de um programa de computador pode motivar o estudante a experimentar, a procurar estratégias para a resolução de problemas de matemática. No caso específico do ensino/aprendizado do conceito de integral, o uso de uma ferramenta é extremamente adequado, pois, em geral, ao introduzir este conceito, o professor (e não o aluno) começa com quadro e pincel, sozinho, elaborando vários gráficos de uma mesma região limitada por curvas e subdividida em retângulos. Como na criação de um desenho animado, ele representa a mesma região preenchida por um maior número de retângulos e assim os gráficos vão se sucedendo, enquanto a classe apenas acompanha a passagem do filme em câmera muito lenta. Poder-se-ia propor ao professor fazer uma apresentação apenas por transparências para evitar este “desperdício” de tempo e de trabalho manual. Porém, além de, neste caso, ele já levar as construções prontas, tudo acontece tão rápido que o aluno não consegue acompanhar os detalhes de uma aula assim 5 . Para a realização da segunda fase da seqüência, propõe-se o programa GeoGebra, um software de Geometria Dinâmica, livre, que pode ser instalado em qualquer computador ou acessado a qualquer momento pela Internet pelo endereço www.geogebra.at. Por apresentar uma interface simples e de fácil utilização pelo usuário, o GeoGebra pode contribuir para facilitar o desenvolvimento dos conhecimentos matemáticos de uma maneira mais uniforme por meio da vinculação e da interligação entre os aspectos algébricos e geométricos utilizando, para isto, a dinamicidade nas transformações gráficas realizadas pelo próprio usuário. Usando o GeoGebra para resolver situações/problema propostas pelo professor para o aprendizado do conceito de integral, o próprio estudante elabora gráficos, partições, realiza cálculos de somas inferiores ou superiores, representa-as graficamente por meio do programa, enfim, experimenta, investiga. O processo é dinâmico e o estudante não espera, ele faz acontecer. Para se trabalhar com a noção de Integral, o GeoGebra oferece a possibilidade de visualização dos retângulos relacionados com as somas superiores ou inferiores de uma função, além de efetuar o cálculo destas somas. Para isso, dada uma função f(x) e informado o intervalo [a, b] de integração, bem como o número n desejado de subdivisões deste intervalo, podem-se calcular a soma inferior e a soma superior desta partição a partir do uso dos comandos específicos no campo de entrada de dados: SomaInferior[f,a,b,n] e SomaSuperior[f,a,b,n]. Além disso, os retângulos relacionados são 4 A palavra sessão está associada ao número de duas horas-aula previsto para a aplicação de cada fase. 5 Comentário de um grupo de alunos que declararam preferir o quadro e o pincel às transparências. 4
epresentados graficamente. Apresenta-se na figura 2 uma ilustração, feita no GeoGebra, dos conteúdos envolvidos no cálculo de uma soma inferior relativa à função f(x) = x 2 +1 no intervalo [0,4]. Figura 2: Soma Inferior da função f(x) = x 2 +1 no intervalo [0,4], subdividido em oito subintervalos. Pode-se também utilizar o comando Integral[f,a,b] diretamente no campo de entrada de dados e visualizar os resultados algébricos e geométricos em suas respectivas janelas de apresentação. 3.3. Mecanismos de Avaliação do Aprendizado Na segunda fase, o estudante recebe uma lista de problemas que devem ser resolvidos com a utilização do GeoGebra. A solução da lista deve ser entregue ao professor na aula seguinte. É feita uma análise dos resultados desta lista na qual se verifica se os estudantes são capazes de adaptar seus conhecimentos antigos sobre função e aqueles adquiridos no primeiro semestre da universidade sobre limite, continuidade e derivada para a resolução de problemas que envolvem as noções exploradas na fase precedente. Faz-se, também, um paralelo entre o ensino realizado no ano anterior para a introdução do conceito de integral e o ensino realizado por meio da seqüência aqui proposta. Entretanto, é importante que se tenha em mente que, como afirma Aline Robert (1992), não se pode testar diretamente se a aplicação de um determinado ensino foi responsável pela evolução do aprendizado. Dessa maneira, as análises dos resultados obtidos com o emprego da seqüência proposta levam também em conta a experiência anterior do professor em sala de aula e a comparação subjetiva com turmas precedentes do mesmo curso (em nosso caso, alunos do curso de Engenharia de Teleinformática da Universidade Federal do Ceará) que passaram por preparação durante o ensino médio e seleção no vestibular em condições muito semelhantes. 4. Seqüência de ensino para a introdução do conceito de integral Cada uma das fases da seqüência de ensino para a introdução do conceito de integral é apresentada detalhadamente nas próximas subseções. 5
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3.1. Organização do Experimento e Recursos Utilizados<br />
O experimento é organizado em três sessões 4 de 2 horas-aula cada, correspondentes às três fases da<br />
seqüência. Na primeira, utilizam-se transparências eletrônicas, pincel e quadro convencionais. A<br />
filmagem da primeira sessão permite uma melhor análise do comportamento dos alunos. Para os<br />
exercícios da segunda sessão, utiliza-se um programa de computador, descrito na próxima subseção.<br />
Realiza-se a terceira sessão em sala de aula, quando se espera que os alunos manifestem as<br />
dificuldades encontradas na resolução dos exercícios da sessão anterior.<br />
3.2. Exercícios com o apoio de um programa de computador<br />
Vários estudos indicam que alguns estudantes podem melhorar o resultado de seu aprendizado por<br />
meio de atividades realizadas em ambientes computacionais adaptados para este fim (Borges e<br />
Santana, 2000; Artigue, 2002). A dinâmica da utilização de um programa de computador pode<br />
motivar o estudante a experimentar, a procurar estratégias para a resolução de problemas de<br />
matemática.<br />
No caso específico do ensino/aprendizado do conceito de integral, o uso de uma ferramenta é<br />
extremamente adequado, pois, em geral, ao introduzir este conceito, o professor (e não o aluno)<br />
começa com quadro e pincel, sozinho, elaborando vários gráficos de uma mesma região limitada por<br />
curvas e subdividida em retângulos. Como na criação de um desenho animado, ele representa a<br />
mesma região preenchida por um maior número de retângulos e assim os gráficos vão se sucedendo,<br />
enquanto a classe apenas acompanha a passagem do filme em câmera muito lenta. Poder-se-ia propor<br />
ao professor fazer uma apresentação apenas por transparências para evitar este “desperdício” de<br />
tempo e de trabalho manual. Porém, além de, neste caso, ele já levar as construções prontas, tudo<br />
acontece tão rápido que o aluno não consegue acompanhar os detalhes de uma aula assim 5 .<br />
Para a realização da segunda fase da seqüência, propõe-se o programa GeoGebra, um software<br />
de Geometria Dinâmica, livre, que pode ser instalado em qualquer computador ou acessado a<br />
qualquer momento pela Internet pelo endereço www.geogebra.at. Por apresentar uma interface<br />
simples e de fácil utilização pelo usuário, o GeoGebra pode contribuir para facilitar o<br />
desenvolvimento dos conhecimentos matemáticos de uma maneira mais uniforme por meio da<br />
vinculação e da interligação entre os aspectos algébricos e geométricos utilizando, para isto, a<br />
dinamicidade nas transformações gráficas realizadas pelo próprio usuário.<br />
Usando o GeoGebra para resolver situações/problema propostas pelo professor para o<br />
aprendizado do conceito de integral, o próprio estudante elabora gráficos, partições, realiza cálculos<br />
de somas inferiores ou superiores, representa-as graficamente por meio do programa, enfim,<br />
experimenta, investiga. O processo é dinâmico e o estudante não espera, ele faz acontecer.<br />
Para se trabalhar com a noção de Integral, o GeoGebra oferece a possibilidade de visualização<br />
dos retângulos relacionados com as somas superiores ou inferiores de uma função, além de efetuar o<br />
cálculo destas somas. Para isso, dada uma função f(x) e informado o intervalo [a, b] de integração,<br />
bem como o número n desejado de subdivisões deste intervalo, podem-se calcular a soma inferior e a<br />
soma superior desta partição a partir do uso dos comandos específicos no campo de entrada de<br />
dados: SomaInferior[f,a,b,n] e SomaSuperior[f,a,b,n]. Além disso, os retângulos relacionados são<br />
4 A palavra sessão está associada ao número de duas horas-aula previsto para a aplicação de cada fase.<br />
5 Comentário de um grupo de alunos que declararam preferir o quadro e o pincel às transparências.<br />
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