Elementos epistemológicos para la enseñanza de densidad y masa
tareas exploratorias a través de integrales de una y más variables
DOI:
https://doi.org/10.23925/1983-3156.2024v26i3p081-114Palabras clave:
Enseñanza del cálculo diferencial e integral, Integrales multivariantes, Epistemología del conocimiento, Densidad y masa., Tareas exploratoriasResumen
El Cálculo Diferencial e Integral (CDI) es una asignatura imprescindible para la enseñanza de las Matemáticas y otras ciencias. A pesar de esta importancia, observamos fracaso estudiantil y altos índices de fracaso o deserción, lo que justifica la relevancia de considerar aspectos epistemológicos que permitan comprender diferentes fenómenos en la enseñanza de esta disciplina. En este sentido, proponemos un estudio de elementos epistemológicos del conocimiento de densidad y masa, a través de integrales multivariantes, ya que la integral es un conocimiento imprescindible para el área de las ciencias exactas. El objetivo de este estudio es investigar el desarrollo e implementación de una propuesta de intervención, centrada en actividades de estudio e investigación, que ofrezca a los estudiantes del CDI oportunidades para explorar el concepto de integral de una y más variables. Para ello, llevamos a cabo una investigación mediante la creación e implementación de una intervención basada en el trabajo con episodios de resolución de tareas, con el fin de analizar el(los) movimiento(s) de generalización que realizaron los estudiantes para definir una integral definida multivariacional a partir de integrales definidas de una variable. Los resultados mostraron que los estudiantes movilizaron un conjunto de conocimientos de integrales múltiples, a partir del contexto del cálculo de masas en una, dos y tres dimensiones. La generalización expansiva se utilizó para ampliar cuestiones de procedimiento en el cálculo de una integral, mientras que la generalización reconstructiva se utilizó para comprender aspectos estructurales de la integral de Riemann de más de una variable.
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Citas
Almouloud, S. (2007). Fundamentos da Didática da Matemática. Editora da Universidade Federal de Paraná.
Araujo, T. T. D. (2023). Integrais definidas de uma e mais variáveis: uma proposta de intervenção com tarefas exploratórias. Dissertação (Mestrado Profissional em Ensino de Matemática, Universidade Tecnológica Federal do Paraná.
Brasil (2019). Conselho Nacional de Educação. Parecer CNE/CES Nº 1, de 23 de janeiro de 2019. Diretrizes Curriculares Nacionais do Curso de Graduação de Engenharia. Diário Oficial da República Federativa do Brasil, Brasília, DF, Seção 1, p. 109.
Bogdan, R. & Biklen, S. (1994). Investigação qualitativa em educação: uma introdução à teoria e aos métodos. Porto Editora.
Carlsen, M. (2018). Upper secondary students’ mathematical reasoning on a sinusoidal function. Educational Studies in Mathematics, 99(3), 277-291.
Couto, A. F., da Fonseca, M. O. D. S., & Trevisan, A. L. (2017). Aulas de Cálculo Diferencial e Integral organizadas a partir de episódios de resolução de tarefas: um convite à insubordinação criativa. Revista de Ensino de Ciências e Matemática, 8(4), 50-61.
Dorko, A. e Weber, E. (2014). Generalizando ideias de cálculo de duas dimensões para três: como os alunos de cálculo multivariável pensam sobre domínio e contradomínio. Pesquisa em Educação Matemática, 16 (3), 269-287.
Gascón, J. (2011). Las tres dimensiones fundamentales de un problema didáctico. El caso del álgebra elemental. Revista Latinoamericana de Investigación en Matemática Educativa, 14(2), 203-231
Gerhardt, T. E. & Silveira, D. T. (2009). Métodos de Pesquisa. Editora da UFRGS.
Goos, M., & Kaya, S. (2020). Understanding and promoting students’ mathematical thinking: a review of research published in ESM. Educational Studies in Mathematics, 103(1), 7-25.
Granberg, C. & Olsson, J. (2015). ICT-supported problem solving and collaborative creative reasoning: Exploring linear functions using dynamic mathematics software. Journal of Mathematical Behavior, 37, 48-62.
Haddad, S. (2013). Que retiennent les nouveaux bacheliers de la notion d’intégrale enseignée au lycée. Petit X, 92, 7-32.
Harel, G., & Tall, D. (1991). The general, the abstract, and the generic in advanced mathematics. For the learning of mathematics, 11(1), 38-42.
Jeannotte, D. e Kieran, C. (2017). Um modelo conceitual de raciocínio matemático para matemática escolar. Estudos Educacionais em Matemática, 96, 1-16.
Jones, S. R., Lim, Y. & Chandler, K. R. (2017). Teaching integration: How certain instructional moves may undermine the potential conceptual value of the Riemann sum and the Riemann integral. International Journal of Science and Mathematics Education, 15, 1075-1095.
Jones, S. R., & Dorko, A. (2015). Students’ understandings of multivariate integrals and how they may be generalized from single integral conceptions. The Journal of Mathematical Behavior, 40, 154-170.
Jones, S. R. (2015). The prevalence of area-under-a-curve and anti-derivative conceptions over Riemann sum-based conceptions in students’ explanations of definite integrals. International Journal of Mathematical Education in Science and Technology, 46(5), 721-736.
Mata-Pereira, J., & da Ponte, JP (2017). Aprimorando o raciocínio matemático dos alunos em sala de aula: ações do professor facilitando a generalização e a justificação. Estudos Educacionais em Matemática, 96 (2), 169-186.
Mateus-Nieves, E. (2021). Epistemología de la integral como fundamento del cálculo integral. Bolema, 35, 1593-1615.
Mateus-Nieves, E, & Moll, V. F. (2021). Epistemic Complexity of the Mathematical Object “Integral”. Mathematics, 9, 1-25.
Negrini, M. V.; Trevisan, A. L., & Araman, E. M. O. (2024). Movimentos envolvendo processos de raciocínio matemático mobilizados por estudantes de Cálculo em uma tarefa exploratória. Boletim de Educação Matemática. Bolema, no prelo.
Ponte, J. P. D. (2005). Gestão curricular em Matemática. In GTI (Ed.). O professor e o desenvolvimento curricular (pp.11-34). Lisboa: APM.
Ponte, J. P. D. (2014). 1. Tarefas no ensino e na aprendizagem da Matemática. Práticas profissionais dos professores de matemática, 13-27.
Ponte, J. P. D., Quaresma, M., & Mata-Pereira, J. (2020). Como desenvolver o raciocínio matemático na sala de aula?. Educação e Matemática, (156), 7-11.
Schneider, M., & Job, P. (2016). Ingénieries entre recherche et formation: Élèves-professeurs en mathématiques aux prises avec des ingénieries didactiques issues de la recherche. Un dispositif de formation à portée phénoménotechnique. Éducation et didactique, 2, 91-112.
Sealey, V. (2006). Definite integrals, Riemann sums, and area under a curve: What is necessary and sufficient. In Proceedings of the 28th annual meeting of the North American Chapter of the International Group for the Psychology of Mathematics Education (Vol. 2, No. 1991, pp. 46-53). Mérida, México: Universidad Pedagógica Nacional.
Sealey, V. (2014). A framework for characterizing student understanding of Riemann sums and definite integrals. The Journal of Mathematical Behavior, 33, 230-245.
Silva, G. P. D. (2013). Análise de evasão no ensino superior: uma proposta de diagnóstico de seus determinantes. Revista da Avaliação da Educação Superior, 18, 311-333.
Stewart, J. (2013). Cálculo: Volume 1 (7ª ed.). São Paulo, SP: Cengage Learning.
Stewart, J. (2016). Cálculo: Volume 2 (8ª ed.). São Paulo, SP: Cengage Learning.
Torres, P. L., Alcantara, P. R. & Irala, E. A. F. (2004). Grupos de consenso: uma proposta de aprendizagem colaborativa para o processo de ensino-aprendizagem. Revista Diálogo Educacional, 4(13), 1-17.
Trevisan, A. L. (2022). Raciocínio matemático em aulas de Cálculo Diferencial e Integral: uma análise a partir de tarefas exploratórias. Revista Brasileira de Ensino de Ciência e Tecnologia, 15(3), 1-23.
Trevisan, A. L., Alves, R. M. A. & Negrini, M. V. (2021). Ambiente de ensino e de aprendizagem de Cálculo pautado em episódios de resolução de tarefas: resultados e perspectivas futuras. In: Marcele Tavares Mendes; Andresa Maria Justulin. (Org.). Produtos educacionais e resultados de pesquisas em Educação Matemática (pp.155-174). São Paulo: Livraria da Física.
Trevisan, A. L., & Araman, E. M. O. (2021). Argumentos Apresentados por Estudantes de Cálculo em uma Tarefa de Natureza Exploratória. Educação Matemática Pesquisa, 23, 591-612.
Trevisan, A. L.; Araman, E. M. O., & Serrazina, M. L. (2023). The development of students? mathematical reasoning in Calculus courses. Avances de Investigacion en Educacion Matematica, 24, 39-56.
Trevisan, A. L., & Mendes, M. T. (2018). Ambientes de ensino e aprendizagem de Cálculo Diferencial e Integral organizados a partir de episódios de resolução de tarefas: uma proposta. Revista Brasileira de Ensino de Ciência e Tecnologia, 11(1), 209-227.
Zarpelon, E. (2022). Análise de indicadores do perfil discente e docente para estimativas de desempenho acadêmico: um estudo com alunos de Cálculo Diferencial e Integral I em escolas de engenharia no Brasil e na França. Tese (Doutorado em Ensino de Ciência e Tecnologia) -Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa.
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