FORMAS DE PENSAMENTO MATEMÁTICO QUE CONTRIBUEM PARA O ESTUDO DE FUNÇÕES

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1 FORMAS DE PENSAMENTO MATEMÁTICO QUE CONTRIBUEM PARA O ESTUDO DE FUNÇÕES Maria Auxiliadora Lage 1 Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais PUCMinas -Brasil Fundação Comunitária de Ensino Superior de Itabira- FUNCESI dora.lage@hotmail.com Maria Clara Rezende Frota 2 Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais PUCMinas - Brasil mclarafrota@pucminas.br Resumo:Este artigo aborda as formas de pensamento e raciocínio matemático, aplicadas ao estudo de funções. O trabalho teve como eixo norteador o desenvolvimento de hábitos de pensamento matemático, no sentido proposto por Cuoco, Goldenberg e Mark (1996). O foco nas atividades investigativas (Ponte, 2003) foi adotado, objetivando trazer para dentro da sala de aula a cultura da exploração e investigação matemática. Pretendeu-se incentivar o aluno a descobrir relações entre objetos, gerar idéias e identificar propriedades, teorizando. As atividades propostas focalizaram, entre outras, as habilidades matemáticas de: visualizar (Gusmán, 1996); descobrir e inventar coisas (Davis & Hersh, 1995); descrever formal e informalmente, relações e processos; pensar, montando e desmontando idéias; fazer conjecturas e comunicar as idéias (Silva, 1999). Vinte e seis alunos de um curso de Licenciatura em Matemática do Estado de Minas Gerais, Brasil, foram acompanhados durante um trabalho desenvolvido em um ambiente informatizado, utilizando o software GeoGebra. Arquivos produzidos pelos alunos contendo as construções geométricas e os registros escritos relativos às tarefas propostas, além das anotações do diário de campo e gravações em vídeo, constituíram um conjunto significativo de dados, utilizado na identificação das formas de pensamento algébrico e geométrico mobilizadas durante o processo. De modo geral os alunos se envolveram nas experimentações e, sobretudo, na comunicação oral das descobertas feitas, apresentando, entretanto, dificuldades quando do registro escrito e formalização das mesmas. Os resultados sinalizam potencialidades das atividades investigativas e do ambiente informatizado adotado, no sentido de promover a interconexão de formas de raciocínio algébrico e geométrico, contribuindo para o estudo das funções, de modo particular, as funções polinomiais. Palavras chave: Hábitos de pensamento, Investigação Matemática, Estudo de Funções. Introdução Goldenberg (1998a, 1998b) e Cuoco, Goldenberg e Mark (1996) apresentam uma proposta de currículo de Matemática com foco nos hábitos de pensamento. Para Goldenberg (1998a) hábitos de pensamento são os modos de pensar que adquirimos tão bem, tornamos 1 Aluna do Mestrado Profissional em Ensino de Ciências e Matemática 2 Professora do Mestrado Profissional em Ensino de Ciências e Matemática da PUCMinas

2 tão naturais e incorporamos tão completamente em nosso repertório que se transformam, por assim dizer, em hábitos mentais. Cuoco et al (1996) destacam os mais importantes modos de pensar em matemática que devem ser considerados o eixo central na organização de um currículo de Matemática: a tendência a detectar invariâncias; fazer experiências e explorações; descrever formal e informalmente, relações e processos; pensar e inventar idéias; visualizar; fazer conjecturas e comunicar idéias. Cada um desses hábitos precisa ser desenvolvido ao longo da escolaridade. O trabalho envolvendo a busca de padrões e invariantes motiva os alunos, e a exploração e descoberta assumem um papel fundamental em sua aprendizagem. Quando um estudante enfrenta um problema matemático, deve começar a jogar com as informações, reparar nos seus atributos independentes e fazer ensaios para obter resultados experimentais e observá-los(cuoco et al (1996; Davis & Hersh, 1995). A visualização, ou seja, a capacidade de criar, manipular e ler imagens mentais de aspectos comuns da realidade é um dos hábitos de pensamento matemático que deve ser privilegiado (Goldenberg,1998b). A visualização tem um papel importante no desenrolar do pensamento matemático, pois é um veículo eficaz de transmissão rápida de idéias, contribuindo para melhorar a compreensão e o trabalho criativo na resolução de problemas. (Guzmán, 1996). Pensar, desmontar idéias, ser inventor, inserir alterações num sistema já existente e observar, são formas de lidar com a matemática que os alunos precisam experimentar, para aprender a levantar conjeturas sobre as situações matemáticas propostas, indagando depois acerca da veracidade das mesmas. Para viabilizar o desenvolvimento das várias formas de pensamento matemático é importante incentivar a descrição formal ou informal das relações e processos. Descrever de forma oral ou escrita é uma etapa importante para: compreender; dizer o que significa; inventar a notação; discutir; tentar convencer os colegas de um resultado verdadeiro ou plausível. Se o foco é nas maneiras de pensar, existe uma maior probabilidade de que sejam feitas as conexões corretas entre as idéias matemáticas que são úteis a todos os alunos, independentemente dos seus interesses particulares (Goldenberg,1998 b).

3 Em diversos cursos de graduação os alunos desenvolvem estudos de Cálculo Diferencial e Geometria Analítica, Geometria, mas percebe-se, não raro, que os alunos estabelecem poucas conexões entre os conteúdos, talvez pela característica fragmentada com que as idéias matemáticas são por vezes apresentadas. Uma abordagem dos conteúdos matemáticos, que favoreça o desenvolvimento de hábitos de pensamento, pode possibilitar a integração dos raciocínios geométrico, algébrico e analítico e ajudar a entrelaçar muitas áreas do currículo, fato que sustentou o desenho e a condução da pesquisa aqui relatada. Desenvolvimento da pesquisa A pesquisa foi conduzida junto a alunos de um Curso de Licenciatura em Matemática de uma instituição de ensino superior do Estado de Minas Gerais, Brasil, tendo como objetivo investigar acerca da possibilidade de mobilizar formas de pensamento matemático no estudo de funções. O conteúdo de funções, embora estudado no Ensino Médio, é retomado no Ensino Superior, objetivando-se uma maior sedimentação teórica. Uma metodologia do tipo qualitativa permitiu observar as ações, os significados dos atos dos alunos e suas produções, assim como as relações entre os sujeitos. Vinte e seis alunos foram acompanhados durante um trabalho desenvolvido em duplas, em um ambiente computacional, usando o software GeoGebra. Os arquivos produzidos pelos alunos contendo as construções geométricas e os registros escritos relativos às tarefas propostas, além das anotações do diário de campo e gravações em vídeo, constituíram um conjunto significativo de dados, utilizado na identificação das formas de pensamento algébrico e geométrico mobilizadas durante o processo. O trabalho desenvolvido envolveu o estudo das transformações geométricas no plano, compreendendo duas etapas: 1) atividades com polígonos e suas transformações por isometrias e homotetias; 2) atividades de translação de funções polinomiais. Neste artigo apresentamos os resultados relativos à segunda etapa. Foram propostas duas atividades bastante elementares de construção do gráfico da função identidade, y x e da função 2 y x, propondo-se investigações com uso dos recursos computacionais para construção de outras funções obtidas a partir das duas por translações. O objetivo era mobilizar as formas de pensamento visual, lançando mão dos recursos do GeoGebra para colorir as várias curvas obtidas de forma a comparar, interpretar e analisar o comportamento das diversas funções, identificando padrões geométricos e algébricos.

4 Esperava-se, assim, que os alunos levantassem conjecturas e pudessem concluir acerca do fato que quando as equações y x e 2 y x se alteram para y x k ou y x 2 k ocorre uma translação vertical de k unidades, interpretando geometricamente esse resultado, ao verificar o paralelismo das retas, ou ainda a congruência das parábolas. Esperava-se, da mesma forma que os alunos especulassem acerca dos deslocamentos horizontais, observando as alterações das representações geométricas e algébricas da função quadrática. Os resultados apontam que os alunos comparam, interpretam e analisam o comportamento das funções traçadas no plano, mas apresentam muitas dificuldades em formalizar e registrar por escrito e matematicamente suas idéias, ou mesmo se recusam a fazer tais registros. Janela Algébrica Janela Geométrica Registro na janela de texto Criando uma equação de 1º grau, é possível deslocar x. Quando muda os valores no gráfico, é possível verificar que a equação da reta na janela de álgebra muda também, alterando seu valor. Se x é positivo, deslocando a reta para a direita, o coeficiente linear fica negativo; se deslocado para a esquerda, fica positivo. Se X é negativo, deslocando a reta para a direita, o coeficiente linear fica positivo; se deslocado para a esquerda, fica negativo. Figura 1 3ª construção D 3 Licenciatura em Matemática A dupla D3 completou as tarefas propostas e em seguida partiu para levantamento de conjecturas e busca de evidências que as confirmassem, embora não tenha conseguido organizar as idéias a ponto de registrá-las de forma coerente, conforme se observa ao ler o registro escrito da Figura 1. Os alunos evidenciaram não ter desenvolvido ao longo de sua escolaridade a estratégia de registrar formalmente idéias. Utilizaram alguns termos incorretos, por exemplo, ao afirmarem que: a é o ângulo da reta (Figura2). Será que esta dupla não sabia que valor de a corresponde à tangente do ângulo que a reta forma com o eixo das abscissas ou que o a é o coeficiente angular da reta? Talvez a dupla soubesse qual o significado de a na fórmula y ax b, porém tenha tido dificuldades em se expressar ao redigir um texto matemático.

5 Como futuros professores, estes alunos precisam ser alertados quanto á a importância de cuidar para utilização da linguagem adequada, para que possam ensinar corretamente, desenvolvendo esse mesmo cuidado com seus alunos. Janela Algébrica Janela Geométrica Registro na janela de texto Pela formula y = ax+b, onde a é o ângulo da reta, neste caso 45º, e b corresponde ao valor onde o gráfico corta o eixo y quando x=0. Figura 2 3ª construção D 6 Licenciatura em Matemática No trabalho com funções quadráticas as duplas, de modo geral, identificaram as mudanças nas representações algébricas, que ocorreram em decorrência de translações verticais, mas poucas exploraram as translações horizontais, talvez por limitação do tempo, para realização da tarefa, ou mesmo falta de hábito de investigar em matemática. Janela Algébrica Janela Geométrica Registro na janela de texto Deslocando a parábola para a direita, o valor de b fica negativo; deslocando para a esquerda, o valor de b fica positivo. Se o valor de c for positivo, a parábola se desloca para cima no eixo y; se negativo, desloca para baixo no eixo y. Figura 3 4ª construção D 3 Licenciatura em Matemática Novamente a dupla D 3, (Figura 3) se destacou, levantando conjecturas relacionadas aos dois tipos de translação horizontal e vertical.. De acordo com a ficha de instrução, eles deveriam experimentar deslocar a parábola 2 y x de modo que o novo vértice fosse (0,2) e depois (0,-2), observando a equação da parábola na janela de álgebra. Com a orientação dada

6 pretendia-se apenas disparar um processo de investigações, esperando-se outras experimentações por parte dos alunos. Pelo texto apresentado percebemos que a dupla observou as janelas algébrica e geométrica, mobilizou estratégias de visualização e experimentação ao comparar, interpretar e analisar o comportamento das funções, realizando inclusive translações horizontais, além das verticais. Mas, novamente, o registro escrito não evidencia que a dupla não se apropriou da linguagem matemática a ponto de comunicar adequadamente suas idéias.. Considerações Finais Os resultados sinalizam potencialidades das atividades investigativas e do ambiente informatizado adotado, no sentido de promover a interconexão de formas de raciocínio algébrico e geométrico, contribuindo para o estudo das funções, de modo particular, as funções polinomiais. Os alunos se envolveram nas experimentações, apresentando, entretanto, dificuldades quando do registro escrito e formalização das observações. O momento de socialização das idéias foi o espaço imprescindível para a atuação do professor, sanando dúvidas e induzindo avanços na formalização das conclusões. A condução de atividades com foco no desenvolvimento das diversas formas de pensamento matemático pode ser uma estratégia importante na condução de cursos de formação de professores, por viabilizar a retomada de conceitos de forma integrada. REFERÊNCIAS CUOCO, A., GOLDENBERG, E. P., and J. MARK. (1996). Habits of Mind: an organizing principle for mathematics curriculum. Journal of Mathematical Behavior, 15, DAVIS, P. J.; HERSH, R. (1995). A Experiência Matemática. Gradiva: Lisboa. GOLDENBERG, E. P. (1998 a). Hábitos de pensamento um princípio organizador para o currículo (I). Educação e Matemática, 47, GOLDENBERG, E. P. (1998 b). Hábitos de pensamento um princípio organizador para o currículo (II). Educação e Matemática, 48, GUZMÁN, M. (1996). El Rincón de la Pizarra:Ensayos de Visualización en Análisis matemático. Madrid: Piramide. PONTE, J. P. et al (2003). Investigações matemáticas na sala de aula. Belo Horizonte: Autêntica. SILVA, A. et al. (1999). O currículo de matemática e as Actividades de Investigação. In P. Abrantes, J. P. Ponte, H. Fonseca, & L. Brunheira (Eds.), Investigações matemáticas na aula e no currículo. ( pp )Lisboa: Projecto MPT e APM.