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Timestamp: 2016-12-08 07:15:42+00:00

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⭐proyecto de mejora para la formación inicial de profesores para el nivel secundario Áreas: Biología, Física, Matemática y Química
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María Jesús Montero Caballero
1 proyecto de mejora para la formación inicial de profesores para el nivel secundario Áreas: Biología, Física, y Química2 2 Presidenta de la Nación Dra. Cristina FERNÁNDEZ DE KIRCHNER Ministro de Educación Prof. Alberto SILEONI Secretaria de Educación Prof. María Inés ABRILE DE VOLLMER Secretario General del Consejo Federal de Educación Prof. Domingo DE CARA Secretario de Políticas Universitarias Dr. Alberto DIBBERN Directora Ejecutiva del Instituto Nacional de Formación Docente Lic. Graciela LOMBARDI Área Desarrollo Institucional del INFD Coordinadora Nacional: Lic. Perla FERNÁNDEZ Área Formación e Investigación del INFD Coordinadora Nacional: Lic. Andrea MOLINARI Asesora Secretaría de Políticas Universitarias Prof. María Rosa DEPETRIS Asesora Secretaría de Políticas Universitarias Lic. Mariana FERNÁNDEZ Coordinadora del Proyecto de Mejora para la formación inicial de profesores para el nivel secundario Lic. Paula POGRÉ Diseño y Diagramación Pablo Gregui Corrección de estilo y edición general Cecilia Rodrìguez Instituto Nacional de Formación Docente Lavalle ª Piso (C1205AAF) - Ciudad de Buenos Aires - Teléfono: www,.me.gov.ar/infod -3 3 Contenidos Presentación de los documentos 4 Biología 8 Física Química 1804 Presentación de los documentos 4 1. Una escuela secundaria que requiere repensar la formación de sus profesores La obligatoriedad de la escuela secundaria abre un nuevo horizonte que nos convoca a repensar la formación de sus profesores con una perspectiva aún más desafiante que la que sin dudas se impone hace años en muchos países preocupados por el fracaso en el aprendizaje de los jóvenes, la rigidización de las formas de enseñar, la obsolescencia de algunos contenidos y la pérdida de sentido de este ciclo para docentes y estudiantes. La secundaria de hoy desafía el carácter selectivo y las trayectorias escolares interrumpidas que caracterizaron al nivel medio. Tiene también el desafío de encontrar nuevos y diferentes caminos para constituirse en el espacio de la transmisión y recreación de conocimientos valiosos para los jóvenes y para la sociedad. El mandato social actual renueva la confianza en la escuela como lugar privilegiado para la inclusión a través del conocimiento y para la concreción de una experiencia educativa donde el encuentro con los adultos permita la transmisión del patrimonio cultural y la enseñanza de los saberes socialmente relevantes para la construcción de una sociedad en la que todos tengan lugar y posibilidades de desarrollo. Para ello, los docentes y las escuelas deben encaminarse hacia la construcción de formas de escolarización que reconozcan las características de la etapa adolescente y juvenil en sus diversas formas de expresión, para incluir efectivamente a los jóvenes y acompañarlos en la construcción de su proyecto de futuro. La formación inicial y continua de los docentes constituye una de las estrategias fundantes para hacer frente al nuevo mandato social pero qué docentes queremos formar y cómo lo haremos? Uno de los debates de las últimas décadas ha planteado el siguiente interrogante: qué peso y espacio asignar en la formación de los profesores de secundaria a los contenidos disciplinares específicos, a la denominada formación de fundamento y a la formación didáctico pedagógica? Diversas investigaciones (Martin,1999; Pogré, 2003, 2005; Robalino & Corner 2006) dan cuenta de que lo que hace la diferencia en la formación no es el quantum de cada uno de estos campos sino el modo en que estos se articulan en los procesos formativos. Por esta razón, y para aportar a los debates y las decisiones que se tomarán en un futuro próximo en relación a las propuestas formativas para los profesores de secundaria, es que hemos convocado, a un trabajo articulado entre la Secretaría de Políticas Universitarias (SPU) y el Instituto Nacional de Formación Docente (INFD), a especialistas de Instituciones Superiores de Formación Docente y de las Universidades Nacionales de todo el país para repensar la formación inicial. Para la elaboración de este documento, que se plantea como base para la discusión y revisión de los diseños curriculares de la formación, nos propusimos hacer foco en el proceso de aprendizaje de los futuros profesionales de la enseñanza, identificar las comprensiones necesarias y el tipo de experiencias formativas que es importante que transiten para construirlas, así como encontrar descriptores claros que permitan acompañar los procesos formativos. Este documento no prescribe una malla curricular, es decir, no está proponiendo ni nombres de materias ni cargas horarias para cada una de ellas, sino que presenta, como producto de un consenso, los saberes importantes a ser construidos y que, desde las políticas públicas, las instituciones formadoras deberían comprometerse a garantizar con diseños posiblemente diferentes en términos de los espacios curriculares que se consoliden en los planes de formación.5 5 2. El proceso de trabajo 2.1 Conformar equipos integrados por especialistas de los ISFD y las Universidades para trabajar juntos articulando voces y experiencias Para la producción de este documento, la SPU y el INFD convocaron de manera conjunta a las instituciones formadoras (Universitarias y ISFD de todo el país) a que postulen especialistas disciplinares para conformar un primer equipo de trabajo que tendría el desafío de producir el documento que hoy estamos poniendo a disposición. Para la conformación de los equipos, la comisión que seleccionó a los integrantes tuvo en cuenta no sólo que sus perfiles fuesen acordes a la convocatoria sino que hubiese pluralidad de voces, experiencias y pertenencias institucionales. En este proceso, fue muy importante el apoyo del CUCEN y de las Direcciones de Educación Superior de las provincias. Los equipos convocados participaron durante seis meses en tres talleres presenciales intensivos y cada uno generó un dispositivo para mantener el contacto permanente on line, además de encuentros por sub equipos que se generaron en cada área. El proceso de elaboración de los documentos incluyó diferentes espacios de consulta. Se recibieron aportes tanto de colegas de las instituciones a las que pertenecen los integrantes de los equipos como de otros especialistas de todos el país. La versión que hoy ponemos a disposición tiene incorporadas muchas de estas voces. 2.2 Las preguntas convocantes Ante una revisión de planes de estudio, las preguntas más frecuentes suelen ser dos: qué enseñar a los futuros profesores en la formación inicial? o qué espacios curriculares deben incluirse y con qué cargas horarias? En esta convocatoria se propuso cambiar el eje de la pregunta y elaborar un documento que permitiese comunicar acuerdos en torno de qué debe comprender de su campo disciplinar un futuro profesor en su formación inicial. Esta pregunta implica entender que los profesores deben adquirir en su formación el dominio de determinados marcos conceptuales rigurosos que los habiliten tanto para seguir profundizando en la disciplina como para poder transformar estos conocimientos en contenidos a ser enseñados. Formular la pregunta desde esta perspectiva implica partir de diferentes asunciones: a) La formación inicial es parte de un proceso de desarrollo profesional continuo. Esto implica que la formación docente está marcada por las propias experiencias como alumno, comienza con el ingreso a la institución formadora, continúa luego de graduado en el proceso de socialización profesional y se desarrolla a lo largo de toda la vida profesional. b) Aceptar la idea de desarrollo profesional no implica restar el valor fundamental de la formación inicial. La posibilidad de un desarrollo profesional autónomo, crítico y riguroso se basa en sólidas comprensiones construidas en el proceso de formación inicial. Partiendo de estas premisa fue necesario formular una segunda pregunta: una vez que definimos los alcances de las comprensiones deseables en la formación inicial, qué tipo de experiencias debe transitar un futuro profesor, durante esta formación, para apoyar el tipo de comprensiones que definimos? Sabemos que muchas propuestas interesantes,que establecen contenidos para la formación, se chocan luego con los modos en que estos contenidos son enseñados y aprendidos. Consecuentemente el equipo convocado hizo el doble esfuerzo: no sólo de establecer acuerdo acerca de los marcos disciplinares importantes a ser comprendidos y el alcance de estas comprensiones durante la formación inicial, sino también, de reflexionar y compartir el tipo de expe-6 6 riencias requeridas para construir tales comprensiones. Quienes colaboramos en la producción de estos documento somos conscientes de que para la formación de un docente no basta con transmitir conceptos disciplinares actualizados y una nueva teoría de la enseñanza, lo que se busca es la apropiación de concepciones educativas reflexivas que generen otras maneras de enseñar y de actuar en el marco de las instituciones educativas. Se pretende formar un docente autónomo, capaz de trabajar en equipo, con dominio disciplinar y un fuerte compromiso ético y técnico con los resultados de aprendizaje de sus alumnos Por lo tanto, afirmamos que la nueva formación requiere la revisión de la articulación entre contenidos así como poner en discusión el tipo de experiencias que las instituciones formadoras están proporcionando a los futuros docentes para poder construir una comprensión profunda tanto de los contenidos disciplinares como de la complejidad de la tarea de enseñar en las instituciones educativas. Las experiencias formativas que ha de brindar la nueva formación docente habrán de favorecer la comprensión de los temas centrales de cada campo en lugar de pensar en la mera acumulación de contenidos y pensar también en los desafíos que se enfrentarán al intentar enseñar de manera significativa esos contenidos a una diversidad de jóvenes que habitan y habitarán las aulas de la secundaria. Un tema central y bastante estudiado es el de aprendizaje docente. Este tema pone el acento en un enfoque de la formación que se refiere al proceso personal de construcción de identidad que debe realizar cada futuro docente, a la construcción de la base conceptual necesaria para enseñar y a la construcción de un repertorio de formas docentes apropiadas para las situaciones de enseñanza que deberá enfrentar. Como se advierte este enfoque se contrapone al concepto de preparación específica para algo y en lo posible con herramientas a prueba de fuego. Más bien, sostiene que el aprendizaje docente es una tarea que cada profesor comienza durante el período de su formación inicial, sigue con cierto nivel de inseguridad en los primeros dos o tres años de docencia y continua haciendo durante el resto de su vida profesional, aun cuando el aprendizaje del experto cambie en términos de focos de atención o necesidades (Ávalos, 2005, p.14). Finalmente intentamos explicitar un conjunto de descriptores que den cuenta de que las comprensiones esperadas son alcanzadas por los docentes en formación. Por ello, acordamos tres momentos para lo que denominamos mapas de progreso. El primer momento lo establecimos al promediar la formación; el segundo, en el momento del egreso y, finalmente, incluimos indicadores que den cuenta de que la comprensión ha sido alcanzada en el escenario del aula, es decir, cuando este docente en formación comienza a desempeñarse en la vida profesional. Este último momento, que consideramos fundamental, se inicia con las residencias y se extiende hasta primeros 5 años de su ejercicio. O sea no sólo nos importó describir la comprensión y el proceso de apropiación disciplinar sino también cómo esta comprensión se evidencia en el desempeño docente. 3. La tarea, el contenido de los documentos Tal como anticipamos, los equipos comenzaron a trabajar a partir de tres preguntas disparadoras: Qué es lo que realmente importa que los futuros docentes comprendan del campo disciplinar? Qué tipo de experiencias debería transitar un futuro profesor durante su formación para que alcance la comprensión deseada? Cómo sabemos, tanto los formadores de profesores como los estudiantes del profesorado, que están construyendo comprensión? Para dar posibles respuestas a estas cuestiones, los cuatro documentos que aquí se presentan se estructuran comunicando: Un marco que explicita posiciones desde las cuales se formulan respuestas a las preguntas;7 7 Un conjunto de núcleos problematizadores que vertebran la comprensión de cada área para la formación docente inicial. Ademas, para cada núcleo se explicitan: El enunciado de objetivos de aprendizaje que establecen el alcance y profundidad de la comprensión esperada Una propuesta de experiencias de aprendizaje que sería recomendable se proponga a los estudiantes de profesorado para el logro de tales objetivos. Esta propuesta se establece con la intención de mostrar algunos tipos de tareas, sin pretensión de exhaustividad. Matrices que explicitan criterios de evaluación y sus descriptores que permitirían identificar mapas de progreso del aprendizaje de los estudiantes. Paula Pogré8 118 Verónica Cambriglia (Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires) Silvia Graciela Caputo (Instituto Superior de Formación Docente Dr. Juan Pujol, Corrientes) Gustavo Fabián Carnelli (Instituto del Desarrollo Humano, Universidad Nacional de General Sarmiento) Ana Matilde Ceccarini (Instituto Superior de Formación Docente Antonio Ruiz de Montoya, Misiones) Silvia Catalina Etchegaray (Facultad de Ciencias Exactas, Físico-Químicas y Naturales, Universidad Nacional de Río Cuarto) Lidia Ester Ibarra (Facultad de Ciencias Exactas, Universidad Nacional de Salta) Angela PierinaLanza (Instituto Nacional Superior del Profesorado Joaquín V. González, CABA) Ana María Mántica (Facultad de Humanidades y Ciencias, Universidad Nacional del Litoral) Silvia Marzoratti (Facultad de Ciencias Exactas, Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires) Mirta Nieva (Instituto de Enseñanza Superior Monteros, Tucumán) Nélida Haydée Pérez (Facultad de Ciencias Físico s y Naturales, Universidad Nacional de San Luis,) Sara Scaglia (Facultad de Humanidades y Ciencias, Universidad Nacional del Litoral) María Selva Serrano (Instituto de Enseñanza Superior Monteros, Tucumán) Guadalupe Emilce Sinelli (Instituto Superior de Formación Docente N 14, Neuquén) Guillermina Emilia Vosahlo (Instituto Superior de Formación Docente Aguilares, Tucumán) Nora Margarita Zon (Ciencias Exactas, Físico-Químicas y Naturales, Universidad Nacional de Río Cuarto) Coordinación: Mabel Alicia Rodríguez (Instituto del Desarrollo Humano, Universidad Nacional de General Sarmiento)9 119 Agradecimientos Agradecimientos a los organizadores de encuentros o jornadas de trabajo. Agradecemos a los organizadores de los siguientes encuentros o jornadas de trabajo quienes nos han dado un espacio para presentar públicamente los avances al mismo tiempo que agradecemos a los colegas que asistieron a estas presentaciones y nos acercaron aportes y comentarios. - Reunión del CUCEN llevada a cabo en la Universidad Nacional de San Martín, octubre de Encuentro de Profesores de Profesorados de del Nordeste, organizado por la Universidad Nacional de Misiones, octubre de Escuela de Primavera de Didáctica de la, organizada por la Universidad Nacional de San Martín, noviembre de Agradecimientos a colegas Agradecemos a los colegas de Institutos Terciarios, Universidades Nacionales y Privadas quienes generosamente y con compromiso ético y profesional, se tomaron el tiempo y esfuerzo en enviarnos sus comentarios que nos han permitido enriquecer el trabajo.10 Sumario proyecto de mejora para la formación inicial de profesores para el nivel secundario 120 Introducción 121 Presentación general de los núcleos problematizadores 124 Núcleo 1: Lo geométrico 127 Presentación del núcleo 127 Objetivos específicos de aprendizaje 129 Experiencias sugeridas para desarrollar durante la formación superior 131 Un ejemplo de consigna para trabajar en alguna experiencia del tipo de las descriptas 131 Criterios para reconocer avances en la comprensión de los contenidos 133 Núcleo 2: Lo analítico 136 Presentación del núcleo 136 Objetivos específicos de aprendizaje 138 Experiencias sugeridas para desarrollar durante la formación superior 141 Un ejemplo de consigna para trabajar en alguna experiencia del tipo de las descriptas 141 Criterios para reconocer avances en la comprensión de los contenidos 143 Núcleo 3: Lo numérico y lo aritmético 146 Presentación del núcleo 146 Objetivos específicos de aprendizaje 149 Experiencias sugeridas para desarrollar durante la formación superior 151 Un ejemplo de consigna para trabajar en alguna experiencia del tipo de las descriptas 151 Criterios para reconocer avances en la comprensión de los contenidos 154 Núcleo 4: Lo algebraico 156 Presentación del núcleo 156 Objetivos específicos de aprendizaje 158 Experiencias sugeridas para desarrollar durante la formación superior 160 Un ejemplo de consigna para trabajar en alguna experiencia del tipo de las descriptas 160 Criterios para reconocer avances en la comprensión de los contenidos 162 Núcleo 5: Lo probabilístico y lo estadístico 165 Presentación del núcleo 165 Objetivos específicos de aprendizaje 167 Experiencias sugeridas para desarrollar durante la formación superior 170 Un ejemplo de consigna para trabajar en alguna experiencia del tipo de las descriptas 171 Criterios para reconocer avances en la comprensión de los contenidos 17411 Introducción proyecto de mejora para la formación inicial de profesores para el nivel secundario En el marco del Proyecto de Mejora de la Formación Docente Inicial para el Nivel Secundario en Biología, Física, y Química, pretendemos en este documento desarrollar unas primeras respuestas a las tres cuestiones presentes en la problemática de la formación del futuro profesor de : Qué es lo que realmente importa que los futuros docentes de comprendan del campo disciplinar? Qué tipo de experiencias debería transitar un futuro profesor durante su formación para que alcance la comprensión deseada? Cómo sabemos, tanto los formadores de profesores de como los estudiantes del profesorado, que están construyendo comprensión? Para dar posibles respuestas a estas cuestiones, en este documento presentamos: 121 Son muchas las nuevas preguntas que se nos plantean antes de poder esbozar algún tipo de respuesta a las cuestiones planteadas. En primer lugar, debemos reconocer que la formación del Profesorado es un problema abierto en el seno de los grandes problemas del ámbito de la Didáctica de la. En este campo se reconocen una variedad de líneas y de enfoques que tratan de describir y explicar los fenómenos de enseñanza y aprendizaje para luego actuar sobre el sistema de enseñanza, con una diversidad de herramientas teóricas. Por esta razón, cualquier intento de respuesta a esta compleja cuestión resultará forzosamente parcial y limitada. Esta difícil realidad se profundiza si además admitimos que la formación del Profesor de está íntimamente relacionada con qué hay que dar en la escuela secundaria de hoy y debería ser flexible para adaptarse a cambios futuros que se den en este nivel. Por ende reconocemos la importancia de restringir el análisis de este complejo problema a necesarias y determinadas miradas, descripciones y análisis científicos, pero indiscutiblemente insuficientes. A continuación tratamos de presentar los acuerdos logrados que sintetizan nuestra posición. Un marco que explicita posiciones desde las cuales se formulan respuestas a las preguntas. Un conjunto de núcleos problematizadores que vertebran la comprensión de la para la formación docente inicial. Para cada núcleo, se explicitan, además: el enunciado de objetivos de aprendizaje que establecen el alcance y profundidad de la comprensión esperada; una propuesta de experiencias de aprendizaje que sería recomendable se proponga a los estudiantes de profesorado para el logro de tales objetivos. Esta propuesta se establece con la intención de mostrar algunos tipos de tareas, sin pretensión de exhaustividad; matrices que explicitan criterios de evaluación y sus descriptores que permitirían identificar mapas de progreso del aprendizaje de los estudiantes. Entendemos que para poder dar respuesta a qué es lo que realmente importa que los futuros docentes en comprendan del campo disciplinar, previamente debemos responder qué significa comprender. Esta última pregunta está íntimamente ligada a cómo se concibe el conocimiento matemático en el amplio espectro que incluye desde la científica hasta la enseñada en los distintos niveles. Por lo tanto, nos resulta indispensable tener en cuenta: cómo concibe la comunidad matemática los objetos que produce?, cómo conciben los profesores en ejercicio los textos, el currículo y los objetos que enseñan?, y cómo concibe la comunidad didáctica los objetos matemáticos que deben ser enseñados en un tiempo y una circunstancia dada? Hay en la actualidad algunos acuerdos que ofrecen posibles respuestas a estos cuestionamientos y que nos permiten establecer un punto de partida sobre el que basamos la propuesta de este documento.12 122 Acuerdos epistemológicos (respecto de la ) La es una construcción cultural y social. La, en tanto actividad humana, implica el planteo y la búsqueda de soluciones de situaciones problemáticas. Es en la búsqueda de esas soluciones o en los planteamientos de nuevas problemáticas donde se construyen y evolucionan los objetos matemáticos. La actividad matemática incluye desde las exploraciones y aproximaciones realizadas en el proceso de búsqueda de soluciones hasta la formalización y presentación de resultados como producto acabado. En ese marco, se reconoce como una de las actividades relevantes a la modelización. Ésta incluye tanto el análisis, la adaptación y uso de modelos matemáticos conocidos, como la creación de conocimientos matemáticos para simplificar, describir y manipular los sistemas en estudio. El lenguaje simbólico en el que se expresan los problemas y las soluciones encontradas tiene una función tanto representacional como comunicativa e instrumental. La, en tanto sistema conceptual, está lógicamente organizada y fundamentada mediante procesos deductivos. Acuerdos cognitivos (respecto del aprendizaje de la ) Comprender un objeto matemático significa haber transitado por diversas experiencias que le permitan al estudiante producir, organizar y re-organizar la red de relaciones que se deben establecer en la resolución de una situación problemática 1 que obliga al funcionamiento del objeto, los procedimientos o técnicas que se despliegan para resolverla, las definiciones, propiedades, argumentos que validan las acciones realizadas, todas ellas soportadas y reguladas por el lenguaje simbólico, propio de la, y la lengua natural. Estos acuerdos se complementan con otra posición que compartimos que se refiere al papel relevante que tienen las prácticas (el trabajo en el aula) en la construcción del perfil del docente. Cualquier proceso de formación, en particular el de un profesor de, toma sentido a partir de un conjunto 1 Las situaciones problemáticas a las que nos referimos en este documento son tanto intra-matemáticas como extra-matemáticas. de situaciones/tareas/problemas/cuestiones a las que es necesario que los estudiantes puedan dar respuesta. Pero cuáles son estas situaciones/problemas/ cuestiones?... Antes de intentar responder a esta pregunta, queremos destacar que el hecho de que los estudiantes sean futuros profesores de agrega un componente importante a considerar en este documento: los futuros profesores deben transitar en sus espacios de formación por prácticas y experiencias de producción matemáticas que, por un lado, creen las condiciones de emergencia de los objetos matemáticos a partir de las relaciones matemáticas puestas en juego y, por otro lado, generen buenas condiciones para la reflexión en torno a los modos de hacer, la relación con otros objetos, los argumentos posibles y no necesariamente solidarios con los convencionales. Es decir: un espacio en donde los docentes puedan construir una relación con la que les proporcione herramientas para cuestionar la naturalidad de los objetos de la matemática escolar, y perseguir respuestas a estos cuestionamientos. Entonces, para atender a esta cuestión, podemos pensar en las decisiones que el futuro docente deberá tomar sobre la a enseñar cuando esté en ejercicio. A modo de ejemplo, el docente debería disponer de herramientas que le permitan dar respuestas a cierto tipo de preguntas sobre objetos matemáticos a enseñar: Por qué son necesarios y se deben enseñar? Qué tipo de problemas resuelven? Con cuáles otros conceptos, operaciones, propiedades, definiciones, se lo asocian? Qué tipo de argumentaciones se utilizan a propósito de los mismos? Qué lenguaje representa y operativiza sus principales funciones y usos? Qué contextos dejan al descubierto el o los significados que se pretenden generar? Qué contextos ayudan a comprender diferencias y similitudes entre los objetos y otros vinculados a ellos? Cuáles situaciones provocan cambios y evolución de significados de los objetos? En qué contexto histórico y cultural aparecen los conocimientos matemático en cuestión? Cómo contribuyen a la construcción y organización del saber matemático?13 123 Por supuesto esta lista de interrogantes no es exhaustiva, sólo intenta poner en evidencia que los aprendizajes en la formación docente deben orientarse para ayudar al futuro profesor a delinear respuestas superadoras de posiciones clásicas que no cuestionan el saber a enseñar. Compartimos la posición de que las herramientas para tal fin deben desarrollarse durante la enseñanza de la y de la Didáctica de la que se promueva en la formación inicial. El posicionamiento que el futuro docente sostenga ante el saber matemático construido en su formación inicial, condicionará la manera en que lo acercará a los estudiantes del nivel secundario y por lo tanto condicionará la forma en que estos últimos se apropien de él. El marco de acuerdos presentado posibilita imaginar un escenario deseable que permita pensar la enseñanza de la para futuros docentes en un espacio de construcción, transformación y validación de los conocimientos, tratando de no enfatizar ninguna de todas las dimensiones que posee el saber matemático sobre la otra (por ejemplo: lo discursivo sobre la práctica, lo axiomático sobre lo constructivo, lo deductivo sobre lo plausible). En este sentido, consideramos como ejes reguladores para desarrollar una actividad matemática en la formación docente -con telón de fondo en el marco de acuerdos expuesto- a los siguientes. El razonamiento plausible o conjetural en la etapa de exploración de los problemas y en el proceso hacia la demostración matemática. La utilización de un razonamiento no-deductivo que permita elaborar, contrastar y transformar el conocimiento matemático y la toma de conciencia mediante la reflexión sobre lo que se dice y lo que se hace, como condición necesaria para comprender y otorgar significados a la construcción de un sistema conceptual organizado. La reorganización deductiva del conocimiento matemático La, en tanto sistema conceptual, está lógicamente organizada, y son los procesos deductivos los que permiten su estructuración. La lógica y el lenguaje acompañan la reorganización deductiva poniendo al descubierto su potencia como herramienta en la producción individual y en la producción del conocimiento socialmente compartido. La lógica necesariamente acompaña no solo la reorganización deductiva del conocimiento matemático sino está presente en las distintas formas de demostración que se deben aprender y en el razonamiento matemático subyacente a toda actividad matemática. La dualidad exactitud-aproximación del trabajo matemático para observar, interpretar y leer la realidad. La búsqueda de resultados exactos a problemas matemáticos hace tiempo que se mostró insuficiente. La realidad que se pretende explicar se describe con modelos que, mayoritariamente, se resuelven por métodos numéricos computacionales que ofrecen soluciones aproximadas y cuya precisión, generalmente, se puede controlar. Sin embargo, esta dualidad epistémica no llega a las aulas, en las cuales prevalece la búsqueda de soluciones exactas. La utilidad de los conocimientos matemáticos y la contextualización de sus construcciones. Muchos conceptos matemáticos se han gestado respondiendo a necesidades surgidas en contextos de resolver problemáticas extra-matemáticas. Otros, en cambio, han nacido de intereses propios de la, con intención de lograr avances en ella tanto sea por obtener resultados más generales como conceptos más inclusores respecto de otros. De este modo la presencia de problemas es un aspecto característico de la y su potencia en el avance de la ciencia fundamenta la decisión de considerarlos al interior de las aulas del Profesorado. Pensamos que los futuros docentes deberían ser capaces de abordar problemas de distinta índole: con o sin solución, abiertos o no, de aplicación, de motivación, que dieron origen a conceptos, otros que mediante su desarrollo permiten construir nociones nuevas para ellos, etcétera De este modo, se reconocería la utilidad de la y se comprendería que sus construcciones están contextualizadas en el tiempo y en las problemáticas que les dan lugar. En todas las respuestas que presentamos intentamos poner de manifiesto la adecuación de las mismas en dos sentidos:14 124 porque permiten una comprensión apropiada del objeto matemático -en términos de lo epistemológico y cognitivo ya descripto; y porque toman en consideración que quien aprende es un futuro profesor de y esto exige trabajar con los objetos matemáticos de otro modo, como acabamos de manifestar. Es necesario tener presente que el modo de aprender los objetos matemáticos se dará en consonancia con las experiencias de aprendizaje vividas en la formación. Por último, enfatizamos que el contenido de este documento -focalizado en la formación disciplinar- compromete la formación didáctica, siendo concientes de que lo didáctico exige un trabajo de construcción que excede a los aportes que desde lo disciplinar pueda abordarse. En realidad, nuestra intención es contribuir Presentación general de los núcleos problematizadores En esta sección presentamos los núcleos problematizadores evidenciando relaciones entre ellos, e incluimos algunos objetivos de aprendizaje de los estudiantes durante su formación. Los núcleos Para avanzar en las razones que nos llevaron a definir cada núcleo problematizador reflexionamos sobre el conjunto de cuestionamientos específicos que dan sentido al quehacer matemático en el amplio contexto que involucra los aspectos relacionales de su naturaleza. Bajo esta perspectiva, una mirada retrospectiva permite posicionar los orígenes de los saberes específicos de cada núcleo en el devenir histórico del trabajo matemático. Así encontramos: la complejidad proveniente de la cantidad (dando origen al número, a la aritmética) 2 ; la complejidad que procede del espacio (dando lugar a la Geometría). Más adelante, el mismo espíritu matemático se enfrenta con: la complejidad del símbolo (lo algebraico); la complejidad del cambio y del movimiento (lo analítico) 3 ; la complejidad proveniente de la incertidumbre (las probabilidades y la estadística); la complejidad de la estructura formal del pensamiento (lógica matemática). Cada una de estas complejidades es abordada en el presente documento a partir de un núcleo específico excepto la última, que si bien no cuenta con un núcleo propio, está presente en cada uno de los restantes en el abordaje de las relaciones formales que existen entre las proposiciones formuladas durante el estudio de los objetos matemáticos que los constituyen. De este modo, los núcleos propuestos son: Núcleo 1: Lo geométrico Núcleo 2: Lo analítico Núcleo 3: Lo numérico 4 y lo aritmético Núcleo 4: Lo algebraico Núcleo 5: Lo probabilístico y lo estadístico 2 Idea extraída del documento de Miguel De Guzmán, Enseñanza de las Ciencias y la en OEI Para la Educación, la Ciencia y la Cultura- Biblioteca Digital de la OEI- 3 Con el nombre lo analítico en este núcleo nos referimos a aspectos del Análisis Matemático. 4 Con el nombre de lo numérico hacemos referencia a los diferentes conjuntos de números, no considerando en este núcleo los métodos computacionales que resuelven cálculos numéricos.15 125 Cada uno de los núcleos se organiza alrededor de grandes motores, expresados mediante preguntas, que promueven o han promovido el avance en la comprensión y desarrollo de la actividad matemática y que llamamos sub-núcleos. Para cada núcleo se detallan además, otra serie de preguntas que refinan a las centrales y que permiten mejorar la comprensión del enfoque presentado aquí. Cada núcleo incluye: Una breve fundamentación de la elección de los sub-núcleos. Un esquema que contiene las preguntas centrales de cada sub-núcleo (presentadas en los rectángulos centrales), contenidos mínimos para la formación (presentados en óvalos periféricos) y un detalle breve de cómo se propone alcanzar la comprensión al poner de manifiesto la metodología propia de trabajo de esa área, las formas de comunicación apropiadas y la finalidad que se persigue con el trabajo en el núcleo (este detalle se presenta en un cuadro a la izquierda del esquema); Objetivos de aprendizaje, Un conjunto de experiencias sugeridas para desarrollar durante la formación superior. Un ejemplo modelo de una experiencia posible. Criterios para reconocer avances en la comprensión de los contenidos. Se presentan en una matriz que contiene lo que se espera en términos de aprendizaje matemático al promediar la formación docente y al finalizar la misma, así como lo que se espera que pueda hacer al iniciarse en el campo profesional incluyendo en este caso, aspectos didácticos (se considera el período desde la residencia, durante la formación, hasta los primeros años de trabajo profesional). Cabe señalar que cada uno de los esquemas no puede leerse aislado del resto de los elementos incluidos en el núcleo ni deben perderse de vista las fuertes relaciones que vinculan los núcleos entre sí. Asimismo, a partir de los esquemas no se pretende proponer secuenciación ni jerarquización de contenidos. Todos ellos darían lugar a organizar secuencias bajo distintos criterios. Las flechas que figuran en los esquemas muestran conexiones entre contenidos que deben abordarse para avanzar en respuestas a las preguntas centrales. La presentación de los núcleos y el despliegue en cada uno pone de manifiesto la reflexión sobre la formación matemática de un futuro profesor y no ha sido objetivo de este documento la discusión sobre el diseño de espacios curriculares. Simplemente mencionamos que lo propuesto para un núcleo no necesariamente debería resultar acabado en espacios curriculares específicos de esta temática. De hecho mencionaremos explícitamente vínculos entre los núcleos que contemplen un tratamiento matemático integrado que consideramos necesario durante la formación. Consideramos que un estudiante, al finalizar su formación en el profesorado, debería haber desarrollado herramientas que le permitieran abordar con flexibilidad y autonomía las preguntas centrales de todos los núcleos. Por último, deseamos volver a insistir sobre el carácter abierto e institucional de esta problemática que nos alerta sobre cómo tratar y valorar este fenómeno en su necesaria relación con la evolución del sistema de enseñanza. Este primer intento de delimitación de los conocimientos matemáticos y su modo de apropiación en la formación de un futuro profesor, deberá ser transitado con mucha cautela siendo capaces de reconocer no sólo la complejidad sistémica sobre cómo se comprende un objeto sino además ser concientes que ese acto de apropiación es dinámico, progresivo, no-lineal y que se encuentra en plena instancia de investigación en el ámbito de la Didáctica de la y de las ciencias preocupadas por el estudio de los procesos de enseñanza y aprendizaje. Esquema general de los núcleos y vinculaciones entre ellos El esquema siguiente pone de manifiesto las preguntas centrales alrededor de las cuales puede desarrollarse el trabajo matemático y evidencia algunos de los vínculos entre los núcleos en el rectángulo de la izquierda. Resaltamos la importancia de lograr enfoques unificados de tratamiento matemático.16 126 LO NUMÉRICO Y LO ARITMÉTICO Qué propiedades de los números se conservan y/o se modifican al cambiar de conjunto numérico? Y las propiedades de las operaciones? Cómo se vincula la relación de divisibilidad en Z con la resolución de ecuaciones? Cuál es el alcance de la relación de divisibilidad? Qué significa a dividido b en cada conjunto numérico? Cómo se cuentan los elementos de una colección? Qué camino permite ir de lo finito a lo infinito? Cómo se construyen propiedades generales de los números y de ciertas operaciones? Cómo hacer más accesibles estos objetos a través de un método más general? LO GEOMÉTRICO Qué figuras y lugares geométricos son construibles a partir de distintos instrumentos? Qué propiedades y/o elementos son invariantes bajo ciertas condiciones? Qué invariancias o regularidades caracterizan los diferentes objetos? Qué diferentes conocimientos geométricos (nociones, propiedades, representaciones) sobre los objetos proporciona el método analítico y el sintético? LO ALGEBRAICO Qué significa resolver la ecuación A1x1 + A2x2 + + Anxn = 0? o un sistema de ecuaciones de ese tipo para coeficientes en determinados conjuntos? Qué propiedades e interpretación geométrica tiene el conjunto solución? Cómo optimizar funciones sujetas a restricciones dadas por inecuaciones lineales? Qué significa resolver P(x) = 0, siendo P un polinomio? Cómo se relaciona la factorización de un polinomio con la resolución de ecuaciones polinómicas? Cómo reconocer cónicas o cuádricas dadas por ecuaciones polinómicas? Qué propiedades tienen las operaciones definidas en un conjunto? Qué caracterizaciones de los conjuntos son posibles a partir de las propiedades de sus operaciones? Qué transformaciones entre conjuntos en los que se han definido una o más operaciones, conservan la estructura? LO PROBABILISTICO Y LO ESTADISTICO Cuáles son las diferencias entre un experimento aleatorio y un experimento determinístico? Cómo se cuantifica la posibilidad de que ocurra un evento aleatorio? Cómo se modelizan situaciones dónde interviene la aleatoriedad? Cómo se describe estadísticamente un conjunto de datos? Cómo obtener información sobre las características de una población basándose en una muestra? Existe relación causal o asociación entre las variables en estudio? Cuál es la variable que mejor explica a otra? Cómo se puede predecir el valor de una variable bajo condiciones de incertidumbre? Razonamiento plausible - exactitud-aproximación - reorganización deductiva - utilidad y contextualización del conocimiento LO ANALÍTICO Cómo aproximar funciones? Cómo obtener la mejor aproximación lineal de una función? Cómo expresar analíticamente razones de cambio? Cómo optimizar procesos? Cómo estimar áreas y volúmenes? De qué modo describir matemáticamente la variación de los procesos que modelizan el mundo físico y material? Cómo obtener información de procesos variacionales que permita describirlos, estimar magnitudes, optimizar procesos y predecir comportamientos? Cómo precisar la noción de tendencia? Qué caracteriza al conjunto de números reales y lo distingue del conjunto de los números racionales? Qué precisiones matemáticas se requieren para formalizar las ideas intuitivas del Análisis? ALGUNOS VINCULOS ENTRE NUCLEOS Interpretación y estudio de la aplicación de algunas isometrías a algunos lugares geométricos en función de las expresiones analíticas resultantes (Geometría-Álgebra). Estudio de las estructuras algebraicas definidas por algunas isometrías con la operación composición (Geometría-Álgebra). Determinación de medidas de magnitudes (longitud, área y volumen) mediante métodos específicos del campo analítico (integral curvilínea, integral de Riemann, integral de Lebesgue) (Geometría-Análisis). Caracterización del conjunto de los números construibles, estudio de los conjuntos numéricos incluidos en este conjunto y explicitación de un número construible a partir del álgebra de los polinomios. (Geometría-Aritmética/Números). Cálculo de probabilidades - conteo (Probabilidad/Estadística-Aritmética /Números). Conteo - binomio de Newton y el triángulo de Pascal o Tartaglia (Probabilidad/Estadística-Aritmética/Números-Álgebra). Cálculo de probabilidades geométricas y cálculo de áreas de figuras geométricas (Geometría-Álgebra-Análisis-Probabilidad/Estadística). La construcción de la tabla de la normal - desarrollos en serie de potencias y teorema fundamental del Cálculo (Probabilidad/Estadística- Análisis). La estimación del valor de integrales definidas - una aplicación de la ley de los grandes números usando el método de Monte Carlo (Probabilidad/Estadística-Análisis). El método de estimación de máxima verosimilitud y mínimos cuadrados (Probabilidad/Estadística-Análisis). La determinación de la función de distribución acumulada y el cálculo de momentos de variables aleatorias - con el cálculo de integrales y series (Probabilidad/Estadística-Análisis). Interpretación geométrica de los sistemas de ecuaciones y del conjunto solución (Geometría-Álgebra-Análisis). Las matrices de ciertas transformaciones lineales y las transformaciones geométricas (Geometría-Álgebra). Las expresiones polinómicas de segundo grado y las cónicas (Geometría-Álgebra). Uso de matrices para obtener las expresiones canónicas de cónicas y cuádricas (Geometría-Álgebra). Posibilidad o no de realizar construcciones con regla y compás (Geometría-Álgebra). Concepto de función (Análisis-Álgebra). Resolución de ecuaciones para la determinación de elementos de las funciones como ceros, extremos, preimágenes, etcétera.(análisi- Álgebra). Soluciones aproximadas de una ecuación (Análisis - Álgebra). Los polinomios y las funciones polinómicas (Análisis - Álgebra). Resolución de sistemas de ecuaciones diferenciales (Análisis-Álgebra). Las estructuras algebraicas y los conjuntos numéricos y las operaciones definidas en ellos (Álgebra-Aritmética/Números). Las relaciones de equivalencia y la congruencia (Álgebra- Aritmética/Números). El uso de la teoría de la medida para fundamentar la Probabilidad y la Estadística (Análisis-Probabilidad/Estadística). La anulación del producto interno en un espacio euclídeo y la perpendicularidad (Álgebra-Geometría). Los movimientos en el plano, las relaciones de equivalencia y la estructura de grupo (Álgebra-Geometría). La estructura de espacio vectorial y la sistematización de las propiedades geométricas (Álgebra-Geometría). El área de un paralelogramo, el volumen de un paralelepípedo y la función determinante (Álgebra-Geometría).17 Núcleo 1: Lo geométrico Presentación del núcleo En este apartado pretendemos avanzar en el reconocimiento de algunos eslabones que consideramos centrales para abordar la enseñanza de la Geometría para un futuro profesor de. Estas consideraciones nos permitirán, por un lado, reflexionar acerca de la complejidad particular que tiene la enseñanza de la Geometría respecto de los otros dominios de la presentados en los diferentes núcleos de este documento. Por otro lado, dichas reflexiones nos proporcionan ciertos elementos de fundamentación de las decisiones que han dado lugar a la constitución de este núcleo: lo geométrico. Cabe señalar, antes de adentrarnos en las especificidades de los saberes geométricos, que el prestigio adquirido históricamente en la disciplina se ha ido desplazando hacia otras ramas que proporcionan nuevos registros de representación y que habilitan un trabajo que puede descontextualizarse de las figuras, una vez modelizadas las relaciones geométricas utilizando ese nuevo sistema. Actualmente, la formación matemática hereda los resabios de este corrimiento, la Geometría sintética -sin sistemas de referencias ni coordenadas- ha perdido lugar en las aulas desplazándose hacia formas más algebraicas. Centrados ya en las cualidades de lo geométrico, existe una compleja relación entre los objetos que son experiencialmente reales -vinculados a la percepción y sensibles a nuestros sentidos y los objetos teóricos de la Geometría en tanto objetos que responden a las leyes de la disciplina. En tal sentido, la tensión entre representación y objeto teórico presente en todos los objetos de la adquiere aquí una singularidad: las representaciones de los objetos teóricos conllevan, a su vez, otra representación figural posible en el espacio físico o sensible (como pueden ser un dibujo a mano alzada, una construcción con regla y compás o con software). La pregunta es entonces, cómo generar condiciones desde la enseñanza que le permitan al estudiante avanzar desde un posicionamiento más empírico, basado en la percepción y manipulación de objetos, a un posicionamiento basado en 127 las relaciones matemáticas que los constituyen. En esta línea, las actividades de construcción resultan un motor que abona al establecimiento de conjeturas, a la anticipación y a la puesta en evidencia de ciertas restricciones que imponen a los objetos las propias relaciones que los caracterizan, al mismo tiempo que permiten recuperar y avanzar a partir de los conocimientos elaborados en la escuela media. En consonancia con lo mencionado, distintos autores distinguen figura de dibujo. Para Parzysz (1988) la figura es el objeto geométrico descripto por el texto que la define, una idea, una creación del espíritu, en tanto que el dibujo es una representación de este objeto. Las actividades de construcción permiten un uso alternado entre figura y dibujo. De alguna manera, el uso de los dibujos en tanto figuras de análisis 5 en el marco de una actividad de construcción, permite utilizarlos trascendiendo lo puramente perceptivo para capturar en ellos las relaciones que deberán estar presentes en la figura que se quiere construir. Asimismo, la actividad de construir persigue la constitución física de los objetos y en tal sentido una representación del mismo - pero avanza en la discusión respecto de su existencia teórica, en la medida en que las relaciones movilizadas para su construcción caracterizan al objeto teórico al que dan lugar. En estrecha relación con la cuestión de la existencia o no existencia para la, la validez o invalidez de una proposición, de una resolución o de una respuesta adaptada a una problemática, requiere adentrarse en las formas de validación que son aceptadas en la Geometría. Es aquí, que la aproximación a las figuras trascendiendo lo puramente perceptivo, genera condiciones para que los estudiantes dispongan de relaciones y propiedades de las figuras como recurso argumentativo y pone en consideración otros recursos diferentes a lo que se ve o se mide en el dibujo. En esta línea, el análisis de las propiedades y elementos que se mantienen inva- 5 Esquema que cumple la función de hacer observables las relaciones necesarias para resolver un problema [ ], citado en Documento de trabajo Nº 5. La enseñanza de la geometría en el segundo ciclo, 1998.18 128 riantes bajo ciertas condiciones 6, otro aspecto característico del hacer matemático, adquiere en la Geometría un carácter especial. El análisis de las invariancias da lugar a un proceso de generalización y estructuración que fundamenta la cons-trucción de ciertas clases de objetos, basados en las características invariantes que comparten. Lo mencionado puede darse en distintos niveles, uno más vinculado a la estructuración de la disciplina, como ser las diferentes Geometrías que surgen al pensar las propiedades invariantes bajo transformaciones 7. Y, un segundo nivel, más vinculado a la estructuración de los objetos, como por ejemplo la caracterización de cada isometría a partir de los puntos y conjuntos del plano que deja invariantes o la de los ángulos inscriptos en una circunferencia a partir de su relación con un mismo ángulo central. Por otra parte, la dependencia a la representación gráfica de las figuras, -propia de la Geometría sintética- se ve liberada con la introducción de la Geometría analítica. La introducción de la modelización algebraica en la Geometría proporciona, del mismo modo que lo hace respecto del trabajo aritmético, posibilidades de descontextualización de las representaciones gráficas de las figuras. Así, los sistemas algebraicos permiten capturar las relaciones geométricas, aislarse de los significados durante el tratamiento algebraico y volver a contextualizarse una vez obtenidas las soluciones buscadas a ciertas problemáticas. En este sentido, la Geometría analítica proporciona otros niveles de generalización para el estudio de las cuestiones vinculadas a las propiedades de las figuras al permitir capturar propiedades generales de familias enteras de curvas que no podrían estudiarse por medio de los métodos sintéticos. Lo que venimos mencionando, y su vínculo con un modo de pensar geométrico da sentido a la consideración de tres sub-núcleos al interior del núcleo geométrico. Sub-núcleos que es importante considerar como enfoques que permitan recorrer en distintos momentos, diferentes costados de los objetos, y adquirir sucesivas aproximaciones que se irán integrando en la constitución de los mismos. 6 Una invariancia siempre está ligada a alguna condición que tiene que ver con las relaciones geométricas planteadas sobre los objetos y las propiedades puestas en juego. Por ejemplo: la razón cruzada es una propiedad invariante respecto de una transformación proyectiva, una recta permanece invariante bajo una simetría axial respecto de cualquier recta perpendicular a ella. 7 Por ejemplo la geometría afín como la que conserva las propiedades de la geometría proyectiva y agrega la conservación del paralelismo. Hemos considerado, en este sentido, los siguientes sub-núcleos: lo construible, lo invariante y lo analítico-lo sintético. En tanto enfoques, estos sub-núcleos iluminan desde diferentes lugares, en muchos casos, dependientes de distintas técnicas y formas de representación. Es por ello que alrededor de estos sub-núcleos se articulan grandes temas que serán visitados una y otra vez con distintos focos o lentes. Enfatizamos que estos temas se articulan y adquieren particularidades en, los diferentes sub-núcleos, en la medida en que estos últimos proporcionan modos distintos de ver. Agregamos que cada sub-núcleo se soporta, a su vez, en un conjunto de preguntas, problemáticas y cuestiones sobre los objetos de acuerdo a los diversos costados que ilumina. Señalamos aquí, a modo de ejemplo, sólo algunas preguntas que regulan los sub-núcleos: Qué propiedades y/o elementos son invariantes bajo ciertas condiciones? Qué invariancias o regularidades caracterizan los diferentes objetos? Qué espacios geométricos se definen a partir de dichas invariancias? Cómo se relacionan los instrumentos con ciertas propiedades que se mantienen invariantes en una figura? Qué restricciones teóricas imponen los instrumentos? Qué figuras y lugares geométricos son construibles con ciertos instrumentos? Qué Geometrías se elaboran a partir de estas restricciones? Qué diferentes conocimientos geométricos (nociones, propiedades, representaciones) sobre los objetos proporciona el método analítico respecto del método sintético? Qué problemas de la Geometría necesitan de un abordaje analítico para responderse?19 129 Objetivos específicos de aprendizaje En consonancia con los interrogantes anteriores, formulamos los objetivos de aprendizaje para este núcleo. Elaborar criterios que permitan llevar adelante un estudio matemático de los conocimientos vinculados a los procesos de construcción de figuras y lugares geométricos. Reflexionar sobre las potencialidades de las tareas de construcción para abordar el estudio de las relaciones matemáticas presentes en los objetos geométricos. Reconocer las vinculaciones entre las distintas Geometrías a partir del conocimiento de las propiedades que se mantienen invariantes respecto de las diferentes transformaciones. Identificar los diferentes conocimientos que proporcionan los métodos sintético y analítico en el estudio de los objetos geométricos. Analizar las potencialidades y limitaciones de los métodos sintético y analítico en la resolución de un problema. Elaborar y utilizar modelos involucrando conocimientos geométricos que resulten adecuados para interpretar sistemas matemáticos y no matemáticos. Elaborar criterios que le permitan diferenciar aspectos propios de la Geometría, respecto de otros dominios de la, como ser los modos de validación en Geometría, los diferentes registros de representación, los métodos o procedimientos aceptados. En la siguiente página presentamos el esquema recordando la importancia de leerlo vinculado al resto de los elementos incluidos en el núcleo y considerando las fuertes relaciones que vinculan los núcleos entre sí. Como mencionamos en la introducción, la columna de la izquierda pretende capturar algunos aspectos del quehacer geométrico que constituyen las prácticas propias de este campo. En la primera parte se incluyen cuestiones referidas al trabajo matemático en el aula del profesorado en el contexto de la resolución de problemas geométricos. Estos modos de hacer no están ni lineal ni temporalmente organizados sino que el hacer en el proceso de resolución de una tarea específica conlleva un ida y vuelta entre ellos. Se menciona la particularidad de la doble función del lenguaje, como herramienta en la producción individual y en la producción del conocimiento socialmente compartido. Interesa destacar aquí la potencialidad del lenguaje como generador de nuevas relaciones matemáticas en el marco del trabajo individual y colectivo. El aspecto social del lenguaje incluye los acuerdos involucrados en la comunicación que atañen a las distintas representaciones utilizadas, a los modos propios de argumentación y a los acuerdos convenidos en el seno de la comunidad de clase y su referencia en la comunidad matemática. Otro aspecto que interesa destacar refiere a la dualidad que se constituye a partir de la tensión entre representación y objeto teórico que ha sido mencionada en los primeros párrafos de la presentación del núcleo. Asimismo, la conveniencia del uso del método analítico o sintético necesita de un análisis en el aula sobre las producciones de los estudiantes en las que se hayan desplegado uno y otro método, destacando las relaciones matemáticas diferenciadas que cada uno promueve. Con referencia a los recursos tecnológicos mencionados se señala la particularidad de los diferentes instrumentos geométricos en las prácticas específicas de la Geometría. Como se podrá advertir en los criterios incluidos en la tabla de la sección Criterios para reconocer avances en la comprensión de los contenidos, el instrumento no tiene sólo un fin práctico de construcción de los distintos objetos geométricos, sino que enfatiza también diferentes relaciones y da lugar a distintas Geometrías a partir de la restricción a algunos de ellos.20 130 Exploración y elaboración de conjeturas sobre los objetos geométricos. Análisis del dominio de validez de las conjeturas. Uso flexible del lenguaje (coloquial, gráfico, algebraico) y su doble función. Validación de los argumentos. Reflexión sobre los objetos geométricos mediante el uso de figuras de análisis. Uso de instrumentos. Reflexión sobre el papel de éstos en el hacer geométrico. Discusión sobre la dualidad construcción física construcción teórica. Uso flexible de los métodos analítico y sintético analizando la conveniencia de cada uno en la resolución de problemas geométricos. Utilidad en la resolución de problemas a partir de la modelización de situaciones internas y externas a la matemática. Su aporte particular para la modelización del mundo sensible. Recursos tecnológicos: lápiz y papel, instrumentos clásicos de Geometría (compás, regla, escuadra, transportador), instrumentos mecánicos, softwares, entre otros. Software de Geometría dinámica y software que conecta interactivamente representaciones algebraicas, geométricas y numéricas. Transformaciones Análisis de propiedades que se mantienen invariantes bajo transformaciones proyectivas, afines, isometrías, semejanzas e inversión. Estudio de conceptos relacionados con la invariancia (por ejemplo razón cruzada en el espacio proyectivo y longitud en el espacio euclídeo). Caracterización de transformaciones semejantes e isométricas a partir de la relación entre un elemento y su transformado. Estudio de las transformaciones isométricas desde lo sintético y lo analítico.? Vincula con los núcleos Lo numérico y lo aritmético y Lo algebraico LO CONSTRUIBLE Qué figuras y lugares geométricos son construibles a partir de distintos instrumentos? Instrumentos El uso de los distintos instrumentos para construir figuras planas y tridimensionales y lugares geométricos. Relación de los distintos instrumentos con las propiedades que se mantienen invariantes en la construcción. Estudio de las restricciones teóricas que imponen los distintos instrumentos y de las Geometrías que se elaboran a partir de estas restricciones Estudio de problemas de construcción de la Geometría sintética que permiten responderse a partir de los aportes de la Geometría analítica. Vincula con los núcleos Lo numérico y lo aritmético y Lo algebraico LO INVARIANTE Qué propiedades y/o elementos son invariantes bajo ciertas condiciones? Qué invariancias o regularidades caracterizan los diferentes objetos? LO ANALÍTICO-LO SINTÉTICO Qué diferentes conocimientos geométricos (nociones, propiedades, representaciones) sobre los objetos proporciona uno y otro método? Lo euclídeo Las propiedades invariantes del espacio euclídeo con relación al V postulado. La vinculación del V postulado con la construcción de las Geometrías no euclídeas. Estudio de problemas de la geometría euclídea desde los métodos sintético y analítico. La importancia del sistema axiomático euclídeo para la organización y comunicación de los conocimientos geométricos. Figuras y lugares geométricos Estudio de las propiedades geométricas que se mantienen invariantes en las figuras planas y tridimensionales a partir de la aplicación de semejanzas e isometrías. Estudio de la posibilidad de construcción de figuras y lugares geométricos con distintos instrumentos. Discusión sobre el perímetro, área y volumen de figuras y lugares geométricos. Estudio de las curvas clásicas (cónicas, cicloide, lemniscata, espirales, ) y de las cuádricas. Estudio y caracterización de algunos fractales. Aproximación a las figuras y lugares geométricos desde los puntos de vista sintético y analítico. Propiedades y construcción de las figuras y lugares geométricos, vinculación entre ellas. Vincula con los núcleos Lo analítico y Lo algebraico Vincula con los núcleos Lo analítico, Lo algebraico y lo probabilística y lo estadístico21 131 Experiencias sugeridas para desarrollar durante la formación superior Convencidos de que el tipo de experiencias por las cuales transita un futuro profesor en su formación es determinante para la disponibilidad de herramientas específicas que hacen a su desempeño profesional, describimos algunas prácticas matemáticas que los estudiantes deberían transitar a lo largo de su formación y que consideramos de vital importancia para este núcleo. Los estudiantes exploran los problemas de construcción recurriendo a diferentes instrumentos (elementos de Geometría, software de Geometría dinámica) o a mano alzada. Conjeturan propiedades y validan sus conjeturas desplegando diferentes relaciones geométricas. Los estudiantes abordan situaciones problemáticas elaborando figuras de análisis como herramienta para visualizar las relaciones que sería necesario poner en juego para desarrollar una construcción. Los estudiantes abordan problemas geométricos con herramientas proporcionadas por los métodos sintéticos y analíticos, discutiendo en colectivo la pertinencia y limitaciones de cada uno en cada problema particular. Los estudiantes estudian la historia analizando los problemas que se constituyeron en motores de avance del conocimiento geométrico (por ejemplo, la discusión en torno al quinto postulado, la imposibilidad de construcción con regla y compás de los problemas clásicos, la organización de las geometrías en términos de grupos de transformaciones cuyos invariantes se buscan) y las nuevas herramientas matemáticas (objetos matemáticos y sistemas de representación) que posibilitaron esos avances. Los estudiantes realizan lecturas críticas de textos de Geometría de nivel superior comparando el lenguaje utilizado, las propiedades consideradas como punto de partida, el uso de figuras de análisis, la equivalencia de definiciones, entre otros. Los estudiantes utilizan software de Geometría que movilizan representaciones propias de los métodos sintéticos y analíticos, realizando distintos abordajes de los objetos geométricos en contextos de resolución de problemas. Los estudiantes abordan situaciones problemáticas recurriendo a distintos instrumentos, conjeturando las propiedades que se mantienen invariantes y validando sus conjeturas en función de sus conocimientos disponibles. Un ejemplo de consigna para trabajar en alguna experiencia del tipo de las descriptas El ejemplo que se presenta a continuación puede ser abordado de distintos modos dependiendo del proyecto de formación institucional del futuro profesor, siguiendo el orden presentado o alterándolo y en una misma asignatura o en distintos espacios curriculares. 1. Dados dos puntos fijos A y B en un plano, ubicar los puntos C de dicho plano de manera que el triángulo ABC sea isósceles 8. Primer momento (trabajo individual): Momento de exploración y elaboración de conjeturas Es probable que los estudiantes reconozcan la mediatriz del segmento AB como el conjunto de puntos que forman un triángulo isósceles con AB. Diferentes relaciones pueden haber desplegado para dar dicha respuesta: reconocer la mediatriz de AB como conjunto de puntos que equidistan de A y B, reconocer que la altura -respecto del lado en principio desigual 9 -es mediatriz de dicho lado desigual, explorar con distintos instrumentos (regla, compás o software) e ir hallando puntos para conjeturar que queda una recta, salvo el punto medio del segmento AB. Las distintas relaciones que hayan motorizado durante esta fase de exploración individual los ubica en un lugar diferente para encarar la fase de trabajo en grupo. Por ejemplo, aquel que exploró punto a punto con la regla reconociendo que quedan alineados es probable que, en esta 8 Inspirado en Colacelli, S., García, P., García, A.M. y Zorzoli, G. (1997). Propuesta didáctica: dónde está el punto perdido? Lápiz y papel. EGB 3 Ciclo. Lugares geométricos, 2, Observar que el caso triángulo equilátero queda contemplado tanto al considerar la mediatriz de AB como al considerar cada una de las circunferencias de centro A o B y radio AB. Dejaremos a este caso aparte y nos referiremos a triángulos con un lado desigual sólo a los efectos de lograr mayor claridad en esta descripción.22 132 exploración, extraiga el punto medio de AB; pero aquel que utilizó la mediatriz porque sus puntos equidistan de A y de B es probable que la trace sin percatarse de que debe extraer el punto de intersección entre la mediatriz y el segmento AB. puestos en juego (por ejemplo, la circunferencia como el conjunto de puntos del plano que equidistan de uno fijo, la mediatriz como el conjunto de los puntos del plano que equidistan de dos puntos dados, distintas propiedades de triángulos isósceles). Es probable que los estudiantes consideren AB como el segmento desigual, pero dado que la consigna no especifica dicha cuestión, estarían dejando afuera los puntos del plano que corresponden a las circunferencias de radio AB y centro B o A, puntos que determinan los triángulos ABC con lados iguales BC y AB o AC y AB. Pero, al igual que con la mediatriz, además de A y B deben extraer de estas circunferencias los puntos U y V (ver figura 1) que resultan de la intersección de la recta que pasa por A y B con cada una de las circunferencias. Si dispusieran de la propiedad de que los ángulos que se oponen a lados congruentes deben ser congruentes podrían tratar de construirse ángulos simétricos como muestra la figura 2, será el eje de simetría el que contenga a los puntos C. Utilizar esta propiedad como privilegiada para desplegar triángulos isósceles se vuelve menos pertinente para el caso de que los lados congruentes ya no sean AC y BC. Figura 1 Figura 2 Segundo momento: Intercambio en pequeños grupos con la consigna de acordar una respuesta al problema para ser presentada y defendida al resto de la clase. Es probable que durante la discusión entre pares se amplíe el número de soluciones (pudiéndose o no obtener el conjunto solución del problema), se analicen aquellas soluciones incorrectas (por ejemplo la consideración del punto medio de AB como posible punto C), se comparen las estrategias de resolución, se fundamenten las distintas soluciones halladas a partir de los conocimientos Tercer momento: Intercambio con el grupo clase En este momento se ponen en consideración las respuestas y construcciones de los distintos grupos. Dependiendo de los conocimientos disponibles en el momento en que la actividad entra al aula (decisión que compete al docente) habilita diferentes escenarios, como ser: La discusión en torno a la exhaustividad. El uso del artículo los en la consigna involucrando el todos. La equivalencia de definiciones, como por ejemplo, la consideración de la mediatriz como: el conjunto de puntos del plano que equidistan de dos puntos dados, el conjunto de puntos definido por el vértice opuesto al lado desigual (AB) de los distintos triángulos isósceles que comparten el lado AB, la recta perpendicular al segmento AB por su punto medio (movilizada a partir de la búsqueda de alturas posibles para el triángulo ABC), entre otras. La definición del conjunto de puntos que satisfacen una determinada propiedad como lugar geométrico. La discusión en torno a la validación de los resultados con relación a qué cuestiones son suficientes para fundamentar una construcción en Geometría y la reflexión acerca de las relaciones matemáticas puestas en juego en las distintas argumentaciones que tuvieron lugar en el aula. La discusión en torno a la relación entre la construcción física de cada triángulo isósceles y la construcción teórica que moviliza las distintas relaciones de los objetos implicados (circunferencia y mediatriz). El problema planteado habilita distintas direcciones a seguir. Se proponen a continuación algunas posibles, para las que se sugiere considerar momentos de trabajo en el aula similares a los descriptos para el problema 1.23 Dados dos puntos fijos A y B en un plano, ubicar los puntos C de dicho plano de manera que ABC sea un triángulo rectángulo. La exploración en torno a la resolución de esta consigna podría dar lugar a la definición de circunferencia como el lugar geométrico de los puntos del plano que forman ángulo recto con A y B, añadiendo éstos (ver figura 3). 3. Dados dos puntos fijos A y B en un plano, ubicar los puntos C de dicho plano de manera que el triángulo ABC sea obtusángulo. Esta variante del problema permite discutir que los triángulos obtusángulos tienen el vértice opuesto a AB fuera de la faja de perpendiculares al segmento AB por sus extremos (cuando uno de los rayos del ángulo obtuso contiene al segmento AB). En el caso en que el ángulo obtuso sea el opuesto al segmento AB, los puntos C estarán en el interior de la circunferencia de diámetro AB mencionada en el punto 2. Esta última cuestión permitiría dar lugar a la discusión acerca de una definición equivalente de ángulo obtuso (o agudo), dependiendo de si el vértice del ángulo es exterior o interior a una circunferencia El docente propone extender el problema considerando los infinitos planos que contienen al segmento AB. Esta ampliación permitiría abordar el concepto de lugar geométrico en tres dimensiones. Los lugares geométricos obtenidos al trabajar en el plano (mediatriz y circunferencias) constituyen las generatrices de las superficies de revolución que conducen a las soluciones de este nuevo problema (ver figura 4). Figura 3 Figura 4 Abordado en el momento en que se estudia la Geometría analítica, la resolución del problema permite analizar los lugares geométricos que intervienen en la solución, a partir de las ecuaciones que los caracterizan. La decisión respecto de los diferentes sistemas de referencia que podrían adoptarse habilita la discusión en torno a su arbitrariedad. Además se pueden movilizar diferentes conocimientos como por ejemplo aquellos vinculados al álgebra vectorial (por ejemplo, la ortogonalidad de vectores), la noción de distancia euclídea, la intersección entre lugares geométricos a partir de la resolución de sistemas de ecuaciones (para determinar, por ejemplo, las posiciones de C para que resulte un triángulo rectángulo isósceles en el plano, o las posiciones de C en el espacio para obtener un triángulo equilátero que supone considerar la intersección de dos superficies esféricas). Criterios para reconocer avances en la comprensión de los contenidos En la matriz, hemos optado por incluir en la columna correspondiente al Nivel 2 aquellos criterios que suponen o bien una profundización de lo mencionado en el Nivel 1 o bien la incorporación de nuevos criterios que no se consideraron allí. Sin embargo el tipo de experiencias mencionadas en el Nivel 1 que recuperan las sugeridas en la sección A.2 deberían formar parte del Nivel 2, más allá de no haber sido explícitamente enunciadas. Mapa de progreso 10 Con mayor precisión, un ángulo de vértice O y rayos h y k se clasifica en agudo u obtuso según O resulta exterior o interior a la circunferencia de diámetro PQ, determinado a partir de considerar dos puntos P y Q arbitrarios en estos rayos. Mostrar más
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