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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO ________________________________________________ FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ACATLÁN PROPUESTA PARA LA ENSEÑANZA DE LAS ECUACIONES LINEALES EN UNA INCÓGNITA EN EL BACHILLERATO DEL COLEGIO DE CIENCIAS Y HUMANIDADES, PLANTEL AZCAPOTZALCO, DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO T E S I S QUE PARA OPTAR EL GRADO DE: MAESTRO EN EDUCACIÓN EN MATEMÁTICAS PRESENTA: MIGUEL ÁNGEL RAMÍREZ JIMÉNEZ ASESOR: M. en C. ALEJANDRO R. REYES ESPARZA NAUCALPAN MAYO DEL 2008 EDO. DE MÉXICO Neevia docConverter 5.1 UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. AGRADECIMIENTOS “Hablaré del valor de educar en el doble sentido de la palabra valor: quiero decir que la educación es valiosa y válida, pero también que es un acto de coraje, un paso al frente de la valentía humana. Cobardes o recelosos, abstenerse ” Fernando Savater EL VALOR DE EDUCAR • Al M. en C. Alejandro Raúl Reyes Esparza, asesor de esta tesis, por su paciencia y motivación hacia mi trabajo y que me ha proporcionado sus conocimientos y experiencia para poder realizar este trabajo. • A los profesores: Dra. Asela Carlón Monroy; M; Dr. Sergio Cruz Ramos; Dr. Miguel Mercado Martínez; M en C. Juan B. Recio Zubieta, que como sinodales me brindaron sus valiosos consejos; sugerencias y observaciones para enriquecer este trabajo. • A la UNAM, por haberme brindado la oportunidad de cursar esta maestría. • A la persona que quiera darse el tiempo de leerlo y que después de terminarlo llegue a la conclusión de que se pudo haber realizado de una mejor manera (espero me lo haga saber). Neevia docConverter 5.1 DEDICATORIA A mi esposa Vianey, a mi hija Mariana quienes me brindan la energía y motivación para ser una mejor persona. A mis padres y hermanos con los cuales puedo contar en cualquier momento. Neevia docConverter 5.1 ÍNDICE Introducción...........................................................................................1 Capítulo 1: Marco Referencial...............................................................3 1.1 El Plan de Estudios Actualizado...........................................4 1.2 Concepción de la Matemática en el Colegio de Ciencias y Humanidades.………………………...6 1.3 Características de la población estudiantil………………….10 Capítulo 2. Marco Conceptual………..................................................13 2.1 Planteamiento del problema………………………………….14 2.2 El currículo como guía………………………………………..14 2.3 Recursos del profesor para su trabajo………………………15 2.4 Los materiales didácticos y la enseñanza…………………..17 2.5 Las características de los materiales………………………..18 2.6 Los materiales como herramientas de trabajo para el profesor…………………………………………………………19 2.7 Evaluación de los materiales…………………………………20 2.8 Teorías del aprendizaje………………………………………22 2.9 Método de enseñanza………………………………………...31 Capítulo 3. La propuesta de enseñanza………………………………...34 3.1 Ubicación de las Ecuaciones lineales en una incógnita…..35 3.2 Propósito, aprendizajes y contenidos que debe cumplir la propuesta……………………………….37 3.3 Consideraciones sobre la propuesta de enseñanza para las ecuaciones lineales en una incógnita….………………………………….40 Neevia docConverter 5.1 3.4 Materiales que conforman la propuesta de enseñanza…..42 3.5 Planeación de la unidad 3: Ecuaciones lineales en una incógnita………..………………………………………………43 3.6 El cuaderno de trabajo………………………………………..88 Capítulo 4. Aplicación de la propuesta de enseñanza y análisis de resultados…………………………………………………...107 4.1 Aplicación de la propuesta de enseñanza………………...108 4.2 Resultados del examen de la unidad………………………113 4.3 Análisis de los resultados…………………………………...117 4.4 Observaciones.………………………………………………117 Conclusiones……………………………………………………………..120 Bibliografía………………………………………………………………..123 Neevia docConverter 5.1 1 Introducción El presente trabajo consiste en la elaboración de una propuesta didáctica para abordar el tema de la unidad 3: Ecuaciones Lineales en una incógnita, incluido en el programa de estudios de Matemáticas I, del Colegio de Ciencias y Humanidades de la Universidad Nacional Autónoma de México, y que consiste en la programación del desarrollo de dicho tema según el tiempo indicado en el programa y de un cuaderno de trabajo para los alumnos. El trabajo está integrado por cuatro capítulos y las conclusiones que se derivan de la aplicación de la propuesta de enseñanza. En el primer capítulo se realiza una descripción del Plan de Estudios Actualizado y de los Programas de Estudios de las asignaturas de Matemáticas I a IV del Colegio de Ciencias y Humanidades. También se indican en este capítulo: la concepción de las Matemáticas en el Colegio de Ciencias y Humanidades y algunas características de la población estudiantil a la que se dirigen los Programas de Estudios. En el segundo capítulo se parte de considerar el currículo como una herramienta de trabajo de los profesores en su intervención en el proceso de enseñanza–aprendizaje. Se habla de la importancia de los materiales curriculares como una manera en la que el currículo escolar es desarrollado. Neevia docConverter 5.1 2 A continuación, se indica la relación que existe entre los materiales y el proceso de enseñanza–aprendizaje. Se abordan de una manera no muy extensa dos teorías de aprendizaje que permean a la metodología de enseñanza del Colegio de Ciencias y Humanidades. En el tercer capítulo se describen: el propósito, los aprendizajes y contenidos temáticos de la unidad Ecuaciones lineales en una incógnita, indicados en el programa de estudios de la asignatura de Matemáticas I. A partir de lo anterior se muestran los el contenidos de la propuesta de enseñanza y del cuaderno de trabajo para los alumnos. En el cuarto capítulo se explica la forma en la que se aplico la propuesta de enseñanza, se presenta el examen que se aplicó para evaluar la unidad, se describen los resultados obtenidos en dicho examen y se realiza un breve análisis de los mismos. En las conclusiones se proporcionan algunos juicios que se derivan de la aplicación de la propuesta de enseñanza de las Ecuaciones lineales en una incógnita es susceptible de ser aplicada en el Colegio de Ciencias y Humanidades, además de que se expresan algunas propuestas a través de las cuales se podrían realizar algunas investigaciones futuras en el área de las Matemáticas. Neevia docConverter 5.1 3 Abstrac The main objective of this paper consists in developing a proposal for teaching about the linear equations in one variable, issue that is included in unit 3 in the subject of Mathematics I Curriculum Update 2001,from the “Colegio de Ciencias y Humanidades” that belongs to the “Universidad Nacional Autónoma de México”. The objective is to determine, whether with a didactical material prepared by Professor, the students manage to get a more meaningful learning, indicated in Mathematics I program. During the proposal elaboration it was considered: the objective, the learning to achieve by students and the topics content, indicated in the Mathematics I program. It was also consider the methodology of teaching, “learning to learn”, used in “Colegio de Ciencias y Humanidades”. Implemented the proposal into two groups of students. It was also considered an pilot group that did not applied the proposal. The results obtained is that students who worked with the material reached, on average, an assessment of 7.02, while those who comprising the pilot group obtained an assessment of 4,666. These results suggest the convenience of the elaboration of didactical materials by the teacher or a group of teachers, that will allow them to realize their pedagogical intervention in a more effective way. These materials should be spread in such a way that the community of teachers of mathematics get to know them and could make suggestions to improve the material. Neevia docConverter 5.1 3 CAPITULO 1 MARCO REFERENCIAL Neevia docConverter 5.1 4 1.1 El Plan de Estudios Actualizado. El Plan de Estudios con el que inició el Colegio de Ciencias y Humanidades de la Universidad Nacional Autónoma de México en el año de 1971 fue revisado y sustituido en el año de 1996 por un nuevo Plan de Estudios al que se denominó Plan de Estudios Actualizado (PEA). En éste se modificaron la orientación y el contenido de las asignaturas que se imparten en el área de Matemáticas. Pero se conservó la idea principal del Colegio de Ciencias y Humanidades, de que la enseñanza debe estar regida por el principio de aprender a aprender, que según Díaz (1998) significa: “enseñar a los alumnos a que se vuelvan aprendices autónomos, independientes y autorregulados”. La extensión del nuevo Plan de Estudios en las asignaturas de Matemáticas fue de 7 unidades, esto trajo como consecuencia que en la práctica, algunos de los profesores que impartían las asignaturas de Matemáticas en los diferentes planteles no culminarán los programas, a pesar del incremento en las horas que se implementaron para los cursos de 64 a 80. Lo anterior trajo como consecuencia que en el año de 2001 se realizara una nueva revisión del Plan de Estudios Actualizado a partir de la experiencia generada por los 4 años de aplicación. En esta revisión se modificó la orientación y se conservó el enfoque .del Plan de Estudios Actualizado. Se disminuyeron los contenidos en las asignaturas, por ejemplo se redujeron al reducir a 5 el número de unidades temáticas para las asignaturas de Matemáticas I, II y III, y a 4 para la asignatura de Matemáticas IV. La modificación en la orientación establecida en el Plan de Estudios Actualizado (2001), consistió en analizar los contenidos de las asignaturas en los cuatro primeros semestres, de la forma que se establece en el documento de Programas de Estudio de Matemáticas (2001): Neevia docConverter 5.1 5 "En los cuatro primeros semestres del Plan de Estudios del Colegio de Ciencias y Humanidades, se incluyen los cursos obligatorios del área de Matemáticas que los estudiantes deberán acreditar y que abarcan los conocimientos básicos de cinco importantes ejes de desarrollo temático: Álgebra, Geometría Euclidiana, Trigonometría, Geometría Analítica y Funciones. A través de estos cuatro cursos, se brinda al alumno un panorama de los principales aspectos del conocimiento y del quehacer matemático que le permitirán acceder posteriormente a conocimientos más especializados, tanto en el ámbito de estos mismos ejes temáticos como en el de otros, entre los que están incluidos el Cálculo Diferencial e Integral y la Probabilidad y Estadística." De esta forma los primeros cuatro cursos se pueden contemplar como un todo, como se indica en el documento anterior: "Estos cuatro cursos constituyen un todo en su conjunto, de modo que de un semestre a otro se recuperan conocimientos adquiridos previamente, ya sea trabajándolos desde otro nivel de profundidad y extensión, o remitiéndose a su aplicación en otro contexto o temática, o incluso abordándolos desde una nueva perspectiva (por ejemplo, el estudio analítico de los objetos geométricos." Así mismo, se propone que en el transcurso de estos cuatro cursos obligatorios, y en los dos siguientes, se ponga mayor énfasis en el significado de conceptos y procedimientos, en el manejo de estrategias, en la integración de conocimientos y en el desarrollo de habilidades matemáticas, tal y como se expresa en el mismo documento: • "Además, en concordancia con los principios educativos del Colegio, más que privilegiar la memorización de un cúmulo de contenidos matemáticos (subdivididos en muchas ocasiones en múltiples casos y fórmulas especiales) y la repetición de Neevia docConverter 5.1 6 definiciones o la práctica irreflexiva de algoritmos, interesa poner énfasis en el significado de conceptos y procedimientos, en el manejo de estrategias, en la integración de conocimientos, en el tránsito de un registro a otro y en el desarrollo de habilidades matemáticas; entre estas últimas están: Generalización (percibir relaciones, formas y estructuras; distinguir lo relevante de lo irrelevante y lo común de lo diferente); Formalizar "Material Matemático" (operar con estructuras más que con el contexto de una situación, operar con numerales y símbolos, combinando reglas y estrategias); Reversibilidad de Pensamiento (invertir una secuencia de operaciones o un proceso de pensamiento); Flexibilidad de Pensamiento (disponibilidad para abandonar estereotipos o procedimientos en los que se ha tenido éxito para utilizar otros nuevos); Visualización Espacial (percibir esquemas geométricos contenidos en otros más complejos, o bien adelantar mentalmente el tipo de figura resultante al aplicar algún movimiento o transformación a una figura dada)." 1.2 Concepción de la Matemática en el Colegio de Ciencias y Humanidades. La concepción de las Matemáticas se encuentra en el documento Concepción de las Matemáticas en el Colegio de Ciencias y Humanidades (2006) de la siguiente manera: Neevia docConverter 5.1 7 "la concepción de las Matemáticas conlleva una intención del para qué queremos enseñarla y cómo contribuye a la formación de un sujeto capaz de buscar y adquirir por si mismo nuevos conocimientos, además de analizar e interpretar el mundo que lo rodea de manera reflexiva, analítica, sistemática y constructiva. Posee un carácter dual: Es una ciencia y una herramienta. Como ciencia tiene un desarrollo que admite titubeos, conjeturas y aproximaciones, al igual que rigor, exactitud y formalidad, por ser el producto de una actividad humana que evoluciona, construye, organiza y sistematiza conocimientos, a partir de la necesidad de resolver problemas teóricos o prácticos. Como herramienta, constituye un poderoso instrumento que contribuye con técnicas, procedimientos, métodos y teorías a la obtención de conocimientos y sus aplicaciones en diversos campos del saber, tanto humanístico como científico y tecnológico. Manifiesta una gran unidad. No obstante la diversidad de ramas y especialidades en las que actualmente se divide, éstas presentan métodos, principios y estrategias comunes. Muchos de los conceptos y procedimientos de cualquiera de sus ramas, se vinculan, complementan o trabajan desde otro punto de vista a través de las otras partes que la integran.Contiene un conjunto de simbologías propias bien estructuradas, sujetas a reglas específicas (simbología numérica, geométrica, algebraica, por ejemplo) que permiten establecer representaciones de distinto nivel de generalidad sobre características, propiedades, relaciones, comportamientos, leyes, etc. Aspecto que contribuye a avanzar en su construcción como ciencia ya extender el potencial de sus aplicaciones." Neevia docConverter 5.1 8 También se pretende en el Colegio de Ciencias y Humanidades, generar el desarrollo de habilidades del pensamiento que posibiliten al alumno avanzar por su cuenta en la adquisición de otros conocimientos. Por lo que se propone en documento citado que en la práctica educativa se consideren los siguientes elementos: • "Introducir el estudio de los contenidos mediante el planteamiento de situaciones o problemas que no contemplen de inicio fuertes dificultades operatorias, de modo que la atención pueda centrarse en el concepto, el procedimiento o las características y propiedades que se van a estudiar. • Analizar los enunciados de los diferentes problemas planteados, de manera conjunta estudiante-profesor, con la finalidad de que el alumno adquiera paulatinamente esta habilidad y con el tiempo sea capaz de realizarla de manera independiente. • Proporcionar diversos ejemplos, con la intención de presentar numerosas oportunidades para que el alumno atienda el desarrollo conceptual, practique los procedimientos básicos y atienda la mecánica de los mismos a partir de ideas o estrategias unificadoras. • Promover la formación de significados de los conceptos y procedimientos, cuidando que éstos surjan como necesidades del análisis de situaciones o de la resolución de problemas, y se sistematicen y complementen finalmente con una actividad práctica de aplicación en diversos contextos. Las precisiones teóricas se establecerán cuando los alumnos dispongan de la experiencia y los ejemplos suficientes para garantizar su comprensión. • Propiciar sistemáticamente el tránsito tanto entre distintas formas de representación matemática, como entre éstas y la Neevia docConverter 5.1 9 expresión verbal. Enfatizar las conexiones entre diversos conceptos, procedimientos, métodos y ramas de la Matemática. • Fomentar el trabajo en equipos para la exploración de características, relaciones y propiedades tanto de conceptos como de procedimientos; la discusión razonada, y la comunicación oral y escrita de las observaciones o resultados encontrados." Con los enfoques descritos, se pretende que los alumnos con respecto al eje temático 1: enfocado al álgebra, como se indica en el documento de los Planes y Programas (2001) estarán capacitados para: • “Comprender y manejar los conceptos, expresiones y procedimientos algebraicos diversos. • Comprender e identificar algoritmos, así como relaciones entre ellos. .Describir e interpretar la información que proporciona la representación algebraica de un objeto matemático y vincular dicha información con otras representaciones matemáticas del mismo objeto. • Utilizar representaciones algebraicas en la resolución de problemas. • Apreciar las representaciones algebraicas como una manera eficaz de expresar características y propiedades generales, establecer o depurar procedimientos, así como favorecer la deducción de resultados. • Valorar al Álgebra como instrumento para el estudio de comportamientos, la construcción de modelos, el análisis de relaciones y la posibilidad de hacer predicciones." Una vez presentado el programa de las cuatro primeras asignaturas del Plan de Estudios del Colegio de Ciencias y Humanidades y su manera de concebir a las Matemáticas, a continuación se da una descripción breve de la población Neevia docConverter 5.1 10 estudiantil con la que se llevan a la práctica los programas de las asignaturas como el Plan de Estudios. 1.3 Características de la población estudiantil. La población estudiantil con la que se desarrolla e instrumenta el Plan de Estudios del Colegio de Ciencias y Humanidades, de acuerdo con los datos indicados en la revista Características Sociales-Escolares y Trayectoria de la generación 2005 (2005): "se conforma por jóvenes cuyas edades oscilan de 14 a 20 años y el 47.21% son del sexo masculino y el 52.79% del sexo femenino. Con relación al lugar donde viven los estudiantes se observa que 87.37% de los alumnos del plantel Naucalpan provienen del Estado de México. Alrededor del 48% de los estudiantes que acuden al los planteles Azcapotzalco, Oriente y Vallejo son también del Estado de México. Y de los estudiantes asignados al plantel Sur el 95.56% viven en el D. F. A partir de sondeos con los alumnos se ha podido determinar que sus familias están integradas por los padres y 2 o 3 hijos; que el nivel de escolaridad de los padres es del bachillerato o más; y que el ingreso económico familiar es mayor de 5 pero menor de 10 salarios mínimos. Sin embargo, es necesario señalar que también se presentan casos distintos en los que las familias están desintegradas, cuyos padres no tienen estudios mayores a la secundaria o que su ingreso es menor a los 5 o mayor de los 10 salarios mínimos. En promedio los alumnos dedican una o dos horas al estudio de los contenidos temáticos analizados en los procesos de enseñanza Neevia docConverter 5.1 11 aprendizaje que se desarrollaron en las aulas y dedican tres o más horas ver la televisión”. De acuerdo a la edad con la que los estudiantes que ingresan al Colegio psicológicamente se observa que están en la etapa de la adolescencia, la cual es una etapa vital en el ser humano debido a que en ella los individuos sufren transiciones tanto físicas como psicológicas así como periodos de crisis emocionales, como lo dice el psicólogo Lewin (1981), en Como es el Adolescente y Como Educarlo, G. Mayers Blair: “la adolescencia es, en realidad, una especie de “tierra de nadie”. El adolescente no es ya un niño ni tampoco un adulto y se encuentra preso en medio de un área donde se cruzan fuerzas y expectativas. El rol infantil está claramente estructurado. El niño sabe lo que puede y lo que no puede hacer. El adulto, por su parte comprende y se adapta bastante bien a su rol. El adolescente, por el contrario, se encuentra en una situación ambigua. Nunca acierta a conocer realmente su posición. Esta incertidumbre con respecto a su rol provoca muchos conflictos en el adolescente, le hace ser vacilante, hipersensible y en ocasiones inestable e imprevisible en su comportamiento.” Para Havighurst (1981),en el mismo libro anterior, existen diez tareas particularmente significativas en las cuales deben trabajar los jóvenes si desean alcanzar un rol positivo como adultos, éstas son: “1) lograr relaciones nuevas y más maduras con sus compañeros; 2) alcanzar un rol social masculino o femenino; 3) aceptar su propio físico y utilizar el cuerpo eficazmente; 4) alcanzar independencia emocional de los padres y de otros adultos; 5) obtener independencia económica; 6) elegir y prepararse para una ocupación, 7) prepararse para el matrimonio y la vida en familia; 8) desarrollar las capacidades intelectuales y los conceptos necesarios para la vida de competencia civil; 9) desear i obtener un comportamiento socialmente responsable y Neevia docConverter 5.1 12 10) formar una tabla de valores y un sistema ético para guiar la acción”. Se puede decir que las instituciones educativas tienen una gran responsabilidad en la formación del carácter de los adolescentes y en contribuir para que su concepción de la vida sea compatible con una filosofía que les permita desarrollar una personalidad estable y un sentido de seguridad emocional. Como docentes debemos reflexionar y preguntarnos acerca del comportamiento de nuestrosalumnos y percatarnos de las necesidades que ellos están tratando de satisfacer y tratar de ayudarlos. Al respecto en el Colegio de Ciencias y Humanidades se han tomado medidas en el Departamento de Psicopedagogía, desarrollando pláticas y orientación tanto para los alumnos como para sus padres. En cuanto a los aspectos cognitivos e intelectuales de los alumnos en esta edad, será tratado en el capítulo 2 de este trabajo. Neevia docConverter 5.1 13 CAPITULO 2 MARCO CONCEPTUAL Neevia docConverter 5.1 14 2.1 Planteamiento del problema. Al revisar e implementar los programas de las asignaturas de Matemáticas I a IV en el Plan de Estudios Actualizado del año 2001, se originó la necesidad de contar con materiales didácticos que se apegaran a los nuevos contenidos de dichas asignaturas. En este capítulo se presenta el conjunto de elementos que se consideran importantes para la elaboración de estos materiales, a través de la propuesta de enseñanza para las Ecuaciones lineales en una incógnita. 2.2 El currículo como guía Las instituciones educativas para la elaboración de sus planes de estudio parten de un currículo, como lo define Contreras (1991): "un currículum supone siempre, de forma explícita o tácita, una respuesta a las preguntas ¿qué enseñar, cómo y por qué? Cuando un profesor asume una propuesta curricular, ya sea de buen grado o no, ya sea de creación propia o ajena, está asumiendo una forma de responder a las exigencias de su trabajo, esto es, una forma de resolver lo que debe hacer en clase con los alumnos." Por lo tanto debe considerarse al currículo como la guía del quehacer educativo de los profesores ya que éste determina su labor docente, como lo dice el mismo autor: "Es en este sentido en el que digo que el currículum es la herramienta de trabajo de un oficio que no se realiza sólo por la capacidad de disponer de Neevia docConverter 5.1 15 instrumental con el que operar, sino también con la capacidad de tener respuestas a preguntas. Por eso mismo, podemos hablar también del currículum como del problema profesional con el que se encuentran todos los profesores. En definitiva, lo que uno anda buscando siempre, como si fuera la piedra filosofal, es aquella manera de plantearse la acción de enseñanza que contenga todas aquellas virtudes educativas que le pedimos a la práctica de nuestro trabajo. " Estas ideas están enlazadas con la intención del Colegio de Ciencias y Humanidades en lo que se refiere a lograr que los egresados del ciclo bachillerato obtengan un conocimiento en el área de las Matemáticas que les sea útil, como lo dice Contreras (1991): "Cómo conseguir que lo que se aprende en la escuela tenga un valor para los alumnos más allá de las paredes del aula. Qué contextos de relación en el aula hacen posible que aprender sea una actividad con un orden manejable, pero no aburrido. Qué actividades pueden tener la capacidad de intrigar al alumno y de enseñarle a la vez algo valioso. Todos éstos son problemas educativos con los que siempre se enfrenta un profesor, y suelen ser también algo a lo que trata de responder, con mayor o menor fortuna, todo proyecto curricular." 2.3 Recursos del profesor para su trabajo en el aula. Para poder desarrollar el currículo es necesario que el profesor cuente con recursos didácticos, entre ellos están: el aula; pizarrón; los recursos tecnológicos: como la calculadora, la computadora; la bibliografía recomendada en el Programa de Estudios, este trabajo nos referimos a la asignatura de Matemáticas I. (p 17) Neevia docConverter 5.1 16 Al revisar los textos indicados en la bibliografía se observa que: a) aparecen textos en los cuales existen discrepancias en el orden e importancia de los temas tratados, además suelen tener temas no considerados o ausencia de ciertos contenidos en el programa de estudios del Colegio, etc. También debe considerarse que estos textos en muchas ocasiones atienden a necesidades de otra cultura y de otro desarrollo social. b) no aparecen publicaciones elaboradas por profesores del Colegio Las publicaciones elaboradas por los profesores con las que cuenta (o debería de contar) el profesor, son un recurso importante para el trabajo del docente en el aula. como lo señala Martínez (1991): ”los profesores y alumnos dependen en gran medida, para el desarrollo de su actividad en las aulas, de un conjunto organizado de materiales que en la mayoría de los casos se diferencian por «áreas» curriculares y que incluyen normalmente una relación de objetivos que se quieren conseguir, el contenido temático de la disciplina o área de conocimiento, las actividades apropiadas del profesor y de los alumnos, así como las respuestas correctas que éstos deben producir, e incluso algunas pruebas de evaluación sobre los productos del aprendizaje. Tales materiales constituyen preelaboraciones de la práctica de la enseñanza, que facilitan y simplifican la tarea docente." Ante esta situación existen dos alternativas para poder contar con materiales educativos: 1) que los elaboren las compañías editoriales; 2) que los elaboren profesores de la propia institución. Neevia docConverter 5.1 17 En el caso de la primera opción conduce de manera intrínseca a lo siguiente: si una editorial o empresa externa se encargara de la elaboración de materiales curriculares traería como consecuencia que los objetivos, procesos y criterios de evaluación que contemplan un determinado conjunto de materiales serían definidos por personas ajenas a la institución. Es importante hacer notar el hecho de que las escuelas son un importante mercado lucrativo, los materiales curriculares constituyen un fuerte volumen de capital que genera importantes beneficios. Consecuentemente, ello produce comportamientos empresariales regidos por la lógica del beneficio: publicidad, creación de necesidades donde no las hay, encarecimiento, caducidad, burocratización y centralización de recambios y adaptaciones, agresividad comercial, etc. Y, obviamente, la homologación de los elementos y la forma de un producto según la lógica del beneficio. En el caso de la segunda opción es necesario resaltar la idea de que el material elaborado por profesores de la misma institución tendrían como bases: el conocimiento y experiencia de los profesores. Con ello dichos materiales estarían estructurados de acuerdo con el señalamiento de los programas como: los temas más significativos, distribución y el tiempo en el que es posible abordarlos, conocimiento de los alumnos y de la metodología de enseñanza en el Colegio. De esta manera los materiales serían más cercanos a la realidad que los profesores viven en el aula. 2.4 Los materiales didácticos y la enseñanza. Se entiende por materiales didácticos en el medio educativo, como lo menciona Martínez (1991): Neevia docConverter 5.1 18 “cualquier instrumento u objeto que pueda servir como recurso para que, mediante su uso se ofrezcan oportunidades de aprender algo, o bien con su uso se intervenga en el desarrollo de alguna función de la enseñanza”. Es decir, los materiales comunican contenidos para su aprendizaje y pueden servir para estimular y dirigir el proceso de enseñanza-aprendizaje, total o parcialmente. Así, por ejemplo, el material sirve no sólo para transmitir conceptos, ideas, etcétera, sino también para motivar el interés del alumno, guiarle en un determinado proceso de pasos a seguir, facilitarle la sensación de que progresa, ejercitarle en unas destrezas, etc. Los materiales también comunican potencialmente cultura y formas de conectar con ella; inciden en el contenido y en el proceso pedagógico mediante lo que se comunica. Para expresar en conjunto esta idea se recurrirá al señalamiento que hace al respecto Sacristán (1991):"...consideramos que en la selección, uso y papel dominantes desempeñados por los materiales están implicadas las formas de entender la comunicación cultural, hábitos profesionales individuales y colectivos de los profesores, hábitos de consumo, intenciones explícitas y ocultas de controlar el contenido de la escolaridad y mecanismos económicos." Neevia docConverter 5.1 19 2.5 Las características de los materiales. Santos (1991) considera las siguientes características que deben cumplir los materiales didácticos: • “Que permitan al alumno tomar decisiones razonables respecto a cómo utilizarlos y ver las consecuencias de su elección. • Que permitan desempeñar un papel activo al alumno: investigar, exponer, observar, entrevistar, participar en simulaciones, etc. • Que permitan al alumno o le estimulen a comprometerse en la investigación de las ideas, en las aplicaciones de procesos intelectuales o en problemas personales y sociales. • Que implique al alumno con la realidad: tocando, manipulando, aplicando, examinando, recogiendo objetos y materiales. • Que puedan ser utilizados por los alumnos de diversos niveles de capacidad y con intereses distintos, propiciando tareas como imaginar, comparar, clasificar o resumir. • Que estimulen a los estudiantes a examinar ideas o la aplicación de procesos intelectuales en nuevas situaciones, contextos o materias. • Que exijan que los estudiantes examinen temas o aspectos en los que no se detiene un ciudadano normalmente y que son ignorados por los medios de comunicación: sexo, religión, guerra, paz; etc. Neevia docConverter 5.1 20 • Que obliguen a aceptar cierto riesgo, fracaso y crítica; que pueda suponer salirse de caminos trillados y aprobados socialmente. • Que exija que los estudiantes escriban de nuevo, revisen y perfeccionen sus esfuerzos iniciales. • Que comprometan a los estudiantes en la aplicación y dominio de reglas significativas, normas o disciplinas, controlando lo hecho y sometiéndolo a análisis de estilo y sintaxis. • Que den la oportunidad a los estudiantes de planificar con otros y participar en su desarrollo y resultados. • Que permitan la acogida de los intereses de los alumnos para que se comprometan de forma personal." 2.6 Los materiales como herramienta de trabajo para el profesor. ¿Qué se pretende lograr con los materiales didácticos? Esta pregunta tiene la siguiente respuesta: que el profesor tenga una guía en donde se le brinden una serie de elementos para poder abordar algún tema en específico. Algunos investigadores sobre esto han realizado una clasificación de los mismos, como la realizada por Santos (1991): "Unos tienen un carácter globalizados, articulante y orientativo de todo el proceso (materiales curriculares, libros de texto, por ejemplo) y otros son elementos vicarios, de carácter auxiliar (ordenadores, material de laboratorio, retroproyectores, diapositivas, etc.) Los materiales no son un fin en sí mismos, por lo que ya desde aquí estamos refiriéndonos aún criterio de valoración que no se encuentra exclusivamente en su calidad sino en el modelo de enseñanza que se persigue, en la finalidad a la que se los destina, en el modo de utilizarlos y en las repercusiones que su uso Neevia docConverter 5.1 21 conlleva. En definitiva, solamente su uso, puesto al servicio de un proceso de enseñanza/aprendizaje y analizado desde una concepción determinadas de éste, permitirá entender si resultan útiles, estériles o incluso, perjudiciales." 2.7 Evaluación de los materiales. Es importante que cuando se elaboren materiales, sea posible realizar una evaluación de ellos, ya que esto permitiría realizar los ajustes necesarios para su mejoramiento. Puede ser que los materiales no sean auxiliadores eficaces en el proceso de enseñanza-aprendizaje, ya sea porque el profesor haga una utilización mecánica de ellos, o porque los materiales resulten ininteligibles para los alumnos. Más aún, puede ser que un uso excesivamente servil del material impida una dinámica viva y reflexiva por parte del profesor como animador del proceso de enseñanza- aprendizaje. Por lo anterior surge la necesidad de realizar una evaluación de los materiales asentada en una pluralidad de recolección de evidencias y firmemente arraigada en cuestiones de valor. Es necesario indagar, sobre todo en aquello que nos permita determinar si los materiales pueden convertirse en los peores y que no hay materiales en si mismos didácticos. Todo depende de la concepción que los sustente, de la intención con que se utilicen y de las condiciones de dicho uso. Neevia docConverter 5.1 22 En este sentido es necesario precisar que se comparte el punto de vista manifestado por Santos (1991), con respecto a que la evaluación de un material se realice mediante los siguientes criterios: "- Observar cómo esos materiales orientan la práctica, cómo ayudan al profesor a ponerla en cuestión, cómo potencian una serie de actividades y de estrategias de pensamiento y de acción, cómo favorecen la discusión..., será un camino que permita recoger datos significativos y relevantes para la cuestión. -Preguntar a los protagonistas (profesores y alumnos sobre todo, y también padres) qué valor atribuyen a los materiales, qué facilidades o dificultades encuentran en su uso, qué aspectos potencian y cuáles atrofian..., será otro sendero que nos lleve a buen fin. -Contrastar la utilización de unos materiales con la de otros, sean éstos de carácter descendente o ascendente (llamo ascendentes a los que han sido elaborados por los profesores y por los alumnos, frente a los que tienen el marchamo de la aprobación legal) ayudará a conocer las particularidades de ambos, si se somete a discusión ya un análisis compartido sus virtualidades didácticas." 2.8 Teorías del aprendizaje. A continuación se mencionan de una forma no muy extensa dos teorías del aprendizaje que se han desarrollado con el fin de explicar como aprenden las personas. Empezaremos por el conductismo, que tiene como máximos representantes a: Pavlov; Watson; Skinner y Thorndike, su teoría tiene como base la observación de Neevia docConverter 5.1 23 la conducta deseada; sin considerar los procesos internos que realiza la mente para lograr dicha conducta. El conductismo establece que los sujetos aprenden si se les presentan reforzamientos adecuados para adquirir un aprendizaje previamente establecido como un objetivo, como lo señala Sacristán (2005): “Dos son los supuestos fundamentales en que se asientan las diferentes técnicas y procedimientos didácticos del conductismo: por una parte, la consideración del aprendizaje como un proceso ciego y mecánico de asociación de estímulos, respuestas y recompensas; por otro, la creencia en el poder absoluto de los reforzadores siempre que se apliquen adecuadamente sobre unidades simples de conducta” Visto de esta manera según Cabanne (2006) en el conductismo: ”el conocimiento es una acumulación de unidades o piezas aisladas, de tal modo que su almacenamiento o acumulación se toma como indicativo del nivel de conocimiento. Es lo que se llama el saber enciclopédico, que justifica un modelo de enseñanza basado en la asociación y fijación de ideas, gracias a la repetición” En esta teoría no existe diferencia entre aprendizaje y memorización, ya que la memoria es la que se encarga de fijar el conocimiento. La enseñanza consiste n vaciar el conocimiento en la mente de los estudiantes, para luego, con la ejercitación fijarlos en la memoria. Neevia docConverter 5.1 24 Para el desarrollo de la enseñanza, se parte de que todos los estudiantes tienen la misma capacidad para memorizar, y si el profesor expone con claridad, todos pueden aprender al mismo ritmo. El papel que juega el profesor en estetipo de enseñanza lo define Cabanne (2006); de la siguiente manera: “El profesor es el transmisor que vierte el conocimiento, establecido en el programa y desarrollado en el libro de texto, en la mente de los niños (como si fuera un papel en blanco). Debe conseguir que el niño atienda, controlar el tiempo de trabajo y los ejercicios que hace decidir cuando debe pasar a la tarea siguiente. Este paso debe ser visto como un avance, un objetivo a conseguir, y lograrlo será una recompensa para el niño y hará que se sienta satisfecho. Por todo esto la clase se desarrolla magistralmente, reproduciendo el libro con el mayor de los detalles y en forma clara” La evaluación en esta teoría se basa en el saber observable, se debe tener éxito en las respuestas estipuladas y no se toma en cuenta el camino seguido. Lo que cuenta es que se conteste correctamente sin importar si se entiende lo que se esta haciendo. Por lo tanto la evaluación se vuelve sencilla, ya sólo se cuentan los aciertos. Para el profesor los errores indican, falta de atención; desinterés; falta de estudio, y no son motivo de reflexión para su reflexión ni para reencausar el aprendizaje. Neevia docConverter 5.1 25 Respecto a la enseñanza de las Matemáticas, aprenderlas significa aprender y practicar “recetas”, dictadas por el profesor. Es secundario el papel que juega la comprensión y si el alumno no responde con rapidez a los ejercicios, significa que tiene un aprendizaje muy lento”. Por otro lado se tienen las teorías cognitivas, por un lado tenemos la teoría constructiva de Jean Piaget y por el otro a la teoría cognitiva de Ausubel, estas teorías proporcionan elementos que auxilian y fundamentan el aprendizaje de las Matemáticas como se desea desarrollar en el Colegio de Ciencias y Humanidades, desde un entorno en el que los alumnos pueden investigar, descubrir, construir una comprensión gracias a su esfuerzo, asegurando con ello un proceso de construcción esencial para el aprendizaje. Estas teorías se explican brevemente a continuación: Según Piaget (1997) se dan cuatro etapas principales en el desarrollo del conocimiento humano a saber: “Primero está la etapa sensoriomotora, que va desde el nacimiento hasta aproximadamente los dos años, es aquí donde el bebé está adquiriendo aptitudes y se esta adaptando al ambiente en una forma conductual directa, estas adaptaciones no van acompañadas de representaciones mentales. Etapa preoperacional, que va de desde los dos años hasta los siete años, es la etapa durante la cual el niño desarrolla un lenguaje, pero todavía no es capaz de llevar operaciones concretas. Etapa de las operaciones concretas, desde los siete años a los 12 años, para Piaget, esta etapa es decisiva dentro del desarrollo mental, en ella, aparecen nuevas formas de organización mental, que rematan las Neevia docConverter 5.1 26 construcciones esbozadas en la etapa anterior. Al mismo tiempo se inicia una serie ininterrumpida de construcciones nuevas. La cuarta etapa, que es la que nos debe interesar por la edad de nuestros estudiantes, es la del pensamiento formal. Es en este momento cuando el individuo aprende a formular hipótesis, cuando llega a ser capaz de un razonamiento deductivo y cuando puede emprender un razonamiento causal y dar explicaciones científicas de los sucesos. La diferencia entre esta etapa y la anterior radica en que el adolescente puede prestar atención tanto a la forma como al contenido de un argumento, de un experimento, de un silogismo o de una proposición. En esta etapa el adolescente ya puede manejar sus aspectos estructurales, es decir; puede razonar acerca de su propio razonamiento”. Por su parte Ausubel, en Díaz (1998), Estrategias Docentes para un Aprendizaje Significativo, editorial Mc Graw Hill, señala que no todos los tipos de aprendizaje son iguales, como se había señalado en el conductismo, sino que en el aula ocurren diferentes tipos de aprendizaje, mismos que ubica en dos dimensiones posibles del mismo: 1. “la que se refiere al modo en que se adquiere el conocimiento: en esta primer dimensión encontramos dos tipos de aprendizaje posibles: por recepción y por descubrimiento. 2. la relativa a la forma en que el conocimiento es subsecuentemente incorporado en la estructura de conocimientos o estructura cognitiva del aprendiz: en esta segunda dimensión encontramos las modalidades por repetición y significativo. Neevia docConverter 5.1 27 La interacción de estas dos dimensiones se traduce en las denominadas situaciones del aprendizaje escolar: aprendizaje por recepción repetitiva, por descubrimiento repetitivo, por recepción significativa, o por descubrimiento significativo”. En el siguiente cuadro se sintetiza las ideas de Ausubel acerca de las situaciones anteriores: Primera dimensión: modo en que se adquiere la información Recepción • El contenido se presenta en su forma final. • El alumno debe internalizarlo en su estructura cognitiva. • No es sinónimo de memorización. • Propio de etapas avanzadas del desarrollo cognitivo en la forma de aprendizaje verbal hipotético sin referentes concretos (pensamiento formal). • Útil en campos establecidos del Descubrimiento • El contenido principal a ser aprendido no se da, el alumno tiene que descubrirlo. • Propio de la formación de conceptos y solución de problemas. • Puede ser significativo o repetitivo. • Propio de las etapas iniciales del desarrollo cognitivo en el aprendizaje de conceptos y proposiciones. Neevia docConverter 5.1 28 conocimiento. • Ejemplo: se pide al alumno que estudie el fenómeno de la Difracción, en su libro de texto de Física. • Útil en campos de conocimiento donde no hay respuestas unívocas. • Ejemplo: el alumno, a partir de una serie de actividades experimentales induce los principios que subyacen al fenómeno de la combustión. Segunda dimensión: forma en que el estructura cognitiva del alumno Conocimiento se incorpora en la Significativo • la información nueva se relaciona con la ya existente en la estructura cognitiva de forma sustantiva, no arbitraria ni al pie de la letra. • El alumno debe tener una disposición o actitud favorable para extraer el significado. • El alumno posee los conocimientos previos pertinentes. • Se puede construir una red conceptual. Repetitivo • consta de asociaciones arbitrarias, al pie de la letra. • El alumno manifiesta una actitud de memorizar la información. • El alumno no tiene conocimientos previos pertinentes. • Se puede construir una plataforma o base de conocimientos factuales. • Se establece una relación arbitraria con la estructura cognitiva. Neevia docConverter 5.1 29 • Condiciones: material con significado lógico, alumno con significación psicológica. • Puede promoverse mediante estrategias apropiadas, por ejemplo, organizadores anticipados y mapas conceptuales. • Ejemplo: aprendizaje mecánico de símbolos, algoritmos, etc. (cuadro tomado de Díaz (1998)) Para Ausubel, en el mismo libro, establece que: “la esencia del aprendizaje significativo reside en que las ideas expresadas simbólicamente son relacionadas de modo no arbitraria, sino sustancial con lo que el alumno ya sabe. El material que aprende es potencialmente significativo para él” Así se puede decir que la clave para que exista un aprendizaje significativo está en la vinculación entre las nuevas ideas y conceptos con el bagaje cognitivo que ya tiene el individuo. Ausubel, en libro indicado anteriormente, distingue la significatividad de un material de aprendizaje: § “significatividad lógica, coherencia en la estructura interna del material, secuencia lógica en los procesos y Neevia docConverter 5.1 30 consecuencia en las relaciones entre sus elementos componentes.§ Significatividad psicológica, que sus contenidos sean comprensibles desde la estructura cognitiva que posee el sujeto. § Disposición positiva del individuo respecto al aprendizaje, se refiere al componente motivacional que debe estar presente en todo aprendizaje”. De acuerdo a Díaz (1998) para que se pueda producir un aprendizaje matemático de manera significativa; según la teoría de Ausubel, es imprescindible: • “Incorporar los nuevos contenidos a las redes de significados ya construidos por el alumno. • Presentar el contenido matemático en su estructura interna, de forma clara y coherente. • Que el alumno posea una actitud positiva hacia la matemática”. De acuerdo Sacristán (1997) con estas teorías cognitivas, se pueden dar las siguientes conclusiones que deben orientar la intervención didáctica del proceso de enseñanza-aprendizaje: a) el conocimiento y comportamiento son el resultado de procesos de construcción subjetiva en los intercambios cotidianos con el medio circundante. Los sujetos construyen sus esquemas de pensamiento y Neevia docConverter 5.1 31 acción, sobre los esquemas anteriormente elaborados. Los procesos educativos pueden concebirse como procesos de comunicación que potencian los intercambios del individuo con el medio físico y psicosocial que rodea al sujeto. b) La significación que para el desarrollo de las capacidades cognitivas tiene la actividad de los alumnos, desde las actividades sensomotrices de discriminación y manipulación de objetos, hasta las operaciones complejas. c) el espacio central que ocupa el lenguaje como instrumento insustituible de las operaciones más complejas. La carencia de un desarrollo satisfactorio de este instrumento impide el desarrollo de dichas operaciones complejas. d) La importancia del conflicto cognitivo para provocar el desarrollo de los alumnos. El progreso requiere el conflicto cognitivo, la percepción de la discrepancia entre sus esquemas y la realidad o las representaciones subjetivas de la realidad elaboradas por los demás. e) La significación de la cooperación para el desarrollo de las estructuras cognitivas. Los intercambios de opiniones, la comunicación de diferentes puntos de vista es una condición necesaria para superar el egocentrismo del conocimiento infantil y permitir la descentralización que exige la conquista de la “objetividad”. En este sentido, corresponde al profesor promover situaciones didácticas que propicien en los alumnos aprendizajes significativos ya sea por recepción o por descubrimiento. Neevia docConverter 5.1 32 La evaluación en esta teoría se debe basar en la observación de los procesos y las formas de llegar al resultado, esto hace que la evaluación no sea tan sencilla, ya que también se debe tomar en cuenta las actitudes que tiene el estudiante ante el conocimiento que se le presenta. 2.9 Método de enseñanza Vistas algunas teorías del aprendizaje, ahora se hablará de un método de la enseñanza que se considera apegado a los propósitos del Colegio de Ciencias y Humanidades. Como se dijo anteriormente en el Colegio de Ciencias y Humanidades se pretende aplicar el principio de aprender a aprender, lo cual implica que el alumno elimine lo más posible su dependencia del profesor, para lograr esto, se propone en este trabajo el Método Activo, desarrollado por Gutiérrez (1990), el cual señala: “A partir de los años sesentas y los años setentas, y con una fuerza expansiva cada vez mayor, se ha iniciado en todos los niveles educativos el llamado método activo”. Este autor, establece los siguientes principios en los cuales se basa dicho método: • “A. El principio del dinamismo: ya no se trata de dar conocimientos, sino de facilitar el aprendizaje, la asimilación de datos, actitudes y valores, el ejercicio de las operaciones mentales, de la responsabilidad y de la comunicación interpersonal. Neevia docConverter 5.1 33 • B. El principio del valor: el principio axiológico de la educación ( asumido por completo en la metodología activa) parte del valor intrínseco del educando como persona, deriva una actitud de respeto, aceptación y confianza en el educador, el cual orienta su actividad en función del incremento de ese valor del estudiante, propone motivaciones intrínsecas y organiza sesiones de autoevaluación. • C. Principio de la libertad: el método activo crea situaciones que propician el ejercicio de la responsabilidad del estudiante. La liberación de los estudiantes hace referencia a la supresión de los controles aversivos. Siempre es factible, y a veces indispensable, si efectivamente se quiere la maduración del estudiante. • D. Principio de la comunicación interpersonal: el método activo propicia el diálogo, el trabajo en equipo y la atención a los aspectos afectivos de las personas”. Como puede observarse este método aplica las teorías cognitivas e invita a que el alumno este en actividad constante y en comunicación con sus compañeros. Para lograr esto en clase, es necesario como lo marca el programa de estudios del Colegio de Ciencias y Humanidades que las clases se desarrollen en forma de taller, pero ¿en qué consiste el taller?, para contestar esta pregunta podemos tomar a Hurtado (1995), en Memorias del VI Simposio Internacional en Educación Matemática, editorial Iberoamérica, México, 1995: “Es una forma de trabajo a establecer dentro del aula, en la que lo fundamental es el hacer significativo, individual y colectivo del estudiante y la confrontación de sus elaboraciones. Hacer orientado por el maestro con el propósito de que a partir de él, los estudiantes construyan o reelaboren conocimientos matemáticos, socialmente aceptados y exigidos. Neevia docConverter 5.1 34 • Para el estudiante, el taller es un espacio de transformación intelectual donde con la orientación del maestro aprende a partir del trabajo y reflexión personal y colectiva, actividades y experiencias cotidianas, textos y documentos y en la confrontación y contrastación crítica de la propia organización de sus saberes con la organización de los saberes de los demás. • Para el maestro, el taller es su laboratorio de experimentación didáctica, donde la observación de las situaciones que se dan en el aula y la reflexión sobre las mismas, le permite aprender acerca de: como sus estudiantes construyen sus conocimientos, cómo interpretan sugerencias, observaciones y órdenes; qué nivel de de comprensión tienen y cómo reelaboran las nociones matemáticas, cómo se aproximan a otras nociones, cómo verbalizan sus pensamientos y qué niveles de comprensión van logrando durante el proceso” . Según la misma autora una de las actividades exigidas al maestro para el taller es: “Seleccionar y adecuar el material teórico complemento de las actividades de taller, material que incluye: textos escolares que traten el tema, notas de clase elaboradas por el maestro etc.”. Y para el alumno sugiere: “Realizar las actividades propuestas por el maestro, acordadas con el grupo o que considere necesarias para su aprendizaje, favoreciendo la participación de cada integrante y la efectividad en el trabajo”. Neevia docConverter 5.1 35 Con estas premisas en el siguiente capitulo se presenta la propuesta didáctica para la enseñanza de las ecuaciones lineales en una incógnita. Neevia docConverter 5.1 34 CAPÍTULO 3 LA PROPUESTA DE ENSEÑANZA Neevia docConverter 5.1 35 3.1 Propuesta de enseñanza. La propuesta de enseñanza sobre las ecuaciones lineales en una incógnita, que a continuación se presenta consta dos materiales: un material que sirve como apuntes tanto para el profesor como para los alumnos y un cuaderno de trabajo para el alumno, que le permite practicar los contenidos de la unidad. La unidad sobre laque se va trabajar corresponde a la unidad 3 del Programa de Estudios Actualizados (2001); de la asignatura de Matemáticas I en el que se establece: “las unidades que se trabajan en este curso, corresponden fundamentalmente al eje 1: Álgebra, pero sin descuidar la perspectiva de que ésta sirve de sustento y está relacionada con conceptos y procedimientos de los otros ejes temáticos, eje 2: Geometría Euclidiana, eje 3: Trigonometría, eje 4: Geometría Analítica y eje 5: Funciones y Plano Cartesiano”. Así en el primer semestre de Matemáticas I se inicia con el estudio de los Números y operaciones básicas, que permite favorecer el tránsito de la aritmética al álgebra, y en esta unidad también se da inicio hacia algunas estrategias de resolución de problemas. En la unidad 2 se estudia la Variación directamente proporcional y se da inicio al estudio del concepto de función; con la función lineal. Neevia docConverter 5.1 36 En la unidad 3 se estudian las Ecuaciones lineales en una incógnita, en la cual el tratamiento de los contenidos, más que la memorización de un algoritmo, interesa que el alumno perciba la necesidad de contar con un camino más eficiente para resolver o representar cierto tipo de problemas, que es la representación por medio de una ecuación. En este sentido es importante que el alumno comprenda la riqueza de la estrategia algebraica que le permite establecer relaciones entre cantidades conocidas y desconocidas. También se debe observar a la ecuación lineal en una incógnita como un caso particular de las funciones lineales. Más que la repetición interminable de ejercicios, se pretende que el alumno analice la estructura básica de ellos y vea cómo pasar a la comprensión de una situación nueva desde otra que ya conoce. Posteriormente en la siguiente unidad 4 se estudia las Ecuaciones cuadráticas. Y en la unidad 5 se estudian Los sistemas de ecuaciones de 2 x 2. Por otra parte en la unidad: Solución de Sistemas de Ecuaciones, en el curso de Matemáticas III y en la unidad: Funciones Algebraicas, que incluye la temática sobre Ecuaciones de grado superior a dos, en el curso de Matemáticas IV, se consolida el estudio de las ecuaciones. Neevia docConverter 5.1 37 En estas unidades de dichos cursos, se integran conceptos y procedimientos algebraicos que el alumno ha venido asimilando en los cursos de Matemáticas I y Matemáticas II, tanto en el manejo de expresiones algebraicas, del plano cartesiano, como en el estudio de relaciones numéricas entre objetos geométricos. 3.2 Propósito, aprendizajes y contenidos que debe cumplir la propuesta. La propuesta de enseñanza de las Ecuaciones lineales en una incógnita debe posibilitar cumplir el propósito establecidos para esta unidad. Es decir, el material elaborado debe, como se señala en el Programa de Estudio de la asignatura de Matemáticas I, para la Unidad 3: “Incrementar la capacidad del alumno para plantear problemas que conducen a ecuaciones lineales en una incógnita y su resolución por métodos algebraicos. Estudiar la noción de ecuación desde diversas perspectivas. Manejar su relación con las funciones lineales. Avanzar en el manejo del lenguaje algebraico.” El conjunto de aprendizajes establecidos en el programa de estudios es: • “Interpreta la expresión verbal o escrita de un problema y expresa la relación entre datos e incógnita por medio de la ecuación lineal correspondiente. Neevia docConverter 5.1 38 • Interpreta en el contexto del problema, el significado de la solución encontrada, en particular cuando se trata de números negativos o fracciones. • Redacta el contexto de una situación que corresponde a un modelo expresado por medio de una ecuación lineal con una incógnita, o bien, incorpora los cambios pertinentes en la redacción de una situación dada, al introducir modificaciones en el modelo que la representa. • Relaciona o reduce un problema dado con otro que ya ha resuelto o que resulta más sencillo de trabajar. Con relación a los conocimientos y destrezas propios de la temática de la unidad, el alumno. - Comprende que las ecuaciones lineales en una incógnita, son un caso especial de igualdad entre expresiones algebraicas. - Maneja con soltura la prioridad de las operaciones y el significado del uso de paréntesis para modificar dicha prioridad. - Resuelve ecuaciones lineales en una incógnita a través de los procedimientos siguientes: a) operaciones con ambos miembros de la igualdad, b) transportación de términos. - Reduce por medio de operaciones y propiedades válidas, una ecuación lineal a otra más simple de resolver. - Observa que cualquier forma que adopte una ecuación lineal, desde la más simple hasta las que involucran expresiones racionales, siempre puede reducirse, al simplificar términos semejantes o Neevia docConverter 5.1 39 realizar las operaciones indicadas, a una ecuación de la forma ax + b = 0 y con ello, resolverse fácilmente. - Relaciona a las formas ax + b = 0 y ax + b = c de la ecuación lineal como casos particulares de la función lineal y = ax + b, correspondientes respectivamente a los valores específicos de y = 0 y y = c. es decir, identifica a la ecuación lineal como un caso particular de una función lineal. - A partir de la relación establecida en el punto anterior, asocia de manera adecuada, la solución de una ecuación de la forma ax + b = 0, con la abscisa del punto en donde la gráfica de la función y = ax + b, corta al eje x. - Interpreta el hecho de que las ecuaciones lineales expresan una condición que debe satisfacer un valor buscado, como lo que permite modelar diversas situaciones”. Los contenidos temáticos establecidos en el programa de estudios son: - “Problemas que dan lugar a ecuaciones lineales en una incógnita. Su resolución por métodos informales. - Ecuaciones lineales en una incógnita, como: - un caso especial de una igualdad entre expresiones algebraicas - una condición que debe satisfacer un número buscado. - un caso particular de una función lineal. Neevia docConverter 5.1 40 - Resolución de ecuaciones lineales en una incógnita, por métodos algebraicos: - operar con ambos miembros de la igualdad. - Resolución de ecuaciones de los siguientes tipos: - bax = - cbax =+ - dcbxax =++ - )()( dxcbxa +=+ - d c b ax = - e dx c b ax =+ - ( ) ))((2 dxcxbx ++=+ - Interpretación gráfica de la solución de una ecuación lineal en una incógnita. - Planteamiento y resolución de problemas de diversos contextos que dan lugar a ecuaciones lineales en una incógnita”. En el diseño de propuesta de enseñanza de las ecuaciones lineales en una incógnita, se debe considerar el tiempo de 15 horas, que se marca en el Programa de Estudios de la asignatura, para el desarrollo de la unidad. Neevia docConverter 5.1 41 3.3 Consideraciones sobre la propuesta de enseñanza para las ecuaciones lineales con una incógnita. Con el estudio de las Ecuaciones lineales en una incógnita, se continúa con el proceso de tránsito de la aritmética y de la transformación algebraica de situaciones problemáticas a una expresión algebraica, iniciado desde las unidades 1 y 2 del mismo curso. Para realizar estas tareas se puede considerar lo que manifiesta Duval (1993): “Se puede observar en todos los niveles un encasillamiento de los registros de representación en la gran mayoría de los alumnos. Estos no reconocen al mismo objeto a través de las representaciones que se dan de él en los sistemas semióticos diferentes: la escritura algebraica de una relación y su representación gráfica; la escritura numérica de una razón y su representación geométrica sobre una recta del plano; el enunciado de una fórmula en español y su escrituraen forma literal; la descripción de una situación y su planteamiento en una ecuación,… Este encasillamiento subsiste aún después de una enseñanza sobre los contenidos matemáticos que ha utilizado frecuentemente esos registros diferentes. Naturalmente, la ausencia de coordinación no impide toda la comprensión. Pero esta comprensión, limitada al contexto semiótico de un solo registro, apenas favorece las transferencias y los aprendizajes ulteriores: los conocimientos adquiridos mediante ella se pueden movilizar poco o nada Neevia docConverter 5.1 42 hacia todas las situaciones donde deberían realmente ser utilizadas. En definitiva, esta comprensión mono-registro conduce a un trabajo a ciegas, sin posibilidades de control del sentido de lo que se hace”. Así que es importante presentar al alumno una propuesta de enseñanza, con los señalamientos que da Cabanne (2006): “es importante en el estudio del álgebra retrazar las técnicas formales por procedimientos más informales, hasta que los procesos sean identificables en distintos contextos. Hay muchos estudios realizados en enseñanza-aprendizaje del álgebra que muestran que los alumnos pueden desarrollar aspectos estructurales, si se les hace vivir experiencias que incluyan: propiedades de campo, tanto en ambiente aritmética como algebraico; el registro de generalizaciones numéricas, utilizando notación no-ambigua; la resolución de problemas que contengan datos literales y la manipulación de parámetros de ecuaciones funcionales con ayuda de computadoras”. Considerando los criterios establecidos en las líneas anteriores a continuación se presenta la propuesta de enseñanza: Neevia docConverter 5.1 43 3.4 La propuesta de enseñanza UNIDAD 3 ECUACIONES LINEALES EN UNA INCÓGNITA Neevia docConverter 5.1 44 Tiempo aproximado: 2 horas I. Problemas que dan lugar a ecuaciones lineales en una incógnita. El objetivo de los siguientes ejemplos es introducir a los estudiantes hacia la representación de enunciados mediante una expresión algebraica: Ejemplo 1 El edificio de una empresa que consta de 3 pisos. Se sabe que hay 96 empleados en la empresa. Si en el segundo piso hay el doble de los empleados que están en el primer piso y en el tercer piso sólo hay la mitad de empleados de los que tiene el segundo piso. ¿Cuál es la expresión algebraica que permita calcular el número total de empleados existentes en cada piso de la empresa? Solución: Si representamos como x al número de empleados que hay en el primer piso, entonces: En el Primer Piso hay x empleados En el Segundo Piso hay 2x empleados En el Tercer Piso hay x empleados La igualdad que se establece según el enunciado del problema es: x + 2x + x = 96 Neevia docConverter 5.1 45 Ejemplo 2 Tres máquinas A, B, C, producen 162 artículos, en la máquina B se producen 10 artículos más que en la máquina A y en la máquina C se producen 8 artículos menos que en la máquina B, ¿cuál es la ecuación o modelo matemático que permite calcular cuantos artículos se producen en cada máquina? Solución: Como son tres máquinas que producen 162 artículos se puede expresar la siguiente ecuación: Si x representa el número de artículos producidos en la máquina A. En la máquina B se producen 10 artículos más que en la máquina A entonces: El número de artículos que se producen en la máquina B, es: x + 10 En la máquina C se producen 8 artículos menos que en la máquina B es decir: x + 10 – 8 = x + 2 según el enunciado la igualdad es: x + x + 10 + x + 2 = 162 Neevia docConverter 5.1 46 Los siguientes ejemplos se dejan a los alumnos para que intenten plantear la expresión, el profesor prestará ayuda al supervisar el trabajo de ellos. Ejemplo 3 Un pasante de medicina que desea hacer su tesis y para ello distribuye el trabajo a tres amigas que tienen computadora (A, B y C). La tesis contiene 368 cuartillas ¿Cuántas cuartillas escribirá cada amiga?, si, la amiga B escribirá el triple de cuartillas que las de la amiga A y la amiga C escribirá 8 cuartillas más que el doble de la amiga A. Ejemplo 4 ¿Cuál es su representación algebraica?, del enunciado que dice: el doble de un número más el mismo número. Ejemplo 5 Determinar cuál de las siguientes opciones representa algebraicamente el enunciado: el cuatro veces un número disminuido en 10 unidades. a) 4x + 10 b) 4(x + 10) c) 4x – 10 Neevia docConverter 5.1 47 Ejercicios No. 1 1. En una secundaria hay x número de estudiantes en la planta baja, mientras que en el primer piso hay el doble de los que hay en la planta baja, y en el segundo piso solo la mitad de los que tiene el primero. ¿Cuál es la expresión algebraica que representa al enunciado? a) expresión: x + 2x + x/2 b) expresión: x + 2x + x c) expresión: x + 2x + x d) expresión: x + 2x + x/2 2. El enunciado, el triple de un número más el mismo número se representa mediante el modelo algebraico: a) 3x + 3 b) 3x + x c) x/3 + x d) x/3 + 3 3. Escribe el modelo algebraico que represente a los siguientes enunciados: a) En un grupo de 25 estudiantes hay 8 hombres menos que el doble de mujeres. b) La suma de dos números consecutivos es 143. c) La suma de dos números es 27, si el mayor es el triple del menor menos 5 unidades. Neevia docConverter 5.1 48 Conclusión de la clase: De acuerdo a los ejemplos anteriores, se solicita a alumnos de una definición de las expresiones anteriores. Después de escribir en el pizarrón algunas definiciones, el profesor explica que las expresiones corresponden a una ecuación y enuncia la definición de ecuación que se manejará en este curso: Una ecuación es una igualdad entre dos expresiones, en donde se establecen relaciones entre cantidades conocidas y cantidades desconocidas, a las que se les llama incógnitas. Las ecuaciones se conforman de los siguientes elementos: a) primer miembro: son las expresiones que se encuentran a la izquierda del signo igual. b) segundo miembro: son las expresiones que se encuentran a la derecha del signo igual. c) términos: son cada una de las expresiones separadas con signos de + ó de - A la ecuación en donde sólo aparece una incógnita con un exponente unitario, se le llama, ecuación de primer grado con una incógnita o ecuación lineal con una incógnita. El conjunto solución de una ecuación, son aquellos valores de las incógnitas que satisfacen la igualdad. A estos valores se les llama raíces o soluciones de la ecuación. Neevia docConverter 5.1 49 Tiempo aproximado: 2 horas II. Resolución de problemas por métodos informales (método aritmético y método algebraico). A continuación se verán dos formas de resolver un problema que implica una ecuación lineal. Ejemplo 1 ¿Cuántos años tienen que pasar para que un estudiante de 15 años tenga la mitad de la edad de su mamá, si ella tiene 35 años? Primera solución: por medio de la aritmética Se le suma a cada edad un año hasta que la comparación de ambas edades cumpla con la condición requerida del ejemplo. Edad del Estudiante Edad de la Mamá 15 35 15+ 1 = 16 35 + 1 = 36 16 + 1 =17 36 + 1 = 37 17 + 1 = 18 37 + 1 = 38 18 + 1 = 19 38 + 1 = 39 19 + 1 = 20 39 + 1 = 40 Esto es pasan 5 años para que la edad del estudiante sea la mitad de la edad de su máma. Neevia docConverter 5.1 50 Segunda solución: por medio del método algebraico A ambas edades, tanto del estudiante como el de la mamá, se le suma x años que tienen que pasar para cumplir con condición del problema, esto es: 15 + x ; 35 + x Pero para colocar el signo de “igualdad” entre ambas edades a la edad del estudiante, se tiene que cumplir que la edad de la mamá sea el doble que la del hijo; esto es: 35 + x = 2 (15 + x) Al desarrollar la multiplicación, se obtiene la siguiente ecuación: 35 + x = 30 + 2x La solución de esta ecuación se obtendrá más adelante, cuando se vea el tema solución de ecuaciones lineales. Ejemplo 2 Se desea saber que número se debe sumar a 8 y restar al 20 para obtener la misma cantidad. Solución Primero se resuelve aritméticamente. En un miembro de la igualdad al 8 le sumamos un número y en el otro miembro al 20 le restamos el mismo número y al cumplirse la igualdad se obtendrá el resultado, esto es: Neevia docConverter 5.1 51 8 + 1 ≠ 20 – 1, 9 no es igual a 19 8 + 3 ≠ 20 - 3, 11 no es igual a 17 8 + 5 ≠ 20 – 5, 13 no es igual a 15 8 + 6 = 20 – 6 14 si es igual a14 Por lo tanto, el número buscado es 6. Ahora se resuelve en forma algebraica. Ahora se escriben las expresiones de acuerdo al enunciado, esto es: 8 + x ; (al 8 le sumamos la incógnita x) 20 – x (restar a 20 la incógnita) Al señalar que estas dos expresiones deben ser iguales se representa mediante la ecuación: 8 + x = 20 – x Al igual que el ejemplo anterior la ecuación se resolverá más adelante. Debe observarse que en el método aritmético es necesario comprobar caso por caso hasta que se de con el resultado solicitado. En problemas que se verán posteriormente se notará que este método no es muy conveniente. Por otra parte hay Y que el método algebraico facilita la solución de los problemas, pero este método requiere de práctica, la cual realizaremos posteriormente. Neevia docConverter 5.1 52 Ejercicios No. 2 De los siguientes problemas obtener la solución por el método aritmético y escribir la ecuación del problema: 1. La edad de Pedro y la de su primo Pablo suman 35 años; si Pablo tiene el triple de la de Pedro menos 5 años. ¿Qué edad tiene cada uno? 2. La suma de tres números enteros consecutivos es de 246. Determinar cada número. 3. A dos familias se les repartió arroz de un bulto de 50 Kg., si la familia A recibió el doble de kilogramos que recibió la familia B menos 7 Kg. ¿Cuántos recibió cada familia? 4. En una alcancía hay monedas de $10, $50 y $1, haciendo un total de $3952.00, el número de monedas de $50 es el triple de las de un peso, y el número de $10 es el doble del número de monedas de $50. ¿Cuántas monedas de cada denominación hay en la alcancía? Neevia docConverter 5.1 53 Tiempo aproximado: 5 horas III. Resolución de ecuaciones lineales en una incógnita de diferentes tipos. Resolver ecuaciones lineales con una incógnita consiste en encontrar el valor de la incógnita que satisface la igualdad; a este valor se le llama raíz o solución. Al método que se presenta a continuación para resolver ecuaciones lineales con una incógnita, se le puede llamar: operando en ambos miembros. En este método se aplican las siguientes propiedades de las ecuaciones: a) Si se suma o se resta la misma cantidad en ambos miembros de una ecuación, la igualdad persiste. b) Si ambos miembros de una ecuación se multiplican por una misma cantidad, la igualdad persiste. c) Si ambos miembros de una ecuación se dividen por una misma cantidad; diferente de cero, la igualdad persiste. A continuación se presenta la solución de ecuaciones lineales con una incógnita con algunas de sus formas: Ecuaciones de la forma: ax b= Ejemplo1: Resolver la ecuación: 6 7x = Solución: Neevia docConverter 5.1 54 Se dividen ambos miembros entre 6: 6 7 6 6 x = Al simplificar se obtiene la solución: 7 6 x = Ecuaciones de la forma: ax b c+ = Ejemplo 2: Resolver la ecuación 5 7 12x + = Solución: Se suma el inverso aditivo de 7 en ambos miembros: 5 7 7 12 7x + − = − Al Simplificar se obtiene: 5 5x = Dividir ambos miembros entre 5 se obtiene la solución: 5 5 5 5 1 x x = = Neevia docConverter 5.1 55 Ecuaciones de la forma: ax bx c d+ + = Ejemplo 3: Resolver la ecuación 5 9 6 11x x+ − = Solución: Sumar 6 en ambos miembros: 5 9 6 6 11 6x x+ − + = + 5 9 17x x+ = Al simplificar: 14 17x = Dividir ambos miembros entre 14, se obtiene la solución: 14 17 14 14 x = x = 17 14 Para comprobar que el resultado es correcto o no se sustituye el valor de la x en la ecuación inicial: 5 17 14 + 9 17 14 – 6 = 11 85 153 6 11 14 14 + − = Neevia docConverter 5.1 56 238 6 11 14 − = 17 – 6 = 11 11 = 11 Como la igualdad se satisface se determina que la solución es correcta. Ecuaciones de la forma : ( ) ( )a x b c x d+ = + Ejemplo 4: Resolver la ecuación 8( 7) 10( 9)x x+ = + Solución: Al realizar las multiplicaciones indicadas se obtiene: 8 56 10 90x x+ = + Al sumar a ambos miembros el inverso aditivo de 56: 8 56 56 10 90 56x x+ − = + − 8 10 34x x= + Al sumar en ambos miembros el inverso aditivo de 10x : 8 10 10 10 34x x x x− = − + Neevia docConverter 5.1 57 2 34x− = Dividir entre - 2 ambos miembros (para que la x quede con signo positivo): 2 34 2 2 17 x x − = − − = − Ejemplo 5: Resolver la ecuación 5( 7) 3( 8)x x+ = + Solución: Al realizar las multiplicaciones indicadas se obtiene: 5 35 3 24x x+ = + Agregar el inverso aditivo de 35 en ambos : 5 35 35 3 24 35x x+ − = + − simplificando: 5 3 11x x= − Al agregar el inverso aditivo en ambos miembros de 3x : 5 3 3 3 11x x x x− = − − Al simplificar: Neevia docConverter 5.1 58 2 11x = − Dividir entre 2 y simplificando se obtiene la solución: 2 11 2 2 11 2 x x = = Ecuaciones de la forma: ax c b d = Ejemplo 6: Resolver la ecuación: 3 2 4 5 x = Solución Para encontrar la solución en este tipo de ecuaciones, primero se debe encontrar el mínimo común múltiplo (m c m) de los denominadores (en este ejemplo del 4 y 5), para obtener una ecuación equivalente cuyos términos contengan coeficientes enteros. El m c m de 4 y 5 es el 20. A continuación se multiplican ambos miembros por el m c m, en este ejemplo por 20: 3 2 20 20 4 5 x = Neevia docConverter 5.1 59 Al simplificar la ecuación se tiene: 60 40 4 5 x = 15 8x = Al dividir ambos miembros entre 15 se obtiene la solución: 15 8 15 15
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