Descarga la aplicación para disfrutar aún más
Vista previa del material en texto
Instituto Politécnico Nacional Centro de Investigación en Ciencia Aplicada y Tecnología Avanzada Unidad Legaria Diseño de una secuencia didáctica para la detección y superación de errores algebraicos Tesis que para obtener el grado de Maestría en Ciencias en Matemática Educativa presenta Sofía Acosta Bellizzi Directoras de Tesis Dra. Clara Cristina Catarina Eccius Dra. Avenilde Romo Vázquez Ciudad de México, diciembre de 2019. 9% SIMILARITY INDEX 8% INTERNET SOURCES 2% PUBLICATIONS 6% STUDENT PAPERS 1 1% 2 <1% 3 <1% 4 <1% 5 <1% 6 <1% 7 <1% 8 <1% 9 Tesis ORIGINALITY REPORT PRIMARY SOURCES docplayer.es Internet Source Submitted to Universidad Internacional de la Rioja Student Paper issuu.com Internet Source congreso.cicata.edu.mx Internet Source www.seiem.es Internet Source funes.uniandes.edu.co Internet Source myslide.es Internet Source sectormatematica.cl Internet Source docslide.us <1% 10 <1% 11 <1% 12 <1% 13 <1% 14 <1% 15 <1% 16 <1% 17 <1% 18 <1% 19 <1% 20 <1% Internet Source www.yumpu.com Internet Source dacmtamaulipas.com.mx Internet Source es.slideshare.net Internet Source eprints.ucm.es Internet Source Submitted to Universidad Adolfo Ibáñez Student Paper www.revistaespacios.com Internet Source www.refsmmat.com Internet Source acreditacion.udenar.edu.co Internet Source www.scribd.com Internet Source Submitted to Australian Catholic University Student Paper Submitted to Universidad de Valladolid Student Paper 21 <1% 22 <1% 23 <1% 24 <1% 25 <1% 26 <1% 27 <1% 28 <1% 29 <1% 30 <1% 31 <1% Submitted to Pontificia Universidad Catolica del Peru Student Paper Submitted to Colegio Nueva York Student Paper Submitted to Unviersidad de Granada Student Paper dle.rae.es Internet Source sigmaa.maa.org Internet Source cibem.org Internet Source documents.mx Internet Source repositorio.unican.es Internet Source es.wikibooks.org Internet Source revistaseug.ugr.es Internet Source pt.slideshare.net Internet Source 32 <1% 33 <1% 34 <1% 35 <1% 36 <1% 37 <1% 38 <1% 39 <1% 40 <1% www.colegiohumberstone.cl Internet Source boletin.imt.mx Internet Source prezi.com Internet Source biblioteca.udenar.edu.co:8085 Internet Source ibero-revistas.metabiblioteca.org Internet Source Sabino Ariel Olivar Molina, William Oswaldo Flores López, Flor Delíz Alvarado González. "Errores algebraicos en tareas de descomposición factorial por estudiantes universitarios de Nicaragua", Revista Electrónica de Conocimientos, Saberes y Prácticas, 2018 Publication futur.upc.edu Internet Source Submitted to Universidad Ort Student Paper Submitted to Walden University Student Paper 41 <1% 42 <1% 43 <1% 44 <1% 45 <1% 46 <1% 47 <1% 48 <1% 49 <1% Submitted to Universidad Internacional Isabel I de Castilla Student Paper Jorge L. Lopez, D. V. Nanopoulos, Gye T. Park, A. Zichichi. "Strongest experimental constraints on SU(5)×U(1) supergravity models", Physical Review D, 1994 Publication Submitted to UNIV DE LAS AMERICAS Student Paper Submitted to Universidad San Francisco de Quito Student Paper K. O. Geddes, S. R. Czapor, G. Labahn. "Algorithms for Computer Algebra", Springer Nature, 1992 Publication www.matedu.cicata.ipn.mx Internet Source bibliotecadigital.udea.edu.co Internet Source www.slideshare.net Internet Source Algebra Teaching around the World, 2014. Publication 50 <1% 51 <1% 52 <1% 53 <1% 54 <1% 55 <1% 56 <1% 57 <1% 58 <1% 59 <1% 60 <1% Günther Malle. "Didaktische Probleme der elementaren Algebra", Springer Nature, 1993 Publication revistas.uaa.mx Internet Source www.dgcch.unam.mx Internet Source ulinux.no-ip.org Internet Source Submitted to Universidad de Deusto Student Paper hal.archives-ouvertes.fr Internet Source es.wikipedia.org Internet Source Submitted to Universidad de Cádiz Student Paper dehesa.unex.es Internet Source Submitted to Universidad Pedagogica y Tecnologica de Colombia Student Paper www.academia.edu Internet Source 61 <1% 62 <1% 63 <1% 64 <1% 65 <1% 66 <1% 67 <1% 68 <1% 69 <1% 70 <1% 71 <1% 72 <1% www.imsersomigracion.upco.es Internet Source www.walte.edu.sv Internet Source www.cinade.edu.mx Internet Source hdl.handle.net Internet Source Submitted to Universidad San Ignacio de Loyola Student Paper bibliotecadigital.univalle.edu.co Internet Source answers.yahoo.com Internet Source clame.org.mx Internet Source upcommons.upc.edu Internet Source iupap-icpe.org Internet Source www.bdigital.unal.edu.co Internet Source Submitted to King's College Student Paper 73 <1% 74 <1% 75 <1% 76 <1% 77 <1% 78 <1% 79 <1% 80 <1% 81 <1% 82 <1% 83 <1% 84 Submitted to Colegio Vista Hermosa Student Paper insecurityit.blogspot.com Internet Source www.eside.deusto.es Internet Source core.ac.uk Internet Source www.clame.org.mx Internet Source www.cicata.ipn.mx Internet Source ddd.uab.cat Internet Source Submitted to Universidad de Piura Student Paper repositorio.unan.edu.ni Internet Source www.scielo.sa.cr Internet Source hidroizolatii.biz Internet Source tesis.pucp.edu.pe <1% 85 <1% 86 <1% 87 <1% 88 <1% 89 <1% 90 <1% Exclude quotes Off Exclude bibliography Off Exclude matches Off Internet Source repositorio.unicamp.br Internet Source www.researchgate.net Internet Source Submitted to Northern Caribbean University Student Paper Submitted to BENEMERITA UNIVERSIDAD AUTONOMA DE PUEBLA BIBLIOTECA Student Paper Submitted to Ateneo de Manila University Student Paper Submitted to Instituto Politecnico Nacional Student Paper iv Autorización de uso de obra Instituto Politécnico Nacional P r e s e n t e Bajo protesta de decir verdad el que suscribe Sofía Acosta Bellizzi (se anexa copia simple de identificación oficial), manifiesto ser autora y titular de los derechos morales y patrimoniales de la obra titulada Diseño de una secuencia didáctica para la detección y superación de errores algebraicos, en adelante “La Tesis” y de la cual se adjunta copia, por lo que por medio del presente y con fundamento en el artículo 27 fracción II, inciso b) de la Ley Federal del Derecho de Autor, otorgo a el Instituto Politécnico Nacional, en adelante El IPN, autorización no exclusiva para comunicar y exhibir públicamente total o parcialmente en medios digitales “La Tesis” por un periodo de diez años contado a partir de la fecha de la presente autorización, dicho periodo se renovará automáticamente en caso de no dar aviso a “El IPN” de su terminación. En virtud de lo anterior, “El IPN” deberá reconocer en todo momento mi calidad de autor de “La Tesis”. Adicionalmente, y en mi calidad de autor y titular de los derechos morales y patrimoniales de “La Tesis”, manifiesto que la misma es original y que la presente autorización no contraviene ninguna otorgada por el suscrito respecto de “La Tesis”, por lo que deslindo de toda responsabilidad a El IPN en caso de que el contenido de “La Tesis” o la autorización concedida afecte o viole derechos autorales, industriales, secretos industriales, convenios o contratos de confidencialidad o en general cualquier derecho de propiedad intelectual de terceros y asumo las consecuencias legales y económicas de cualquier demanda o reclamación que puedan derivarse del caso. Ciudad de México, diciembre de 2019. Atentamente . . Sofía Acosta Bellizzi v AGRADECIMIENTOS A CICATA Por la oportunidad de realizar esta maestría y recibirme para la defensa de esta tesis. A mis tutoras Por enseñarme y acompañarme en el camino. Al sínodo Por sus aportes y comentarios para enriquecer este trabajo. A Florencia, Lucía y alumnos Por haber sido parte de este estudio y colaborado con entusiasmo. A Mónica Olave, Verónica Scorza y Cristina Ochoviet Por estar a disposición de forma desinteresada. A mis padres y a Joaquín Por ser el motor.vi RESUMEN En esta tesis se presenta un estudio de los errores algebraicos que surgen en la educación media, considerando particularmente un contexto uruguayo. El estudio tuvo su origen en un relevamiento inicial de errores algebraicos en estudiantes de educación media, más específicamente, en estudiantes de segundo año (13-14 años) y de tercer año (14-15 años). Con el objetivo de que los errores identificados en el relevamiento inicial pudieran ser superados, se propuso una metodología que incluía diferentes fases: 1) diagnóstico de errores, 2) análisis de clases del curso introductorio del álgebra, 3) diseño, implementación y análisis de un cuestionario para identificar errores de concatenación, 4) propuesta de una planificación didáctica para superar errores en el curso introductorio del álgebra, 5) análisis de la implementación de la planificación didáctica propuesta y 6) evaluación de errores una vez implementada la planificación didáctica en el curso introductorio al álgebra. La planificación didáctica propuesta fue implementada en dos grupos de segundo año de educación media en Uruguay, a cargo de la docente autora de esta tesis. El análisis del cuestionario para identificar errores de concatenación resuelto por los estudiantes del curso basado en la planificación didáctica propuesta, muestra una disminución de errores. De manera general, se considera que este trabajo enmarcado en la investigación-acción ofrece una propuesta metodológica para el estudio y la superación de errores de concatenación. vii ABSTRACT This thesis presents a study of the algebraic errors which occur in a secondary education context, in Uruguay. The research started with a survey on algebraic errors made by second grade students (13- 14 years old), and third grade students (14-15 years old). A methodology comprising different stages was implemented with the purpose of rectifying the errors found. Its six stages were: 1) error diagnosis; 2) analysis of classes from the introductory algebra course; 3) design, implementation, and analysis of a questionnaire to identify concatenation errors; 4) formulation of an instructional plan to avoid errors in the introductory algebra course; 5) assessment of the implementation of such plan; and 6) evaluation of errors committed after the implementation of the instructional plan for the introductory algebra course. The instructional plan was put into effect in Uruguay, in two second grade secondary education classes taught by the author of this thesis. The analysis of the answers to the questionnaires after the implementation of the proposed instructional plan shows a decrease in the number of errors. On the whole, this action-research work outlines a methodological proposal for the study and correction of concatenation errors. viii CONTENIDO 1 PRIMER ACERCAMIENTO A LOS ERRORES ALGEBRAICOS ........................ 3 1.1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 3 1.2 PRIMER RELEVAMIENTO DE ERRORES .................................................. 3 1.2.1 Errores algebraicos identificados en segundo año de secundaria ....................... 4 1.2.2 Errores algebraicos identificados en tercer año de secundaria ........................... 7 1.3 CONCLUSIÓN ................................................................................................ 10 2 ERRORES ALGEBRAICOS ................................................................................. 11 2.1 INTRODUCCIÓN ........................................................................................... 11 2.2 EL ERROR Y SU NATURALEZA ................................................................. 11 2.3 ERRORES ALGEBRAICOS Y SUS CAUSAS .............................................. 12 2.4 ERRORES DE CONCATENACIÓN.............................................................. 14 2.5 INVESTIGACIÓN-ACCIÓN .......................................................................... 16 2.6 CONCLUSIÓN ................................................................................................ 18 3 METODOLOGÍA ................................................................................................... 19 3.1 INTRODUCCIÓN ........................................................................................... 19 3.2 CONTEXTO EDUCATIVO URUGUAYO .................................................... 19 3.3 FASE 1. RELEVAMIENTO INICIAL DE ERRORES ................................. 20 3.4 FASE 2. ANÁLISIS DE CLASE ..................................................................... 21 3.5 FASE 3. DISEÑO DE UN CUESTIONARIO PARA DETECTAR ERRORES DE CONCATENACIÓN ............................................................................................ 22 3.5.1 Cuestionario de concatenación ....................................................................... 23 3.6 FASE 4. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS DEL CUESTIONARIO ....... 24 3.7 FASE 5. PLANIFICACIÓN DIDÁCTICA PARA SUPERAR ERRORES DE CONCATENACIÓN .................................................................................................. 24 3.7.1 Elementos pedagógicos para la planificación didáctica ................................... 24 ix 3.7.2 Elementos didácticos para la planificación didáctica ....................................... 25 3.7.3 Planificación didáctica para la superación de errores algebraicos .................... 26 3.8 FASE 6. IMPLEMENTACIÓN Y ANÁLISIS DEL CUESTIONARIO PARA IDENTIFICAR ERRORES DE CONCATENACIÓN ............................................. 32 3.9 CONCLUSIÓN ................................................................................................ 32 4 ANÁLISIS DE CLASES Y APLICACIÓN DEL CUESTIONARIO DE CONCATENACIÓN ..................................................................................................... 34 4.1 INTRODUCCIÓN ........................................................................................... 34 4.2 DESARROLLO DEL TEMA DE MONOMIOS Y EXPRESIONES ALGEBRAICAS......................................................................................................... 34 4.2.1 Clase 1. Ejercicios sobre pasaje entre el lenguaje coloquial y el algebraico ..... 34 4.2.2 Clase 2. Monomio. Monomios semejantes, su adición y sustracción ............... 38 4.2.3 Clase 3. Multiplicación de monomios ............................................................. 39 4.3 REPASO DE EXPRESIONES ALGEBRAICAS EN TERCER AÑO .......... 41 4.4 TRABAJO FRENTE A LOS ERRORES EN EL AÑO 2018 ......................... 43 4.5 APLICACIÓN DEL CUESTIONARIO DE CONCATENACIÓN ............... 44 4.6 RESULTADOS DE LA APLICACIÓN DEL CUESTIONARIO DE CONCATENACIÓN .................................................................................................. 46 4.6.1 Gráficas de los errores identificados ............................................................... 51 4.7 CONCLUSIÓN ................................................................................................ 52 5 ANÁLISIS DE LA IMPLEMENTACIÓN DE LA PLANIFICACIÓN DIDÁCTICA PARA LA SUPERACIÓN DE ERRORES ............................................ 53 5.1 INTRODUCCIÓN ........................................................................................... 53 5.2 EL LENGUAJE ALGEBRAICO Y SU TRATAMIENTO. CLASES 1 Y 2.. 54 5.3 MONOMIOS- OPERATORIA CON MONOMIOS. CLASES 3, 4, 5 Y 6 .... 61 5.3.1 Adición de monomios..................................................................................... 63 5.4 REDUCCIÓN DE EXPRESIONES. CLASES 7 Y 8 ...................................... 71 x 5.4.1 Trabajo con los errores escritos ...................................................................... 72 5.5 ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS DEL CUESTIONARIO PARA IDENTIFICAR ERRORESDE CONCATENACIÓN ............................................. 73 5.6 RESULTADOS DEL CUESTIONARIO PARA IDENTIFICAR ERRORES DE CONCATENACIÓN ............................................................................................ 73 5.7 ANÁLISIS GRÁFICO DE LOS ERRORES .................................................. 78 5.8 CONCLUSIÓN ................................................................................................ 79 6 ANÁLISIS GLOBAL DE LOS ERRORES Y CONCLUSIONES GENERALES 81 6.1 INTRODUCCIÓN ........................................................................................... 81 6.2 UNA INVESTIGACIÓN-ACCIÓN PRÁCTICA SOBRE ERRORES ALGEBRAICOS ........................................................................................................ 81 6.3 ÍNDICE DE HAKE PARA LA LECTURA DE LOGROS OBTENIDOS .... 81 6.4 CONCLUSIONES GENERALES ................................................................... 86 7 REFERENCIAS ...................................................................................................... 88 xi ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. Tipo de tarea a. expresar algebraicamente un perímetro y reducir su expresión ................ 4 Figura 2. Adición de términos no semejantes ................................................................................. 4 Figura 3. Adición incorrecta de términos no semejantes ................................................................. 4 Figura 4. Adición de términos no semejantes. ................................................................................. 5 Figura 5. Adición de términos no semejantes y de exponentes. ....................................................... 5 Figura 6. Adición de términos no semejantes y operación incorrecta realizada por E2..................... 5 Figura 7. Adición de términos no semejantes y operación incorrecta realizado por E3 .................... 6 Figura 8. Adición de términos no semejantes y operación incorrecta de E4. .................................... 6 Figura 9. Actividad en la que aparecen errores en la operación con enteros. .................................... 6 Figura 10. Adición de términos no semejantes y mal manejo de exponentes.. ................................. 7 Figura 11. Operaciones con términos no semejantes -sólo misma letra- y suma indebida de exponentes. ............................................................................................................................ 8 Figura 12. Adición (o sustracción) de términos no semejantes ........................................................ 8 Figura 13. Adición de términos no semejantes ................................................................................ 8 Figura 14. Operaciones con términos no semejantes -misma letra- y suma indebida de coeficientes y exponentes ............................................................................................................................. 9 Figura 15. Diversos errores en la realización de la tarea 8x2+12=4x2+2(6-6x2) ............................... 9 Figura 16. Extracto del libro de texto “Prácticas 2” donde aparecen los ejercicios 1 y 2 ................ 35 Figura 17. Extracto del libro de texto “Prácticas 2” donde aparecen los ejercicios 3 y 4 ................ 37 Figura 18. Nota hecha por un estudiante ....................................................................................... 40 Figura 19. Extracto del libro de texto “Prácticas 2” donde aparecen los ejercicios 5 y 6 ................ 40 Figura 20. Extracto del libro de texto “Prácticas 2” donde aparecen el ejercicio 10 ....................... 41 Figura 21. Error cometido por estudiante con la corrección correspondiente indicándole el motivo del mismo. ........................................................................................................................... 43 Figura 22. Error cometido por estudiante, respectiva explicación sobre el error y solución correcta ............................................................................................................................................ 43 Figura 23. Igualdad incorrecta planteada por un estudiante en su cuaderno ................................... 43 Figura 24. Registro de explicación oral para el estudiante la conserve en su cuaderno ................... 43 Figura 25. Notación del pizarrón realizado por la docente.. ........................................................... 44 Figura 26. Gráfica de errores al reducir expresiones (primera parte del cuestionario) .................... 51 Figura 27. Gráfica de errores (segunda parte del cuestionario) ...................................................... 51 Figura 28. Cuaderno de estudiante con registro de lo que se copió en pizarrón. ............................. 55 Figura 29. Fotocopia de un alumno donde se ve cómo realizó el ejercicio 1. ................................. 56 xii Figura 30. Fotocopia de una alumna donde se ve cómo realizó el ejercicio 3................................. 58 Figura 31. Pizarrón luego de analizar coeficiente y parte literal de algunos monomios .................. 61 Figura 32. Cuaderno de alumno donde registró lo trabajado ......................................................... 61 Figura 33. Apunte de un estudiante en su cuaderno....................................................................... 62 Figura 34. Apunte de un estudiante en su cuaderno....................................................................... 62 Figura 35. Apunte de un estudiante en su cuaderno....................................................................... 62 Figura 36. Notación del pizarrón para acompañar explicación de alumno. .................................... 63 Figura 37. Notación del pizarrón para reforzar explicación. .......................................................... 63 Figura 38. Notación del pizarrón para mostrar coeficiente del monomio. ...................................... 63 Figura 39. Suma de monomios en el pizarrón. .............................................................................. 62 Figura 40. Suma de monomios en el pizarrón. .............................................................................. 63 Figura 41. Adición de monomios no semejantes. .......................................................................... 64 Figura 42. Texto escrito en el pizarrón, adición de monomios no semejantes. ............................... 64 Figura 43. Registro de una alumna en su cuaderno. ...................................................................... 64 Figura 44. Adición de monomios con la misma letra y exponente diferente. ................................. 65 Figura 45. Registro de la definición que dimos a monomios semejantes. ....................................... 66 Figura 46. Cartel que quedará en clase. ........................................................................................ 66 Figura 47. Primer trabajo de adición y sustracción de monomios. ................................................. 66 Figura 48. Cartel realizado por una alumna para colgar en clase y que sirva de refuerzo visual.. ... 67 Figura 49. Apunte de una estudiante sobre la explicación dada por la docente............................... 67 Figura 50. Corrección de ejercicio en el pizarrón. ......................................................................... 67 Figura 51. Explicación de la docente registrada en el cuaderno de una estudiante. ........................ 68 Figura 52. Explicación docente a E3............................................................................................. 69 Figura 53. Variables del ejercicio 5 escritas por una estudiante en el pizarrón. .............................. 69 Figura 54. Resolución del ejercicio 6 en el pizarrón por un estudiante. ......................................... 70 Figura55. Resolución del ejercicio 6, inciso b realizada por la docente. ....................................... 70 Figura 56. Recordatorio en pizarrón. ............................................................................................ 71 Figura 57. Reducción de una expresión algebraica en el pizarrón .................................................. 71 Figura 58. Trabajo de estudiantes en el pizarrón. .......................................................................... 71 Figura 59. Ejercicios propuestos en pizarrón. ............................................................................... 71 Figura 60. Respuestas de alumnos…………………………..…………………………………...….71 Figura 61. Corrección a un estudiante. .......................................................................................... 72 Figura 62. Cartel de explicación…………………………………………………………………… 73 Figura 63. Gráfico comparativo de errores al reducir expresiones entre ambas generaciones. ........ 78 xiii Figura 64. Gráfico circular con respuestas en 2018……………..………...……...…………….… 78 Figura 65. Gráfico circular con respuestas en 2019. ...................................................................... 79 Figura 66. Gráfico comparativo entre generaciones según número de errores cometidos por cuestionario. ......................................................................................................................... 79 xiv ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1. Grupos, docentes e instituciones participantes en el relevamiento de errores ................... 10 Tabla 2. Grupos, docentes e instituciones participantes en el relevamiento de errores ................... 21 Tabla 3. Cálculo del índice de Hake para la primera parte del cuestionario ................................... 84 Tabla 4. Cálculo del índice de Hake para la segunda parte del cuestionario ................................... 85 xv GLOSARIO DE TÉRMINOS Álgebra: Área de las matemáticas que estudia estructuras abstractas en las que, mediante números, letras y signos, se generalizan las operaciones aritméticas habituales, como la suma y el producto. Concatenar: Unir o enlazar dos o más cosas. En matemática números o letras. Concatenación: Acción y efecto de concatenar. Consejo de Educación Secundaria: En Uruguay, es el órgano de la Administración Nacional de Educación Pública a cargo de impartir la educación secundaria. Expresiones algebraicas: En matemática, expresiones donde operan (mediante adición, multiplicación y sus inversas) números y letras que representan números. Errores algebraicos: Errores cometidos al trabajar con álgebra, generalmente al operar con expresiones algebraicas. Errores algebraicos de concatenación: Unir, enlazar o reducir de forma incorrecta números o letras de una o más expresiones algebraicas. Investigación acción: Forma de investigar activa y participativamente la enseñanza, con el objetivo de comprender y mejorar las prácticas educativas. Persistencia de errores: Cuando los errores detectados prevalecen, vuelven a aparecer, luego de haber trabajado al respecto. Relevamiento: Estudio de un terreno que permite identificar y analizar características del mismo. Tratamiento de los errores: Planificación e implementación de una metodología de trabajo con el objetivo de superar ciertos errores identificados. 1 INTRODUCCIÓN Esta tesis se enmarca en el estudio de los errores en el álgebra de educación media (estudiantes de 13 a 14 años) en un contexto uruguayo. Se considera que un relevamiento inicial de errores en este contexto educativo es clave para identificar los errores algebraicos de mayor frecuencia y así definir el objeto de estudio de esta tesis. El relevamiento es realizado con estudiantes de segundo año (13 años de edad) a meses de comenzado el trabajo con álgebra, con el tema de expresiones algebraicas y con estudiantes de tercer año (14 años de edad) ya efectuado el repaso de este tema. Se analizan las clases en las que participas estos estudiantes, y con el objetivo de evidenciar la persistencia y frecuencia de los errores relacionados a la reducción de expresiones algebraicas, identificados en el relevamiento y en las clases, se diseña y aplica un cuestionario al finalizar el curso. Los resultados del análisis de dicho cuestionario muestran que los errores de concatenación son algunos de los más persistentes. Lo que lleva a elegirlos objeto de investigación en este trabajo, conformado por seis capítulos, sucintamente descritos a continuación. En el primer capítulo se muestran los errores algebraicos detectados inicialmente en el relevamiento realizado a nivel de segundo y tercer año de educación media, en grupos a cargo de la docente autora de la tesis y en otros grupos de la misma institución a cargo de otra docente. Se recopilaron datos sobre la diversidad y la frecuencia de los errores algebraicos, y un primer análisis mostró la necesidad de desarrollar una intervención didáctica para superarlos. En el segundo capítulo se presenta un análisis de literatura sobre errores algebraicos, su tratamiento, así como de los paradigmas de enseñanza que podrían ser de utilidad para solventar estos errores en el estudio inicial del álgebra. Este análisis permitió determinar elementos de la práctica docente, como la planificación y el desarrollo de la clase de álgebra, cuyo rol es preponderante en la superación de errores algebraicos y en particular en los de concatenación, objeto de estudio en esta tesis. En el tercer capítulo se presenta la metodología diseñada para esta tesis, se especifica el rol del relevamiento de errores inicial y cómo éste permite proponer tres fases: 1) análisis de clase 2) diseño de un cuestionario para analizar la persistencia de errores algebraicos y en particular los de concatenación y 3) diseño de una planificación didáctica para el tratamiento de los errores de concatenación. En el cuarto capítulo se presenta el análisis de clase del tema de 2 monomios y reducción de expresiones, en los cursos de 2do y 3er año de educación media. Asimismo, se presentan los resultados de la implementación del cuestionario para analizar la persistencia de errores algebraicos y en particular los de concatenación. En el quinto capítulo se presenta el análisis de la implementación de la planificación didáctica diseñada para la superación de errores, así como el análisis de resultados de la aplicación del cuestionario para analizar la persistencia de errores algebraicos y en particular los de concatenación. Finalmente, en el capítulo 6 se presentan las conclusiones de esta tesis. 3 CAPÍTULO 1 1 PRIMER ACERCAMIENTO A LOS ERRORES ALGEBRAICOS 1.1 INTRODUCCIÓN Los errores algebraicos aparecen en el trabajo de los estudiantes cada año y a pesar de los esfuerzos de la comunidad de aprendizaje que congrega el aula, no son superados. Su persistencia resulta sorprendente, generando la necesidad de analizarlos de manera sistemática para comprender sus causas y generar propuestas didácticas que permitan superarlos. Para ello, se consideró necesario hacer un relevamiento en un contexto educativo uruguayo y una primera caracterización: tipo de errores y frecuencia. En este primer capítulo se presenta el relevamiento en el que participaron ocho grupos de estudiantes, de segundo y tercer año (13 a 15 años), de tres instituciones distintas, llamadas I1, I2 e I3, a cargo de diferentes docentes D1, D2 y D3, intentando salvar el análisis del sesgo hacia una causa principal de los errores: la didáctica asociada a cada profesor. Las tareas propuestas a los estudiantes en el relevamiento solicitaban “reducir expresiones algebraicas”, lo que corresponde a los primeros temas de enseñanza en la introducción del álgebra, expresiones algebraicas, monomios y reducción de términos semejantes.Es decir, las tareas realizadas por los estudiantes corresponden a un programa clásico de enseñanza de las matemáticas en este nivel educativo, determinado por el plan de estudios y el libro de texto, elementos comunes a la planificación didáctica de todos los grupos y docentes considerados en esta primera fase del estudio. 1.2 PRIMER RELEVAMIENTO DE ERRORES Las primeras tareas, propuestas en un formato de evaluación, para identificar los errores algebraicos fueron implementadas en cinco grupos de 2do año, tres a cargo de la docente autora de esta tesis (D1) en I1. Los otros dos a cargo de otra docente (D2), uno perteneciente a I1 y el otro a I2. Se consideraron también, tres grupos de 3er año de educación media (dos a cargo D1, uno en I1 y el otro en I3) y un tercer grupo de este nivel a cargo de una tercer docente (D3) en la institución I1. En este relevamiento, se detectó particularmente un alto porcentaje de errores de concatenación. Para ilustrarlo, se presentan a continuación elementos de la enseñanza del 4 álgebra y el tipo de tareas propuestas a los estudiantes, así como algunos de los errores cometidos de forma más reiterada por los estudiantes participantes. 1.2.1 Errores algebraicos identificados en segundo año de secundaria En el contexto uruguayo considerado, el álgebra es introducida en segundo año de educación secundaria, mediante el tema de expresiones algebraicas y su reducción. Una vez que dicho tema fue trabajado, con base en una planificación didáctica común elaborada por D1 y D2, se realizó una evaluación por escrito en tres grupos de segundo año a cargo de D1 y en dos grupos del mismo nivel a cargo de D2. Las tareas propuestas consistían básicamente en reducir expresiones algebraicas. Por ejemplo, en la tarea a se solicitó inicialmente expresar el perímetro de una figura geométrica, cuyas medidas estaban dadas mediante expresiones algebraicas (Figura 1) y posteriormente, reducir dicha expresión, operando los términos semejantes. Figura 1. Tipo de tarea a. Expresar algebraicamente un perímetro y reducir su expresión Se presentan a continuación producciones de los estudiantes, evidenciando los errores algebraicos identificados. 1.2.1.1 Errores identificados en el Grupo 1 a cargo de D1 En el planteamiento algebraico de los estudiantes del grupo 1, a cargo de D1, se encontraron varios errores de asociación de términos no semejantes, expresiones con letras y números (Figuras 2 y 3). Figura 2. Adición de términos no semejantes Figura 3. Adición incorrecta de términos no semejantes Tarea a Expresa de forma algebraica el perímetro de la siguiente figura. Reduce y ordena dicha expresión 5 En el procedimiento que aparece en la figura 3) 3x-5 = 2, el error es doble, ya que además de operar términos no semejantes, efectúa erróneamente la operación con enteros, afirmando que 3-5 = 2. 1.2.1.2 Errores identificados en el Grupo 2 a cargo de D1 El tipo de error detectado anteriormente, asociación de términos no semejantes, aparece varias veces (Figura 4 y 5) en los grupos estudiados. En este grupo particularmente, uno de los estudiantes (E1), suma los coeficientes y suma los exponentes de las variables (Figura 5). Figura 4. Adición de términos no semejantes. Figura 5. Adición de términos no semejantes y de exponentes. 1.2.1.3 Errores identificados en el Grupo 3 a cargo de D1 En el grupo 3, se encontraron los mismos errores algebraicos. Por ejemplo, en la reducción de términos semejantes hecha por la estudiante E2 (Figura 6) se observa que opera incorrectamente con los coeficientes (12-14=2). El signo de menos no lo asocia al 14 sino que lo considera como indicador de la resta, la cual aplica también a los exponentes: (8-1=7). Transcripción de la imagen: 12x8 – 14x = 2x7. Figura 6. Adición de términos no semejantes y operación incorrecta realizada por E2. 1.2.1.4 Errores identificados en el Grupo 4 a cargo de D2 en I2 Se realizó un estudio de las evaluaciones de producciones de estudiantes, que cursan el segundo año de educación media, relativas a tareas del mismo tipo, “reducir expresiones algebraicas”, del grupo 4 (a cargo de D2 en I2). Se recuerda que D1 y D2 tienen como base de su enseñanza una planificación didáctica común que incluye los temas de expresiones algebraicas, monomios y reducción de expresiones. En el análisis de las producciones de los estudiantes de ese grupo, se visualizaron los siguientes errores: 6 Transcripción: x2 + x + 3x 2 + 7x + 2 + x 2 + x + 3x 2 + 2. Resultado propuesto por el estudiante: 6x8+14x 4+4 Figura 7. Adición de términos no semejantes y operación incorrecta realizado por E3 En este caso la estudiante E3 identifica y señala (con diferentes colores) los monomios que son semejantes entre sí. Por ejemplo, x2 + 3x2 + x2 + 3x2, los marca con color azul, pero luego suma solamente los coeficientes 3 obteniendo 6 como resultado. En este caso, la estudiante E3 asume que x2 conlleva coeficiente 0. Por otra parte, también suma exponentes, cometiendo otro error en la misma operación, en la que obtiene como resultado 6x8. Luego, marca con celeste los términos semejantes: x, 7x, x, 7x, nuevamente el término x lo asume como 0x y así el resultado de la adición de estos términos tendrá coeficiente 14 y exponente 4. Finalmente suma 2+2 sin errores y su resultado final es: 6x8 + 14x4 + 4. 1.2.1.5 Errores identificados en el Grupo 5 a cargo de D2 en I1 En la actividad del estudiante E4 (Figura 8) aparecen errores en la operación, ya que señala que 1-2 = 1, no reconociendo el resultado negativo. Por otro lado, al igual que en las producciones anteriores, suma monomios no semejantes, pero no suma exponentes sino que deja el exponente de mayor grado. Figura 8. Adición de términos no semejantes y operación incorrecta de E4. Otro caso de dificultades con la operatoria de enteros aparece en la producción de otro estudiante al sumar -8+3 como 3-11. (Figura 9). Figura 9. Actividad en la que aparecen errores en la operación con enteros. A partir de este breve estudio de casos, se consideró interesante observar si este tipo de errores también aparecían en tercero de secundaria. 7 1.2.2 Errores algebraicos identificados en tercer año de secundaria La identificación de errores se hizo en dos grupos distintos de I1, el primero, grupo 1, a cargo de D1 y el segundo, grupo 2, a cargo de D3. También se consideró otro grupo, grupo 3 de otra institución, I3 a cargo de D1. La enseñanza de la matemática en los tres grupos es muy similar, se planifica siguiendo el mismo libro de texto y el mismo plan de estudios. Es por ello, que se consideró que tener un relevamiento de los tres grupos podría resultar de gran interés para determinar el tipo de errores que aparecen en tercer grado y su frecuencia. La mayoría de los errores identificados están relacionados con operar términos no semejantes, sumar exponentes cuando no es correcto hacerlo, o despejar incorrectamente y operar inadecuadamente números enteros. Para ilustrar estos tipos de errores, se han elegido producciones de los estudiantes como se hizo en el nivel de segundo. Se muestran a continuación los más llamativos, acompañados de un breve análisis. 1.2.2.1 Errores identificados en el Grupo 1 a cargo de D1 Con los estudiantes de tercer año, se realiza un repaso de los temas de álgebra estudiados en segundo año, luego de efectuado el mismo, se les aplicó a los estudiantes una actividad de reducción de expresiones algebraicas. Al igual que algunos alumnos de segundo año, el estudiante E5, del grupo 1 de tercero, suma monomios no semejantes (Figura 10). Para este alumno, pese al trabajo de segundo y el repaso de tercero, si las partes literales tienen la misma letra, es suficiente para poder sumar los monomios. Figura 10. Adición de términos no semejantes y mal manejode exponentes.. El estudiante E5 realiza la operación aritmética correcta entre sus coeficientes (3, 4 y -1). Sin embargo, considera que la parte literal del segundo término (4a) tiene como exponente 0, en lugar de uno, y adiciona 2, 0 y 2, para obtener el exponente de la suma, que será 4. Obteniendo como resultado final 6a4. En la segunda operación: 9x3(-5x) - 6x4 (Figura 11), E5 multiplica correctamente los coeficientes, pero consecuente con su creencia de que la ausencia de exponente, implica tener exponente igual a 0, propone que: 9x3∙(-5x) = -45x3. 8 Figura 11. Operaciones con términos no semejantes -sólo misma letra- y suma indebida de exponentes. Finalmente, para realizar -45x3 - 6x4 vuelve a considerar que son términos semejantes, ya tienen la misma letra “x” y calcula bien “- 45 - 6”, pero suma los exponentes 3 y 4, obteniendo -51x7. 1.2.2.2 Errores identificados en el Grupo 2 a cargo de D3 En la tarea: 3x2-4x (Figura 12) el estudiante E6 realiza adecuadamente la operatoria de enteros, pero no reconoce como monomios semejantes a los términos que tienen la misma letra y el mismo exponente, sino que le parece suficiente que tengan la misma letra. Sin embargo, opera correctamente 3-4, aplicando correctamente el procedimiento de adición de enteros de distinto signo, restando los valores absolutos y quedándose con el signo correcto. Para la parte literal del resultado, deja el exponente mayor. Figura 12. Adición (o sustracción) de términos no semejantes En la realización de la tarea 4x2-12x+9-(5+12x)=12, el estudiante E7 opera en el lugar correcto, siguiendo la jerarquía impuesta por el paréntesis, que le indica efectuar primeramente 5+12 y luego cambiar a su opuesto. Erróneamente, efectúa 5+12x=17x. Otra vez aparece la reducción de términos no semejantes. Transcripción de la imagen: 4x2-12x+9-(5+12x)=12 4x2-12x+9-17x=12 Figura 13. Adición de términos no semejantes 9 1.2.2.3 Errores identificados en el Grupo 3 a cargo de D1 En este caso se solicitaba resolver la ecuación 10x +9x2= 0 (Figura 14), un estudiante asocia términos no semejantes: 10x y 9x2, sumando coeficientes y exponentes. Luego comete dos errores operatorios de despeje: cambia de miembro el 19 y para despejar la potencia cúbica divide entre 3. Figura 14. Operaciones con términos no semejantes -misma letra- y suma indebida de coeficientes y exponentes Al realizar la tarea 8x2+12=4x2+2(6-6x2), una estudiante opera los términos no semejantes que aparecen dentro del paréntesis, escribiendo que 6- 6x2 = - 0x2 (Figura 15). Es decir, suma los coeficientes y deja la parte literal visible del segundo término. Luego comete errores de despeje, y vuelve a sumar términos semejantes de forma errónea del tercer al cuarto renglón, sumando exponentes. Al finalizar realiza erróneamente la división de -10 entre 12, su valor absoluto y su signo no son considerados de forma correcta. Asimismo, su despeje es incorrecto, ya que elimina el exponente 6 de la variable x. Figura 15. Diversos errores en la realización de la tarea 8x2+12=4x2+2(6-6x2) 10 1.3 CONCLUSIÓN El relevamiento de los errores resulta fundamental en esta tesis, ya que permite tener una primera identificación y clasificación de su existencia en un contexto educativo uruguayo, representado por 5 grupos de segundo grado y 3 grupos de tercer grado a cargo de tres diferentes docentes y en tres instituciones distintas, como se ilustra en la tabla 1. Tabla 1 Grupos, docentes e instituciones participantes en el relevamiento de errores Segundo año Tercer año Institución Docente a cargo Grupo 1 I1 D1 Grupo 2 I1 D1 Grupo 3 I1 D1 Grupo 4 I1 D2 Grupo 5 I2 D2 Grupo 1 I1 D1 Grupo 2 I1 D3 Grupo 3 I3 D1 El análisis inicial de este relevamiento ha mostrado cómo la misma acción, “operar términos no semejantes” puede estar asociada a diferentes errores: Reconocer como términos “operables” aquellos que tienen la misma letra –pero diferente exponente- o aquellos que están dentro de un paréntesis. Es decir, aunque parece ser el mismo error su naturaleza es distinta y posiblemente su causa también. De la misma manera, resulta interesante notar cómo los estudiantes de tercer grado siguen cometiendo errores similares a los de segundo grado, aunque ellos han avanzado en el estudio del álgebra. Todo esto lleva a plantearse la necesidad de generar propuestas didácticas que permitan superar los errores identificados. Al considerar todo lo anterior, una pregunta que emerge es: ¿la planificación didáctica asociada a la enseñanza inicial del álgebra y su puesta en marcha, determinan o influyen en la aparición de ciertos errores algebraicos? Para abordar esta primera cuestión se considera necesario analizar investigaciones desarrolladas en la Matemática Educativa en torno al estudio de errores algebraicos, como se detalla en el siguiente capítulo. 11 CAPÍTULO 2 2 ERRORES ALGEBRAICOS 2.1 INTRODUCCIÓN Los errores algebraicos, como se ilustró en el capítulo anterior, parecen ocurrir independientemente del estudiante, de las generaciones o incluso del docente. Eudave (1998) señala que, en general, los errores se manifiestan en los estudiantes al enfrentarse a conocimientos nuevos, que los obligan a revisar y reestructurar lo que ya saben. Es decir, muchas de las veces los estudiantes están aplicando conocimientos o reglas que ya manejan, pues las aplicaban antes, pero ahora las aplican bajo condiciones en las que ya no tienen validez. La complejidad del error y de su estudio conlleva a considerar diferentes tipos de errores, los epistemológicos referidos al conocimiento mismo y a su dificultad para construirlo o darle sentido, los didácticos, asociados a la forma en que se ha enseñado determinado tema, haciendo uso de ejemplos paradigmáticos, repitiendo una técnica “general”, dejando fuera ejemplos que requieren de adaptaciones de la técnica, o los que pudieran asociarse más a una dimensión cognitiva, es decir a dificultades para construir el conocimiento. En este capítulo se analizan diferentes investigaciones que han abordado los errores en matemática: sus posibles causas y clasificaciones, estableciendo como centro de interés los errores algebraicos y particularmente los de concatenación. De la misma manera, se explicitan los elementos de la investigación acción en los que se fundamenta este estudio de la práctica docente. 2.2 EL ERROR Y SU NATURALEZA Se entiende que el error es un elemento que aparece y acompaña todo proceso de enseñanza-aprendizaje. Rico (1998) indica que el error es parte legítima del acceso al conocimiento llegando en ocasiones a formar parte del conocimiento científico. Otra acepción que se considera es que “los errores son intentos razonables, pero no exitosos de adaptar un conocimiento adquirido a una nueva situación” (Matz, 1980, p.94). Por otro lado, Socas (1997) señala que la naturaleza distintiva y específica del lenguaje matemático, lo vuelve más difícil de transmitir. En el lenguaje coloquial o habitual, uno puede comunicar significados exitosamente 12 aún cometiendo errores de ortografía o rompiendo algunas reglas gramaticales. Sin embargo, en matemática debe realizarse una interpretación exacta de los signos para poder comprender un enunciado o un mensaje. 2.3 ERRORES ALGEBRAICOS Y SUS CAUSAS Un aspecto, que según Socas (1997) complejiza la comprensión de las matemáticas y por ende la aparición de errores, es que esta disciplina comparte palabras con el lenguaje coloquial, pero cambiando el significado. El “estadio semiótico” refiere al desarrollo de una estructura que aprende significado de signos y agrega a losya conocidos. Pero en matemática, también se incluye palabras totalmente nuevas, signos totalmente nuevos, que deben ser adquiridos por una estructura antigua. Esta organización que se debe hacer de la estructura del sistema antiguo es lo que el autor llama “estadio estructural”. En matemática, varias de las incorporaciones que deben hacerse al comienzo del álgebra particularmente, requieren de excepciones o restricciones. Aquí es cuando aparecen dificultades cognitivas, ya que el estudiante no puede explicar el comportamiento o significado de ciertos signos con la estructura anterior y les asignan un significad propio, comenzando lo que el auto llama “estadio autónomo”. Si se sitúa uno en la rama del álgebra que aparece por primera vez en la educación secundaria en programas de segundo año (estudiantes de 13-14 años en Uruguay), se encuentran diversos y numerosos trabajos e investigaciones que reportan los cuantiosos y profundos errores que cometen los estudiantes. Esto se debe a que, en el álgebra, a diferencia de la aritmética, es necesario un pensamiento operacional concreto para manejar métodos formales. Si los estudiantes tienen dificultades en la etapa formal de operaciones, entonces éstas suelen estar relacionadas a procesos de enseñanza (Socas, 1997), vinculados con la organización curricular. Por lo cual conocer la naturaleza de los procesos de aprendizaje es una herramienta para el diseño de actividades y la planificación. Es esperable que la frecuencia de errores sea mayor cuando se trabaja con álgebra ya que la estructura que le permitía al alumno trabajar con aritmética ya no le es útil. Debe ahora conocer y manejar diferentes contextos y reglas, identificar semejanzas y diferencias entre el mundo aritmético y algebraico. Por ejemplo, las diferencias de la adición en uno y otro generan conflicto. Esto es asignado según Collis (1974 citado en Socas, 1997) a la no aceptación, de algunos alumnos de la falta de clausura (necesidad de un resultado de un término luego del igual 13 y como respuesta a una adición). Socas (1997) clasifica estos errores como errores que tienen su origen en un obstáculo. Para ir forjando la nueva estructura y superar dichos errores, el estudiante deberá contar con una técnica de regularidad o búsqueda de patrones, poder de abstracción, reconocimiento de regularidades y generalización, lo que López y Silva (2013) denominan pensamiento variacional. Socas (1997) reconoce otro origen de los errores en álgebra: la ausencia de sentido. Esto ya ha sido reportado anteriormente por Booth (1984), quien tras realizar cuestionarios y entrevistas a sus estudiantes de entre 14 y 16 años, centra el problema en que los alumnos no tienen claro cómo interpretar las letras que aparecen en los ejercicios. A preguntas del tipo ¿qué representa la y en 3+5y? Los estudiantes responden desde: “no es nada” hasta “es algo, tipo un yogurt”. Por otro lado, Esquinas (2009) encuentra la causa u origen de los errores en la etapa primaria, ya que “la enseñanza tradicional de la aritmética lleva asociado un aprendizaje de las reglas operativas de forma mecánica sin comprensión conceptual de las operaciones, lo que dificulta la construcción de estructuras matemáticas necesarias para el desarrollo posterior del álgebra” (p. 374). Si se realiza una mirada a los diferentes errores que han sido reportados dentro del álgebra, se encuentran errores asociados a la comprensión profunda de lo que representan las letras en las expresiones. Un análisis de este tipo de errores aparece en Eudave (1998) quien plantea que en primaria, las letras son utilizadas como abreviaturas para medidas como en el caso de metros (m), centímetros (cm); o como iniciales en las fórmulas de áreas y volumen. Por este motivo, el alumno la ignorará, la eliminará o simplemente la agregará al final de su resolución. Otro escenario que reconoce el autor y que se ve con frecuencia en clase, es que los alumnos asignen a la letra un valor específico, aleatorio, asignado por ellos y cambien la letra por ese número desde un principio. Esto lo llama letras con un valor específico. Pinzón y Gallardo (2000) documentaron otro tipo de error al que nombraron “esquema de casi-igualdad” y refiere a la dificultad en el cambio de concepto de igualdad en álgebra. Estos autores documentan en un estudio realizado a estudiantes de secundaria que cursan introducción al álgebra, que para muchos de ellos el signo de igual implica hacer algo. Esta idea errónea de los alumnos ya había sido identificada por Kieran (1982, citado en Pinzón y Gallardo, 2000), 14 estableciendo que para los alumnos el signo igual era señal que ordenaba realizar ciertas operaciones, más que un símbolo de equivalencia. 2.4 ERRORES DE CONCATENACIÓN Los tipos de errores que se encuentran reportados en la literatura son numerosos y muy variados. Los errores de concatenación parecen ser de los menos citados y poco analizados en sus distintas acepciones, por lo que se considera que este trabajo puede aportar elementos valiosos sobre su estudio. Etimológicamente, concatenar significa “unir o enlazar dos o más cosas” (Real Academia Española, 2019). Es común que cuando un joven entra en el mundo del álgebra y no cuenta con una comprensión de lo que representan o no las letras, él las ve de manera indistinta a los números. Lo primero que se puede destacar es que en el mundo escolar, la forma de concatenación que conocen es la que se utiliza en aritmética, y en ese universo implica adición. Así, lo que el niño comprendió durante toda su experiencia con la matemática, es que 45 significa 40 + 5. En el mundo del álgebra, la concatenación implica multiplicación (5b significa 5×b) o en algunos casos adición y multiplicación: 67b significa (60+7)×b. Es necesario hacer notar que en Uruguay, como en muchos países, durante el trabajo con la aritmética, la multiplicación se representa siempre con una “×”, mientras que en álgebra, la ausencia de símbolo entre un número y una letra o entre dos letras, implica multiplicación. Otra de las notaciones que se utilizan para representar la operación multiplicación en álgebra, es un punto “”, pero no el signo conocido por los estudiantes en primaria (etapa escolar). Como consecuencia de todo esto, plantea Herscovics (1989) el trabajo con expresiones algebraicas puede resultar una fuente de dificultad para aquellos alumnos que están recién adentrándose en el mundo del álgebra. Además de Herscovics (1989) otros autores que manejan el concepto de concatenación en sus trabajos son Matz (1982) y Booth (1984), quienes argumentan que ésta suele usarse en aritmética para la notación posicional, y además expresa la adición implícita en el caso de fracciones mixtas. Por ejemplo, representa un número mixto, que es 4 unidades más un medio. En ese caso, hay una adición implícita entre el entero y la fracción, es decir, la ausencia es del símbolo “+”, lo cual según los autores crea más confusión, ya que en el mundo del álgebra, como se ha mencionado, la ausencia de signo, implicará una multiplicación, el símbolo que se omite es “×”. 15 Algunos errores de concatenación reportados en Pinzón y Gallardo (2000) son como los que aparecen a continuación: “si x = 6, 4x = 46” es decir, que se utiliza la interpretación posicional de concatenación. También afirmar que “si x = -3 e y = -5 entonces xy = -8”; donde se usa la interpretación errónea de adición implícita de concatenación. Otro de los ejemplos que muestran los autores es la conjunción de términos no semejantes. Se podría creer que luego de la educación secundaria los estudiantes no cometen más este tipo de errores de concatenación. Sin embargo, García (2015) realiza un relevamiento de errores en alumnos que ingresan a la educación universitaria. A preguntas del tipo, “Si m=3n+1 ¿qué puedes decir de m si n=4?”,encuentra respuestas como: m=35. Matz (1982, citado en García 2015) sostiene que estos tipos de errores se dan porque los estudiantes consideran que los valores conocidos representan valores posicionales y por consiguiente los escriben en el resultado; y los documenta como errores de concatenación. Por ejemplo, cuando algunos estudiantes concluyen que 4x = 46, cuando x = 6, el 4 representa el número conocido ubicado en la posición de las decenas y 6 lo ubican en la posición de las unidades. Muchos son los factores que influyen para que el alumno cometa errores en la reducción de expresiones algebraicas, no solo la concatenación empleada incorrectamente. Por ejemplo, el hecho de que el signo de multiplicación ya no se use en álgebra, para no ser confundido con la letra x, es un factor que propicia un terreno confuso y vulnerable a errores. La repercusión negativa en el pasaje de este símbolo: “x” a “∙” fue ya identificada en Socas (1997), quien recomendó no dejar de usar el símbolo de operación de multiplicación, y López y Silva (2013) retoman esta idea y argumenta que la concatenación es una categoría dentro de la omisión de signos. El autor justifica que el alumno que produce como respuesta que xw es igual a la suma x+w, es porque cree que la unión de términos en álgebra representa la suma. Por último, es menester reconocer que en la mayoría de las investigaciones sobre errores en matemática y ésta no es la excepción, los estudiantes tienden a realizar más de un error en un mismo renglón. En la mayoría de las respuestas erróneas de los alumnos se presentan simultáneamente varios tipos de errores. Así por ejemplo, es común encontrar problemas en el manejo de los paréntesis y por consiguiente un manejo inadecuado de la concatenación y la aplicación ingeniosa pero errónea de exponentes (Eudave, 1998, p. 28). 16 Para ilustrar lo anterior, se puede considerar el siguiente ejemplo: 3a+4b =7a1 b1, donde no se comprende el uso de las letras, hay confusión en el significado de la concatenación y de los exponentes. Otro ejemplo que aparece en Eudave (1998) es el siguiente: (a-b) + b =a-2b. En este caso, el autor plantea que no se respeta el paréntesis ni el valor de las letras. En definitiva, se detecta que el pasaje de la aritmética al álgebra resulta particularmente difícil para los alumnos, debido a la complejidad asociada a cada una de estas áreas matemáticas y por tanto, aparece una diversidad de errores. El cambio del mundo aritmético al algebraico requiere de un ajuste de estructura y difícilmente el tiempo didáctico lo posibilita. Un cambio en la notación para representar alguna operación como la multiplicación, puede generar dificultad en el alumno, así como esfuerzo en interpretar que la ausencia de signo que antes representaba adición ahora representa multiplicación. La imposibilidad de llegar a un resultado, es decir, de no poder operar una adición de dos o más términos y llegar a un solo número también obstaculiza el trabajo del álgebra. 2.5 INVESTIGACIÓN-ACCIÓN El concepto de investigación acción aparece por primera vez publicado por Kurt Lewin, quien simultáneamente concibe la teoría y la acción. Lewin (1946, citado en Velazco, 2012) contempla la necesidad de tres elementos esenciales para el desarrollo profesional: investigación, acción y formación, los cuales forman los vértices del triángulo de Lewin y deben permanecer en interrelación e intercambio permanente. La forma en la que se vinculan estos tres elementos es en ciclos de acción reflexiva, debiendo sostenerse unidos, aportándose unos a otros constantemente. Latorre (2003) define la investigación acción de Lewin como un “bucle recursivo y retroactivo de investigación y acción” (p. 27) donde cada elemento evalúa y aporta al otro, permitiendo así la formación del investigador (profesor en un ámbito educativo). Es decir, realizar una investigación acción implica buscar resultados prácticos y teóricos en simultáneo, realizando un diálogo permanente en el que el investigador ahonda en su formación. En palabras de Carr y Kemmis (1986, citado en Carro, 1993) “la teoría como la práctica se contemplan como provisionales y susceptibles de modificarse a la luz de la experiencia” (p. 2). Kemmis y McTaggart (1988, citado en Latorre, 2003) detallan las características que debe tener una investigación acción, entre estas ser participativa, tener como objetivo mejorar la propia práctica, ser colaborativa, seguir una espiral introspectiva: planificar, implementar, 17 observar, reflexionar, evaluar. Este tipo de trabajo permite una sistematización del aprendizaje que está orientado a la acción no sólo crítica sino crítica e informada, ya que se debe realizar una teorización sobre la práctica. La práctica debe ser evaluada mediante registro, recopilación de información y evaluaciones. Una investigación acción induce necesariamente a teorizar sobre la práctica y a analizar de forma crítica las situaciones. Se comienza con pequeños ciclos o espirales y se avanza hacia problemas mayores. Es importante señalar que en una investigación acción, el propósito fundamental no es tanto la generación de conocimiento sino el cuestionamiento de las prácticas sociales, explicitarlas y estar en medida de reconstruirlas (Latorre, 2003). Particularmente, en el ámbito educativo se espera que este tipo de aproximación facilite el cambio y el análisis para mejorar las prácticas. Desde el surgimiento del concepto investigación acción hasta la actualidad, las modalidades que surgieron y se sostienen se pueden dividir en tres: investigación acción técnica, investigación acción práctica, e investigación acción crítica emancipatoria. Zuber-Skerritt (1992, citados en Latorre, 2003) señalan que cada una de las modalidades en sí mismas son válidas y conllevan al desarrollo profesional. Estos autores legitiman también la posibilidad de empezar por la investigación acción técnica y luego avanzar hacia la investigación acción práctica y a la emancipatoria. Pero, ¿en qué se diferencian sustancialmente estas modalidades en su aplicación al ámbito educativo y las prácticas docentes? Latorre (2003) sintetiza las características de las distintas modalidades de forma eficiente, planteando que en una investigación acción técnica se pretende que el docente participe en programas diseñados por expertos, con el fin de lograr una mejora en la práctica educativa. En este caso, el desarrollo metodológico aparece prefijado. Por otro lado, la investigación acción práctica confiere al docente protagonismo y autonomía a seleccionar los objetivos y llevar adelante la investigación pudiendo consultar a un actor externo experto. Por último, la investigación acción emancipadora pretende profundizar en la emancipación del profesorado, de sus prácticas rutinarias y creencias vinculando su acción al ámbito social y contextual en el que se desenvuelve. Esta última postura que defienden Carr y Kemmis, tiene como objetivo cambiar las formas de trabajo, a través del discurso y la organización. 18 2.6 CONCLUSIÓN Los errores algebraicos son muy diversos, pero en este trabajo se ha puesto principal interés en los errores de concatenación, ya que éstos se relacionan con la interpretación de cómo se “juntan” (concatenan) números y letras, para formar expresiones algebraicas. La interpretación, que persiste desde la aritmética, es la concepción de que “todo” es adición. Lo que lleva a los alumnos a cometer equivocaciones tanto en la suma de monomios, como en la resolución de ecuaciones. El interés en el estudio de este tipo de errores, lleva a los siguientes cuestionamientos: ¿Cuáles son los errores de concatenación que aparecen con mayor frecuencia? ¿Cuáles de éstos persisten a pesar de la enseñanza del álgebra? ¿Qué elementos deben de considerarse en el diseño o adaptación de una planificación didáctica,que permita disminuir la frecuencia de estos errores y mejore el entendimiento de la concatenación algebraica? Para abordar estas cuestiones se propusieron diferentes elementos metodológicos, enmarcados en la investigación acción, que son descritos en el siguiente capítulo. 19 3 METODOLOGÍA 3.1 INTRODUCCIÓN En este capítulo se presentan las seis fases que conforman la metodología y que sustentan el estudio de errores de concatenación en un contexto uruguayo. Cada una de las fases permite generar el estudio sobre la naturaleza de los errores algebraicos y en particular enfocarse en la relación entre la didáctica de la clase de álgebra con los errores de concatenación identificados y la forma en que éstos pueden ser superados. En particular, se genera un cuestionario para identificar errores de concatenación, que permite evaluar los efectos de la didáctica de la clase de matemáticas de segundo año de educación media, en dos ediciones del curso, 2018 y 2019. La primera edición, como lo muestra el análisis de clases, se basó en una planificación didáctica tradicional y la segunda edición en una nueva planificación fundamentada en elementos didácticos y pedagógicos, con el objetivo de superar errores de concatenación, identificados en el relevamiento y en el cuestionario implementado después de la primera edición del curso. El contexto de la investigación y las seis fases que conforman la metodología se presentan con detalle. Finalmente, se comparan los resultados de los cuestionarios para identificar errores de concatenación, obtenidos en las dos ediciones del curso, 2018 y 2019. Para visualizar el aprendizaje alcanzado se utiliza el factor de Hake, un número que muestra el índice de mejoría. Este número se calcula a través de una fórmula desarrollada por Richard Hake en el que se consideran las respuestas correctas pre y post intervención. En este estudio, se debe salvar el sesgo de que los estudiantes considerados en una y otra etapa son diferentes, con el objetivo de calcular una aproximación a la mejoría en el aprendizaje. 3.2 CONTEXTO EDUCATIVO URUGUAYO En Uruguay, el CES (Consejo de Educación Secundaria) es quien se encarga de la enseñanza secundaria. Esto incluye la educación media básica, que corresponde a niveles de primero, segundo y tercero, como la media superior (grupos de cuarto, quinto y sexto). El nivel de segundo año y de tercer año, tienen una carga de 5 “horas” semanales dedicadas a la enseñanza de las matemáticas. Esto rige para instituciones públicas y privadas que estén bajo la habilitación del CES. Una de esas horas se denomina E.P.I. (Espacio Pedagógico Inclusor) y puede destinarse a trabajar sólo con una parte del grupo. Las horas-clase en secundaria son de 45 20 minutos. Existen sesiones de 1 clase (45 minutos) o bien “módulos” (generalmente de 80 minutos dependiendo de la institución). Los temas a tratarse en cada nivel, los determina el CES, mediante el programa oficial del nivel, base de las planificaciones docentes, ya que muestra los temas que deben tratarse, así como un estimativo del tiempo necesario para su enseñanza. Asimismo, el programa incluye recomendaciones de ciertos libros para el trabajo y ejercitación de los estudiantes. En el programa oficial de segundo año aparece por primera vez el álgebra y se estiman 10 semanas de trabajo para su enseñanza, en dos grandes bloques: Expresiones algebraicas (polinomios de una variable, grado, valor numérico, adición, sustracción y multiplicación de expresiones) y funciones. Los otros temas a tratar en este nivel son los siguientes: números y conjuntos numéricos, ecuaciones e inecuaciones, geometría del triángulo (puntos y líneas notables), funciones del plano en el plano y geometría del espacio. En el nivel de tercero, el programa oficial asigna 14 semanas al trabajo de álgebra, específicamente con los siguientes temas: polinomios, factorización, productos notables, funciones polinómicas de segundo grado, ecuaciones de segundo grado, sistemas de ecuaciones y sistema de inecuaciones. En este nivel se trabaja también con el teorema de Thales, el teorema de Pitágoras, geometría del espacio, trigonometría, probabilidad y estadística. 3.3 FASE 1. RELEVAMIENTO INICIAL DE ERRORES La primera fase de este trabajo consistió, como se muestra en el capítulo 1, en un primer relevamiento de errores en cinco grupos de segundo y en tres grupos de tercer año de educación media en Uruguay. Si bien el interés principal estaba puesto en segundo año, ya que es donde se introduce el trabajo con monomios y reducción de expresiones algebraicas, se consideraron dos grupos de tercer año, con el objetivo de identificar la persistencia de errores. Asimismo, se consideraron tres instituciones y tres docentes distintas, como se muestra en la Tabla 1 (misma que aparece en el capítulo 1). 21 Tabla 2 Grupos, docentes e instituciones participantes en el relevamiento de errores Segundo año Tercer año Institución Docente a cargo Grupo 1 I1 D1 autora de la tesis Grupo 2 I1 D1 autora de la tesis Grupo 3 I1 D1 autora de la tesis Grupo 4 I1 D2 docente participante Grupo 5 I2 D2 docente participante Grupo 1 I1 D1 autora de la tesis Grupo 2 I1 D3 docente participante Grupo 3 I3 D1 autora de la tesis Los grupos de segundo año, tres a cargo de D1 y 2 a cargo de D2, estaban trabajando con expresiones algebraicas, utilizando una planificación didáctica en común. Por una parte, se hizo el relevamiento, que consistió en una evaluación escrita propia del curso, enfocada en reducir expresiones algebraicas. Se registraron los errores más frecuentes, descubriendo que los de concatenación eran de los más reiterados y que varios estudiantes cometían más de un error al realizar una operación algebraica. Por otra parte, se consideraron trabajos escritos de los cursos de tercero, dos grupos a cargo de D1, y de otro grupo a cargo de D3. Al igual que en el nivel de segundo año, en tercer año, la planificación didáctica es muy similar entre los grupos, ya que aquí las docentes también trabajan de forma coordinada utilizando el mismo libro de texto y proponen ejercicios similares para la evaluación. Se solicitó a D3 acceder a los trabajos escritos de sus alumnos en el grupo de tercer año considerado. Este grupo había realizado una evaluación luego del repaso de expresiones algebraicas. Se identificaron los errores específicos de reducción de expresiones y se compararon con los registrados en los grupos 1 y 3 del mismo nivel. Se identificaron errores similares a los cometidos por los estudiantes de segundo año. De manera general, este relevamiento permitió así identificar que los errores de concatenación aparecían como unos de los más persistentes, por lo que se eligieron como el objeto de estudio principal de esta tesis. 3.4 FASE 2. ANÁLISIS DE CLASE El análisis de clase se propuso para analizar la posible incidencia de la didáctica sobre estos errores. Se analizó la enseñanza del álgebra a cargo de D1, en tres grupos de segundo año en I1, con la misma planificación didáctica -basada en el programa y en el libro, “Prácticas 2” de la editorial Santillana-. El énfasis del análisis estuvo en las interacciones entre estudiante- docente, estudiante-estudiante en diferentes momentos de la clase, exposición, trabajo individual, 22 trabajo colectivo, exposición de producciones de los estudiantes frente a todo el grupo. El análisis de clase tuvo como insumos el registro de audio, los cuadernos de los estudiantes y fotografías del pizarrón. Se eligieron algunas interacciones representativas, que fueron transcritas. “P” denota la intervención de la profesora y “E” la de un estudiante, y que acompañadas de producciones de los estudiantes, constituyen la base del análisis de clase, como se ilustra en el capítulo 4. 3.5 FASE 3. DISEÑO DE UN CUESTIONARIOPARA DETECTAR ERRORES DE CONCATENACIÓN Se diseñó un cuestionario con el objetivo de clasificar los errores y sus causas. Por ejemplo, si el error corresponde a un mal tratamiento de los exponentes, debido al desconocimiento de las propiedades, o si el estudiante no identifica monomios semejantes, o por el contrario, los identifica pero tiene errores en la adición de enteros, etc. […] las categorías no son compartimentos estancos, y suelen solaparse unas con otras (ya que rara vez un error obedece a una única causa), pero permiten postular posibles razones para su aparición, y guiar, de ese modo, en la elección de actividades remediales. (Del Puerto, Minnaard y Seminara, 2004, p. 5) Clasificar o identificar las causas más comunes de los errores, permite elaborar lo que Del Puerto et al. (2004) llaman biblioteca de errores típicos, que es de gran valor para la planificación y re-planificación docente. Conocer los errores más comunes permite al docente elegir y proponer ciertas actividades y desafíos para evitarlo, o en su defecto trabajar y reflexionar para superarlos. Uno de los interés en este trabajo es diferenciar errores, ya que como plantea Castillo (2002) “un error de concepto reviste mayor relevancia que un error de ejecución” (p. 267) y es necesario distinguirlo, para abordar aquellos que muestran conceptos defectuosos ligado a la estructura mental del álgebra que han incorporado y elaborado. Por ejemplo, ante el ejercicio -11x+4x, los alumnos que contestan 7x, muestran un manejo de monomios semejantes, donde operan con coeficientes y dejan la parte literal común. Sin embargo, falta afinar el trabajo con la adición de enteros de distinto signo. Más aún, sí saben que se efectúa restando los valores absolutos, pero en la ejecución no se detienen a evaluar qué signo debe llevar el resultado. 23 Dado que en el primer relevamiento se detectó que algunos estudiantes cometían dos errores en una misma operación, o en un mismo renglón, por ejemplo: Se desglosan operaciones, dando un verdadero o falso en el cuestionario, que permita identificar el tipo de error más cometido. Esto, para discernir si asocian monomios no semejantes y a su vez usan mal las propiedades de potenciación, o si lo uno o lo otro de manera separada. Por ejemplo, en este caso: los monomios son semejantes, pero no se reconoce el coeficiente en el segundo término y a su vez, se comete el mismo error que en el ejemplo anterior (suman exponentes en adición de monomios). De manera general, se propusieron ejercicios simples, ya que como señala Malle (1993), al considerar ejercicios más complejos, resulta difícil detectar un error específico. El cuestionario está dividió entonces en dos secciones. En la primera parte se solicitó a los estudiantes reducir términos semejantes y en la segunda parte, determinar si las igualdades presentadas eran correctas o incorrectas. 3.5.1 Cuestionario de concatenación Reduce las siguientes expresiones: x + x = x + 3x + 2x = -5x + 8x –x = -11x + 4x = x2 + x3 + 4x2 + 5x3 = 3x2 – x + 2x = x + y = 2x + 2y = 3x + 4y = ¿Cuál o cuáles de estas igualdades son correctas? 3x + 6x = 9x2 3x + 6x = 9x x + x2 = x3 x + x2 = 2x3 x + x2 = 2x2 -5x3 + 2x3 = -3x0 24 -5x3 + 2x3 = -3x3 -5x3 + 2x3 = -7x3 -5x3 + 2x3 = -7x0 3.6 FASE 4. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS DEL CUESTIONARIO El análisis se hizo considerando cada respuesta equivocada, asociándole el tipo de error y registrando el número de estudiantes que lo cometen. Asimismo, se identificó a aquellos estudiantes que cometían más de un error, para poder analizarlos particularmente. Se realizó un análisis exhaustivo de los resultados, volcando la frecuencia de aparición y respectivos porcentajes en el apartado 4. Se hicieron gráficos de barras y gráficos circulares que permiten ilustrar de manera general el tipo de error y su frecuencia, los cuales aparecen en el capítulo 4. 3.7 FASE 5. PLANIFICACIÓN DIDÁCTICA PARA SUPERAR ERRORES DE CONCATENACIÓN Para generar la planificación didáctica enfocada en la superación de errores algebraicos de concatenación, se consideraron elementos pedagógicos y didácticos. 3.7.1 Elementos pedagógicos para la planificación didáctica Elementos de las pedagogías del éxito y del error (De La Torre, 2004) fueron considerados en la planificación didáctica. El primero de ellos, es el principio de progresión graduada de la pedagogía del éxito, De la Torre señala que: “A través del mecanismo didáctico de la ejercitación, el alumno va adquiriendo confianza y conciencia de éxito en las tareas de aprendizaje” (p. 77). Así, se proponen ejercicios de práctica que permitan al estudiante lograr la comprobación inmediata de las resoluciones propuestas y de los resultados encontrados. El segundo proviene de la pedagogía del error y consiste en proponer ‘la pregunta extra’ que provoque un conflicto cognitivo para disparar la discusión y así avanzar un escalón más en la escalera del aprendizaje. En consonancia con estos elementos pedagógicos, se apela a una individualización de la enseñanza, guiando al estudiante, pero facilitando y promoviendo la ayuda entre los propios compañeros. Asimismo, se proponen actividades que fomentan el trabajo en grupos. El docente interviene, pero no de forma expositiva ni demostrativa. Además, las actividades propuestas a los estudiantes deben ser retadoras y propiciar la reflexión, incitando al auto-aprendizaje. Según De La Torre la metodología heurística es la que tiene por objeto “que el 25 alumno descubra por sí mismo, las nociones o conceptos correspondientes a su edad o desarrollo” (p. 83). 3.7.2 Elementos didácticos para la planificación didáctica Se analizaron nuevamente investigaciones enfocadas en el estudio del álgebra y se identificaron cuatro elementos para superar los errores algebraicos de concatenación: 1) el error visto como organizador didáctico; 2) desarrollar el lenguaje algebraico; 3) establecer conexiones entre la aritmética y el álgebra y 4) socializar el error en la enseñanza del álgebra. Estos cuatro elementos se detallan a continuación. 3.7.2.1 El error visto como organizador didáctico Desde la perspectiva de la pedagogía del éxito que plantea De la Torre (2004), el fracaso desanima al alumno y perjudica su aprendizaje. Esto, puede resultar particularmente cierto si el error es fuertemente penalizado. Por ejemplo, en las evaluaciones se califica el puntual desempeño del estudiante en lugar del proceso de aprendizaje. Pero también es posible considerar el error como una oportunidad para intervenir y reestructurar conceptos que el estudiante ha construido de manera no adecuada. Así, el error deja de ser un resultado sancionable o punible, y pasa a ser una herramienta para la re-planificación docente, para la intervención y la reflexión. 3.7.2.2 Desarrollar el lenguaje algebraico El lenguaje algebraico es considerado un elemento clave en la enseñanza del álgebra, que sin embargo, puede fungir como obstáculo, ya que a diferencia del lenguaje coloquial, transmitir exitosamente un mensaje, no admite errores (Socas, 1997). Si se considera que el sistema antiguo es el referente para organizar la estructura relacionada con el sistema nuevo, el trabajo con actividades en las que se ponga en práctica el pasaje de un lenguaje al otro, posibilita establecer correspondencias válidas desde el comienzo de la enseñanza del álgebra. En esta misma línea, luego de avanzar con el trabajo de monomios, resulta importante continuar el trabajo enfocado en la escritura del lenguaje algebraico, lo que permite valorar la fluidez que cada alumno va alcanzando y también permite identificar si es necesario deconstruir y reconstruir algún concepto que internalizó de forma errónea. 26 3.7.2.3 Establecer conexiones entre la aritmética y el álgebra El pasaje de la
Compartir