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Memorias de VIII Jornada de Investigación del Departamento de Matemática y VII Jornada de Investigación en Educación Matemática, UPEL Maracay 02 y 03 de julio de 2015 En: Z. Paredes y J. Sanoja (Eds.) Memorias de VIII Jornadas de Investigación del Departamento de Matemática y VII Jornadas de Investigación en Educación Matemática (pp. 470-494). Venezuela, Maracay: CEINEM-NT, Ediciones SIP. ISBN: 978-980-7335-37-9 470 470 470 SUCESIONES Y SERIES EN EL LIBRO DE MATEMÁTICA DE 4TO AÑO DE LA COLECCIÓN BICENTENARIO Karol Ramírez karol-jo93@hotmail.com Miguel Zambrano Martha Iglesias mmiglesias@gmail.com UPEL Maracay RESUMEN El uso de los libros de texto en el subsistema de Educación Básica ha sido promovido como parte de un conjunto de políticas públicas educativas, entre las cuales destacan el Proyecto Leer (que incluye la Colección Bicentenario), la dotación de computadoras Canaima y la instalación de los Centros Bolivarianos de Informática y Telemática. En este sentido, considerando que el libro de texto orienta la planificación y la gestión de las clases de Matemática (Aguilar e Iglesias, 2013), se decidió realizar el análisis del contenido matemático: fundamentación teórica y actividades propuestas en la lección nº 4 sobre “Nuestro Mundo Viviente” del Libro de Matemática (4to año) intitulado “Naturaleza Matemática”, teniendo en cuenta que, según Duarte Castillo y Bustamante Paricaguan (2013), dos de sus autoras, el mismo fue estructurado siguiendo los planteamientos de la Educación Matemática Crítica. Por ello, se observó que, partiendo de un tema generador (la división celular), se trata de establecer vínculos con un tema matemático (las sucesiones), haciendo uso de la representación tabular de los primeros nueve momentos de la división del huevo o cigoto, para así introducir el concepto de sucesión. Seguidamente, se aborda lo relacionado con la sucesión de Fibonacci y se muestran imágenes ilustrativas de la concha del caracol nautilus, la curva de von Koch, sucesión de números naturales y sucesión de números poligonales, sin profundizar en ello; por lo cual, sería necesario asumirlo como algo para investigar. Luego, introducen los conceptos de serie, sucesiones crecientes y decrecientes, sucesiones convergentes y divergentes, haciéndose énfasis en su representación tabular y gráfica; esto último pudiera verse favorecido con el uso de hojas de cálculo. Finalmente, se proponen cinco actividades orientadas a obtener información a partir de la representación gráfica o simbólica de una sucesión o a construir una sucesión que satisfaga ciertas condiciones. Palabras clave: Libro de texto, Colección Bicentenario, Educación Matemática Crítica, contextos extra e intramatemáticos. Introducción Memorias de VIII Jornada de Investigación del Departamento de Matemática y VII Jornada de Investigación en Educación Matemática, UPEL Maracay 02 y 03 de julio de 2015 En: Z. Paredes y J. Sanoja (Eds.) Memorias de VIII Jornadas de Investigación del Departamento de Matemática y VII Jornadas de Investigación en Educación Matemática (pp. 470-494). Venezuela, Maracay: CEINEM-NT, Ediciones SIP. ISBN: 978-980-7335-37-9 471 471 471 Los libros de textos diseñados con fines académicos representan un recurso didáctico de gran utilidad tanto para el docente como para el discente, ya que, constituyen un medio fundamental en el proceso de enseñanza y aprendizaje tanto en el aula como fuera de ella; al respecto Choppin, citado por González Astudillo y Sierra Vásquez (2004), considera que el libro de texto es a la vez apoyo del saber en tanto que impone una distribución y una jerarquía de los conocimientos y contribuye a forjar los andamios intelectuales tanto de alumnos como de profesores; es instrumento de poder, dado que contribuye a la uniformización lingüística de la disciplina, a la nivelación cultural y a la propagación de las ideas dominantes (pp. 389- 390). Indiscutiblemente, lo antes señalado, ha convertido a los libros de texto en objeto de investigación por parte de educadores e instituciones interesadas en contribuir al mejoramiento de la calidad de la enseñanza; según González Astudillo y Sierra Vásquez (2004), el análisis de los libros se ha centrado en la variedad y riqueza de sus contenidos, las incidencias que ejercen en el aprendiz y su función como transmisor de conocimientos que faciliten abordar situaciones del entorno, por cuanto ejercen gran influencia en la praxis docente. Aguilar e Iglesias (2013b) señalan que los libros de texto son habitualmente utilizados por el docente para planificar las sesiones de clases, ya que, según los maestros consultados por estas autoras, en los libros se plantean actividades didácticas, los contenidos del currículo son planteados en forma sencilla y, además, sirven para asignar tareas (ejercicios o problemas). Por tanto, surge la necesidad que el docente se familiarice con metodologías que le permitan valorar las características de dichos libros y seleccionar el o los más adecuados para sus clases, ya que, de acuerdo con Salcedo (2012) pueden originar inconsistencias, ambigüedades y otros conflictos de índole cognitivo según sea abordado el conocimiento matemático, pues, sus autores transforman el conocimiento matemático formal en saber escolar, para ello reducen el contenido, simplifican la información, buscan temas y Memorias de VIII Jornada de Investigación del Departamento de Matemática y VII Jornada de Investigación en Educación Matemática, UPEL Maracay 02 y 03 de julio de 2015 En: Z. Paredes y J. Sanoja (Eds.) Memorias de VIII Jornadas de Investigación del Departamento de Matemática y VII Jornadas de Investigación en Educación Matemática (pp. 470-494). Venezuela, Maracay: CEINEM-NT, Ediciones SIP. ISBN: 978-980-7335-37-9 472 472 472 ejemplos que resulten comprensibles y atractivos para el estudiante, lo cual conlleva en algunos casos a establecer afirmaciones de manera implícita que no siempre son válidas. En este sentido, consideramos que una herramienta que facilita la pertinente selección del libro de texto o qué enseñar de un tópico matemático, es la metodología basada en el análisis del contenido teórico y de las actividades propuestas en los libros de matemática que ofrecen las distintas editoriales o entes gubernamentales, desde un enfoque crítico que permita contrastar el saber escolar con la rigurosidad matemática a fin de adecuar conceptos, definiciones, propiedades y procedimientos a la enseñanza formal de esta área de conocimiento y así evitar aprendizajes sesgados; pues, Salcedo (2012) afirma que “las actividades que debe desarrollar el alumno mientras estudia matemática tienen influencia en su aprendizaje, de allí la importancia de examinar la demanda cognitiva de esas actividades, particularmente las que se encuentran en los libros de texto” (p.88). En aras de llevar a cabo el análisis de un libro de texto, se considera que el docente puede apoyarse en el Mapa de Enseñanza y Aprendizaje (MEA) propuesto por Orellana Chacín (2002), dado que éste representa un recurso instruccional dirigido a los profesores de Matemática, permitiéndole organizar distintos aspectos relacionados con un tema matemático, a fin de planificar unidades didácticas en las cuales se aborden los múltiples significados del contenido en estudio. El análisis del libro de texto que se presenta a continuación se llevó a cabo en el curso de Análisis Matemático II de la especialidad de Matemática que ofrece la Universidad Pedagógica Experimental Libertador, Instituto Pedagógico de Maracay, como una actividad propia de la formación inicial de profesores de Matemática, ya que, conducea los participantes a aplicar sus conocimientos matemáticos y competencias didácticas al momento de seleccionar y trabajar con un libro de texto. El trabajo contempla el análisis del tema de sucesiones y series propuesto en el libro denominado “Naturaleza Matemática”, de la Colección Bicentenario, debido a que es un contenido propio del programa del curso Análisis Matemático II y, además, es un tópico matemático abordado en 4 to año de Educación Media General del Sistema Educativo Bolivariano. Memorias de VIII Jornada de Investigación del Departamento de Matemática y VII Jornada de Investigación en Educación Matemática, UPEL Maracay 02 y 03 de julio de 2015 En: Z. Paredes y J. Sanoja (Eds.) Memorias de VIII Jornadas de Investigación del Departamento de Matemática y VII Jornadas de Investigación en Educación Matemática (pp. 470-494). Venezuela, Maracay: CEINEM-NT, Ediciones SIP. ISBN: 978-980-7335-37-9 473 473 473 Se considera de vital importancia que el docente de Matemática estudie de manera objetiva los libros de texto que utilizará de referencia para el diseño de sus actividades de enseñanza y aprendizaje, tomando en consideración que los libros deben presentar actividades que permitan a los estudiantes verificar su claridad conceptual, así como desarrollar destreza en procedimientos, pero también que promuevan la investigación con el propósito de que profundicen sus conocimientos. Objetivo Realizar el análisis de contenido de la lección relativa a sucesiones y series contemplada en el libro de Matemática de 4 to año de la Colección Bicentenario. Referentes Teóricos El libro de texto constituye uno de los recursos primordiales en el quehacer docente, pues, en la mayoría de los casos es considerado, por parte del profesor, como la guía que orienta la planificación de las actividades didácticas, hecho que demanda la necesidad de proporcionar herramientas al docente que le permitan determinar la calidad de sus contenidos y actividades propuestas, a fin de promover una adecuada formación en los estudiantes. Para Campos Parra (2014), “uno de los retos que debe asumir el docente de matemáticas es mantener una visión crítica sobre este tipo de recursos y así poder comprobar el funcionamiento o no, de las didácticas incluidas para los diferentes contenidos” (p.5). En este sentido, el análisis del libro de texto representa una herramienta de vital utilidad al momento de seleccionar el o los libros de texto en los cuales se apoyará el docente para establecer cómo, cuándo y qué enseñar de un tópico, tomando en cuenta además, las exigencias de la sociedad actual. En este apartado se presenta los aspectos teóricos que se consideraron al momento de realizar el análisis de la lección referente al tema de las sucesiones y series contemplado en Memorias de VIII Jornada de Investigación del Departamento de Matemática y VII Jornada de Investigación en Educación Matemática, UPEL Maracay 02 y 03 de julio de 2015 En: Z. Paredes y J. Sanoja (Eds.) Memorias de VIII Jornadas de Investigación del Departamento de Matemática y VII Jornadas de Investigación en Educación Matemática (pp. 470-494). Venezuela, Maracay: CEINEM-NT, Ediciones SIP. ISBN: 978-980-7335-37-9 474 474 474 el libro de Matemática de 4 to año de la Colección Bicentenario; los referentes considerados fueron los siguientes: El modelo para la elaboración de las lecciones reportado por Duarte y Bustamante (2013), el cual se fundamenta en la Educación Matemática Crítica; estableciéndose una serie de fases que guiaron el diseño de cada una de las lecciones que conforman los libros de texto de Matemática de la colección Bicentenario (ver Gráfico 1). Gráfico 1. Modelo para la elaboración de lecciones en los libros de la Colección Bicentenario (Duarte y Bustamante, 2013) Memorias de VIII Jornada de Investigación del Departamento de Matemática y VII Jornada de Investigación en Educación Matemática, UPEL Maracay 02 y 03 de julio de 2015 En: Z. Paredes y J. Sanoja (Eds.) Memorias de VIII Jornadas de Investigación del Departamento de Matemática y VII Jornadas de Investigación en Educación Matemática (pp. 470-494). Venezuela, Maracay: CEINEM-NT, Ediciones SIP. ISBN: 978-980-7335-37-9 475 475 475 El Mapa de Enseñanza y Aprendizaje (MEA) propuesto por Orellana Chacín (2002), cuya construcción parte de un análisis del tema en correspondencia con el nivel educativo, el conocimiento del docente acerca del tema, el conocimiento previo de los estudiantes, el tiempo disponible y los intereses tanto de los estudiantes como del profesor. En el MEA se desarrollan diez aspectos que se pueden tomar en cuenta a la hora de enseñar un tópico matemático. A continuación en el Gráfico 2, se describen los aspectos que este autor considera necesarios desarrollar en la enseñanza de la Matemática: Gráfico 2. Mapa de Enseñanza Aprendizaje propuesto por Orellana Chacín (2002) Abordaje metodológico El análisis de la lección relativa al contenido de sucesiones y series se realizó tomando como referencia al libro de texto intitulado “Naturaleza Matemática” de 4 to año de Memorias de VIII Jornada de Investigación del Departamento de Matemática y VII Jornada de Investigación en Educación Matemática, UPEL Maracay 02 y 03 de julio de 2015 En: Z. Paredes y J. Sanoja (Eds.) Memorias de VIII Jornadas de Investigación del Departamento de Matemática y VII Jornadas de Investigación en Educación Matemática (pp. 470-494). Venezuela, Maracay: CEINEM-NT, Ediciones SIP. ISBN: 978-980-7335-37-9 476 476 476 Educación Media General perteneciente a la Colección Bicentenario promovido por el Estado Venezolano como parte de sus políticas públicas en materia educativa. Cabe destacar que la selección del libro de la Colección Bicentenario obedece a que éste representaría un material de referencia (matemático y didáctico) que actualmente deberían estar empleando los docentes en el diseño de actividades de enseñanza y aprendizaje en el contexto educativo venezolano; además, se consideró el tema de sucesiones y series (abordado en 4 to año de Educación Media) por ser un tópico propio del curso de Análisis Matemático II de la especialidad de Matemática de la UPEL - Maracay; el propósito de realizar este análisis es conocer la estructura conceptual y didáctica de este contenido en el texto seleccionado. El libro está estructurado por lecciones (contenidos matemáticos), cada una de éstas se vinculan a un tema generador. El cuerpo del libro de texto de 4 to año lo conforman doce (12) lecciones y tres (3) biografías de ilustres docentes venezolanos que marcaron huella con su desempeño profesional; en este caso, consideraron a los profesores: Boris Lino Bossio Vivas, Margarita Amestoy de Sánchez y José Alejandro Rodríguez. En las páginas iniciales, se presenta un preámbulo dirigido a los estudiantes, motivándolos a visualizar a la Matemática como una disciplina esencial para la vida, mostrando situaciones - problemas del contexto real. Luego, se dirige un prólogo a los padres, familiares y docentes, invitándolos a involucrarse en el proceso de enseñanza - aprendizaje de los estudiantes, a fin de que desarrollen habilidades que le permitan contribuir en su formación integral. El tema generador que da inicio a cada lección tiene la finalidad de establecer relación entre el contenido matemático y su utilidad para atender situaciones concernientes a otras áreas de conocimiento o hechos cotidianos, a continuación en el Cuadro 1 se presenta la estructura del índice del texto: Memorias de VIII Jornada de Investigacióndel Departamento de Matemática y VII Jornada de Investigación en Educación Matemática, UPEL Maracay 02 y 03 de julio de 2015 En: Z. Paredes y J. Sanoja (Eds.) Memorias de VIII Jornadas de Investigación del Departamento de Matemática y VII Jornadas de Investigación en Educación Matemática (pp. 470-494). Venezuela, Maracay: CEINEM-NT, Ediciones SIP. ISBN: 978-980-7335-37-9 477 477 477 Cuadro 1 Estructura del índice del libro de texto de 4 to año (colección Bicentenario) Nº Contenidos Matemáticos Temas Generadores B Biografía Boris Lino Bossio Vivas 1 Estadística: análisis descriptivo univariante. Números índices Pensando en el futuro inmediato 2 Distribuciones de probabilidad. Distribución binomial. Un factor de riesgo 3 Análisis gráficos de funciones reales Las pistas de automovilismo 4 Sucesiones. Progresiones aritméticas y geométricas. Nuestro mundo viviente 5 Número El número , ciencia y salud 6 Función logarítmica. Función exponencial. La población mundial B Biografía Margarita Amestoy de Sánchez 7 Los números complejos, ecuaciones y funciones. Las soluciones complejas 8 Fractales de Mandelbrot y Julia. La iteración. Unos conjuntos increíbles 9 El conjunto de Cantor, la curva de von Koch, el triángulo y la alfombra de Sierpinski, y la curva de Peano y de Hilbert. Geometría fractal: una nueva visión 10 Funciones Trigonométricas Las mareas del Lago de Maracaibo 11 Teorema del Seno y Teorema del Coseno Midiendo terrenos 12 Vectores en el espacio. Dependencia e independencia lineal La luz solar y los vectores B Biografía José Alejandro Rodríguez Cabe destacar que el análisis parte de la revisión del modelo bajo el cual se estructuran las lecciones del libro (Duarte y Bustamante, 2013) y además, se considera el Mapa de Enseñanza y Aprendizaje propuesto por Orellana Chacín (2002) a fin de identificar el abordaje didáctico que hacen del tema. En función de lo antes expuesto, se identificó el tema generador, lo cual corresponde a la primera fase de la estructura de la lección de acuerdo al modelo antes referido; aspecto que Memorias de VIII Jornada de Investigación del Departamento de Matemática y VII Jornada de Investigación en Educación Matemática, UPEL Maracay 02 y 03 de julio de 2015 En: Z. Paredes y J. Sanoja (Eds.) Memorias de VIII Jornadas de Investigación del Departamento de Matemática y VII Jornadas de Investigación en Educación Matemática (pp. 470-494). Venezuela, Maracay: CEINEM-NT, Ediciones SIP. ISBN: 978-980-7335-37-9 478 478 478 también se puede visualizar en el MEA, por cuanto se vincula el tema matemático con otras áreas de conocimiento. Seguidamente, se determinaron las actividades correspondientes a la segunda fase (contexto extramatemático), las cuales se relacionan con el tema generador y, en el MEA, las mismas se pueden ubicar dentro la exploración previa a la introducción del tema. Posteriormente, se introduce la formalización conceptual del tema, correspondiente a la fase 3; aspecto considerado por Orellana Chacín (2002) como la fundamentación matemática. Después, se plantean actividades enfocadas en el contenido matemático, pero estableciendo relaciones con otras ciencias (fase 4), donde el estudiante debería aplicar la teoría para dar respuesta a situaciones planteadas; esto se vincula al MEA en cuanto a la relación que se establece con otras ciencias. Luego, se propone una serie de actividades que promueven la formalización conceptual y procedimental del tema (fase 5); aspectos que se abordan en el MEA por cuanto implican el cálculo y representación gráfica (manual y asistida por computador) y el uso de la historia como estrategia para incentivar la indagación. La fase 6 contempla una serie de actividades que persiguen la consolidación del tema mediante la ejercitación, lo cual guarda relación con la generalización del conocimiento matemático propuesta por Orellana Chacín (2002). Análisis del Libro de Texto Dentro de este contexto, se eligió de la Colección Bicentenario el libro de 4to año denominado “Naturaleza Matemática”, con el propósito de realizar un análisis de una de sus lecciones relativa al tema matemático de Sucesiones y Series, el cual se aborda partiendo de la división celular, contenido perteneciente al área de Biología, el cual constituye un tema generador de enseñanza y aprendizaje, por cuanto tiene como objetivo establecer relaciones entre el objeto matemático a desarrollar y otros temas vinculados al contexto social actual u otras áreas de conocimiento. Al respecto, se considera que el tema Memorias de VIII Jornada de Investigación del Departamento de Matemática y VII Jornada de Investigación en Educación Matemática, UPEL Maracay 02 y 03 de julio de 2015 En: Z. Paredes y J. Sanoja (Eds.) Memorias de VIII Jornadas de Investigación del Departamento de Matemática y VII Jornadas de Investigación en Educación Matemática (pp. 470-494). Venezuela, Maracay: CEINEM-NT, Ediciones SIP. ISBN: 978-980-7335-37-9 479 479 479 generador configura el medio que le permite al estudiante visualizar la utilidad práctica del contenido matemático para dar respuestas a situaciones cotidianas o a hechos abordados por otras ciencias; cuestiones que Orellana Chacín (2002), en su MEA, considera pertinentes trabajar al momento de enseñar un tema matemático. Los autores mediante el tema generador buscan captar la atención del lector, mostrando la presencia de la Matemática en el tópico abordado, para luego enunciar el concepto a estudiar en la lección; es decir, de manera implícita, invitan al lector (estudiante) a identificar conceptos matemáticos, en este caso, expresando dentro del mismo párrafo la frase “la Matemática aparece hasta en los fenómenos que dan origen a la vida” (p.55), seguidamente enuncian que se trabajará un tópico matemático e introducen el término o concepto de sucesión. Posteriormente, atendiendo el proceso de división celular humana desde el momento de la fecundación hasta la novena división, se presenta una tabla de doble entrada donde reflejan los momentos de la división celular y el número de células correspondientes a cada momento (ver Gráfico 3), con el propósito de mostrar gráficamente que es una sucesión y que nombre reciben sus elementos, además, de establecer la diferencia entre la representación de los términos de una sucesión finita y una sucesión infinita. Gráfico 3. Tabla de representación de sucesiones: la división celular (p.55) La exploración gráfica de una definición, concepto o propiedad matemática constituye una estrategia didáctica que promueve la visualización y consecuente asimilación de las mismas por parte del estudiante; razón por la cual representa un aspecto que, según Orellana Chacín (2002), debe ser considerado al momento de planificar una unidad didáctica con contenido matemático. Memorias de VIII Jornada de Investigación del Departamento de Matemática y VII Jornada de Investigación en Educación Matemática, UPEL Maracay 02 y 03 de julio de 2015 En: Z. Paredes y J. Sanoja (Eds.) Memorias de VIII Jornadas de Investigación del Departamento de Matemática y VII Jornadas de Investigación en Educación Matemática (pp. 470-494). Venezuela, Maracay: CEINEM-NT, Ediciones SIP. ISBN: 978-980-7335-37-9 480 480 480 Seguidamente, se presenta una definición con cierto nivel de formalidad matemática que los autores denominaron concepto de sucesión, el cual expresa textualmente lo siguiente: “una sucesión, , es un conjunto de números ordenados de acuerdo a una ley. Así, una sucesión puede ser finita o infinita (o bien, ilimitada),según el conjunto sea finito o infinito o bien ” (p. 55). Cabe destacar que esta definición omite aspectos importantes que la hacen ambigua, ya que, no establece el conjunto numérico al cual pertenecen los términos de la sucesión y, además, hace mención a una ley (función) sin indicar cuál es el conjunto de partida y cuál es el conjunto de llegada sobre los que está definida dicha función. Luego, hacen referencia a sucesiones finitas e infinitas sin precisar la razón que le atribuye esa característica. Posteriormente, presentan de manera opcional otra definición de sucesiones, la cual enuncian como: “el conjunto de las imágenes de una función cuyo dominio es un subconjunto A de los números naturales y su conjunto de llegada es , es decir, donde S(n)= Rango de A” (p. 56). Al leer esta definición se aprecia mayor rigurosidad matemática, ya que, se especifica cuál es el conjunto que contiene los términos de la sucesión; en cuanto a la definición de la función que permite determinar los términos de tal sucesión, se considera que sigue existiendo cierto grado de imprecisión al definir el conjunto de partida (o dominio) A, ya que, tal conjunto A es definido como un subconjunto de los números naturales y no se dice, de manera explícita que, por lo general, se asume que n ≠ 0. Además, sería importante destacar que el rango de una sucesión está contenido en R (conjunto de llegada) y, así, destacar la diferencia entre el conjunto de llegada y el rango de una función definida de A en . Por otra parte, es de destacar que la definición presenta una expresión que se considera errada al establecer que S(n)=Rango de A; en este caso, se presume que es un error de transcripción, tal vez en lugar de colocaron A. Es oportuno recordar que el rango de una función es el conjunto de las imágenes de los elementos del conjunto A mediante la función f, el cual en el libro se denota por S(n) para el caso de las sucesiones. Memorias de VIII Jornada de Investigación del Departamento de Matemática y VII Jornada de Investigación en Educación Matemática, UPEL Maracay 02 y 03 de julio de 2015 En: Z. Paredes y J. Sanoja (Eds.) Memorias de VIII Jornadas de Investigación del Departamento de Matemática y VII Jornadas de Investigación en Educación Matemática (pp. 470-494). Venezuela, Maracay: CEINEM-NT, Ediciones SIP. ISBN: 978-980-7335-37-9 481 481 481 Luego, de la segunda definición de sucesiones presentan la forma general de los términos de una sucesión e inmediatamente definen la relación que permite establecer y representar a cada uno de los términos de la sucesión como término general y lo denotan como . Después, establecen un ejemplo de sucesión finita 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256 destacando que en ella es posible identificar primer y último término respectivamente. Y un ejemplo de sucesión infinita 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64… donde se puede identificar primer término, pero no hay último término. También, presentan dos sucesiones infinitas con las respectivas relaciones que las determinan. La primera de ellas consta de múltiplos positivos de 3, es decir . En cambio la segunda sucesión está formada por los números impares positivos, cuyo término general es . Seguidamente, ilustran otros ejemplos de sucesiones tales como: la sucesión de Fibonacci, cuyos primeros términos aparecen en el caracol nautilus (ver Gráfico 4) el cual se asemeja a la espiral de Fibonacci; la misma se obtiene uniendo rectángulos de dimensiones iguales a los términos correlativos a la sucesión de Fibonacci. Otro ejemplo de este tipo es el número de segmentos que se obtienen en la construcción de la curva de von Koch (ver Gráfico 5), cuya construcción se aborda en la unidad 9 de este libro referida a la geometría fractal. Cabe destacar que estos ejemplos no son desarrollados, solamente se presentan imágenes ilustrativas. Lo que sigue a nivel de texto son, en la página 57, los conejos de Fibonacci. Por ello, se considera que sería recomendable que los docentes revisen y sugieran a sus estudiantes consultar las páginas abajo señaladas para complementar la información sobre la sucesión de Fibonacci: http://www.uv.es/aprengeom/espirales.html http://historiaybiografias.com/fibonacci/ http://www.dmae.upm.es/cursofractales/capitulo1/2.html https://ztfnews.wordpress.com/2014/03/11/las-matematicas-de-niels-fabian-helge-von koch/ http://vviana.es/doc/LaSorprendente%20SucesionDeFibonacci.pdf Memorias de VIII Jornada de Investigación del Departamento de Matemática y VII Jornada de Investigación en Educación Matemática, UPEL Maracay 02 y 03 de julio de 2015 En: Z. Paredes y J. Sanoja (Eds.) Memorias de VIII Jornadas de Investigación del Departamento de Matemática y VII Jornadas de Investigación en Educación Matemática (pp. 470-494). Venezuela, Maracay: CEINEM-NT, Ediciones SIP. ISBN: 978-980-7335-37-9 482 482 482 Gráfico 4. Caracol de Nautilus Gráfico 5. Curva de von Koch Es de mencionar que con los ejemplos anteriores y haciendo uso de la revisión documental, el docente puede abordar la historia de la Matemática y así el estudiante conocerá cómo, cuándo y en dónde surgieron tales planteamientos, sin necesidad de trabajarla como un contenido más sino como estrategia didáctica; al respeto, Chaves Barbosa y Salazar Soto (2003) refieren que utilizar la historia de la Matemática como recurso didáctico promueve un cambio de actitud hacia las matemáticas, incentiva la reflexión y una actitud crítica en el estudiantes y facilita la integración de la Matemática con otras áreas de conocimiento. Otro aspecto de la historia que tratan en esta sección, se refiere a la sucesión de Fibonacci, que según la historia surge de estudiar el proceso de procreación de los conejos, propuesta por el matemático italiano Leonardo de Pisa en el año 1202. Cabe destacar que también se le conoce a esta sucesión como secuencia áurea, ya que, la razón entre cada par de términos consecutivos de esta sucesión va oscilando por encima y por debajo de la razón áurea, y que a medida que se avanza, la diferencia de la razón de Fibonacci con la razón áurea se va haciendo cada vez menor. Es decir, en la medida que n crece, esta razón tiende Memorias de VIII Jornada de Investigación del Departamento de Matemática y VII Jornada de Investigación en Educación Matemática, UPEL Maracay 02 y 03 de julio de 2015 En: Z. Paredes y J. Sanoja (Eds.) Memorias de VIII Jornadas de Investigación del Departamento de Matemática y VII Jornadas de Investigación en Educación Matemática (pp. 470-494). Venezuela, Maracay: CEINEM-NT, Ediciones SIP. ISBN: 978-980-7335-37-9 483 483 483 a 1.61803… lo cual representa la llamada “razón áurea”. Para profundizar en el tema se recomienda consultar a Ferrate (2009). La sucesión de Fibonacci la introducen como una situación problema partiendo de una pareja de conejos que acaba de nacer en una granja, la cual, según los autores se puede ubicar en la fase 4 de la estructura que rige cada sesión del libro, ya que está focalizada en situaciones específicas que permiten comprender hechos y relaciones matemáticas. Luego, proponen completar una tabla de doble estrada (ver Gráfico 6) en donde se plasma el número de parejas de conejos obtenidas en el transcurrir de unos meses y proponen las siguientes preguntas: ¿Cuál es el décimo término?, ¿Se puede afirmar que la relación anterior define una sucesión? ¿Por qué? y ¿Cuál es la regla de formación de esta sucesión? Gráfico 6. Sucesión de Fibonacci (p. 57) La actividad persigue que el estudianteestablezca relación entre la información que brinda la situación problemática planteada y las definiciones abordadas anteriormente a fin de que consoliden la formalización y conceptualización matemática y además desarrollen ideas y estrategias que le permitan dar respuestas a las interrogantes. De esta manera se aborda lo que se conoce como la sucesión de Fibonacci, que no es más que una serie infinita de números naturales que inicia en 1 y a partir allí, el resto de los términos de la sucesión se obtienen al sumar los dos términos que le preceden, la misma se puede representar como: 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89,… dando por , donde Sn-1 y Sn-2 representan el primer y segundo término que le antecede. Por otra parte, se estimula al estudiante a visualizar la famosa sucesión de Fibonacci en situaciones del mundo real, al citar por ejemplo los fenómenos de la naturaleza como la Memorias de VIII Jornada de Investigación del Departamento de Matemática y VII Jornada de Investigación en Educación Matemática, UPEL Maracay 02 y 03 de julio de 2015 En: Z. Paredes y J. Sanoja (Eds.) Memorias de VIII Jornadas de Investigación del Departamento de Matemática y VII Jornadas de Investigación en Educación Matemática (pp. 470-494). Venezuela, Maracay: CEINEM-NT, Ediciones SIP. ISBN: 978-980-7335-37-9 484 484 484 disposición de las hojas y tallos en los árboles, el número de espirales a la izquierda y a la derecha de una flor de girasol, entre otros, además, se han hallado manifestaciones de estas entidades en las artes plásticas, la arquitectura y la poesía.; situación que, para Orellana Chacín (2002) es indispensable abordar en una unidad didáctica, porque mediante la presentación de problemas provenientes del entorno se deja ver la utilidad del conocimiento matemático. Posteriormente, presentan gráficamente unos ejemplos de sucesiones (ver Gráfico 7), entre ellos, la sucesión de números poligonales y la sucesión de números naturales e invitan al lector (estudiante) a dar repuesta a los siguientes planteamientos: (a) ¿Cuáles de ellas son finitas? (b) ¿Cuál es el primer término en cada caso? (c) Deduzca el término general para cada sucesión, excepto para la de números primos (d) ¿Qué otras sucesiones pueden diseñar ustedes? Gráfico 7. Ejemplos gráficos de sucesiones (p.59) Esta actividad está pensada para que los estudiantes profundicen y consoliden los conceptos y procedimientos matemáticos previamente abordados por el docente, atendiendo a situaciones problemáticas similares a las trabajadas en clase mediante la orientación del profesor. Por otro lado, los ejemplos anteriores constituyen además un preámbulo a la definición de serie de una sucesión, esta se expone de la siguiente manera: “la serie de una sucesión S(n) es la suma de sus términos”. Además, establecen que la suma de los n primeros Memorias de VIII Jornada de Investigación del Departamento de Matemática y VII Jornada de Investigación en Educación Matemática, UPEL Maracay 02 y 03 de julio de 2015 En: Z. Paredes y J. Sanoja (Eds.) Memorias de VIII Jornadas de Investigación del Departamento de Matemática y VII Jornadas de Investigación en Educación Matemática (pp. 470-494). Venezuela, Maracay: CEINEM-NT, Ediciones SIP. ISBN: 978-980-7335-37-9 485 485 485 términos de una sucesión se indica como: y si la sucesión es infinita se escribe de la siguiente manera Cabe destacar que los autores describen la simbología utilizada en esta definición y expresan explícitamente como se lee; de esta manera, se considera que el estudiante adquiere habilidades propias del lenguaje matemático, facilitando la comprensión. Luego, retoman las sucesiones de números poligonales y consideran los primeros seis términos de tres sucesiones, mostrando las a través de la siguiente tabla con su respectiva ecuación general (ver Gráfico 8). Gráfico 8. Sucesión de números poligonales (p.60) La finalidad didáctica es ejemplificar el cálculo de la suma de los primeros términos de las sucesiones; en este sentido, determinan la suma de los primeros cuatro términos de la Memorias de VIII Jornada de Investigación del Departamento de Matemática y VII Jornada de Investigación en Educación Matemática, UPEL Maracay 02 y 03 de julio de 2015 En: Z. Paredes y J. Sanoja (Eds.) Memorias de VIII Jornadas de Investigación del Departamento de Matemática y VII Jornadas de Investigación en Educación Matemática (pp. 470-494). Venezuela, Maracay: CEINEM-NT, Ediciones SIP. ISBN: 978-980-7335-37-9 486 486 486 sucesión triangular e invitan al lector (estudiante) a calcular la suma de los ocho primeros términos de la sucesión de números cuadrangulares y rectangulares. Posteriormente, establecen las interrogantes ¿Cómo es la suma de una cantidad infinita de números? ¿Es posible que una suma infinita dé un resultado finito?, lo cual motiva al lector a reflexionar, conjeturar e indagar para emitir una respuesta razonable a dichos planteamientos. En aras de responder las preguntas, los autores se apoyan en lo que se conoce en Matemática como la iteración; es decir, en la aplicación insistente de un mismo algoritmo. Estos parten de la suposición de tener una cinta de papel cuya medida es la unidad, la cual dividen constantemente a razón de ½ tomando solo una de las mitades para repetir el procedimiento (ver Gráfico 9). Gráfico 9. Representación gráfica del proceso de iteración (p. 61) Con esta exploración se pone en evidencia que dada ciertas sucesiones infinitas se puede obtener una suma finita, pues, la tira de papel tiene una medida finita y en la medida que se repite el procedimiento los términos que se agregan tienden a cero y su suma se aproxima a uno, por tanto, se puede escribir la unidad como la suma de cada una de las particiones de la tira de papel. Esto es: +... Seguidamente, plantean otra interrogante: ¿será cierto que la suma de una serie infinita cuyos términos decrecen es siempre finita? Para objetar este planteamiento presentan la siguiente serie infinita: Memorias de VIII Jornada de Investigación del Departamento de Matemática y VII Jornada de Investigación en Educación Matemática, UPEL Maracay 02 y 03 de julio de 2015 En: Z. Paredes y J. Sanoja (Eds.) Memorias de VIII Jornadas de Investigación del Departamento de Matemática y VII Jornadas de Investigación en Educación Matemática (pp. 470-494). Venezuela, Maracay: CEINEM-NT, Ediciones SIP. ISBN: 978-980-7335-37-9 487 487 487 cuyos términos decrecen y muestran aritméticamente basándose en la definición de serie que la suma puede hacerse cada vez más grande en la medida que se agreguen términos, lo cual conduce a concluir que existen series infinitas cuya suma es también infinita. Una vez ejemplificada la definición de serie introducen el concepto de sucesiones decrecientes, considerando en primer lugar la exploración gráfica de una sucesión que denominan los inversos de , la cual se corresponde con: (ver Gráfico 10). Es de destacar que la gráfica del rango de la función se construye para los primeros cuarenta términos haciendo uso de herramientas tecnológicas, además, se acompaña de una representación tabular que refleja lo siete primeros términos, donde se muestran los cálculos que implica hallar las imágenes a través de la función dada. Seguidamente, motivan al lector (estudiante) a determinar el comportamiento de los términos de la sucesión y a intercambiar ideas con sus compañeros y docente, para luegoafirmar que este tipo de sucesiones se denominan sucesión estrictamente decreciente. Gráfico 10. Gráfica de la sucesión: (p. 64) Después, de realizar toda esta exploración con una sucesión en concreto presentan esta definición: “una sucesión es estrictamente decreciente cuando cada término de la sucesión es menor que el anterior. Es decir, ”. Después, establecen que: “cuando Memorias de VIII Jornada de Investigación del Departamento de Matemática y VII Jornada de Investigación en Educación Matemática, UPEL Maracay 02 y 03 de julio de 2015 En: Z. Paredes y J. Sanoja (Eds.) Memorias de VIII Jornadas de Investigación del Departamento de Matemática y VII Jornadas de Investigación en Educación Matemática (pp. 470-494). Venezuela, Maracay: CEINEM-NT, Ediciones SIP. ISBN: 978-980-7335-37-9 488 488 488 en algunas sucesiones se cumple que , se dice que la sucesión es monótona decreciente” Nótese que la única diferencia entre sucesión estrictamente decreciente y monótona decreciente radica que en la primera la desigualdad debe cumplirse necesariamente, mientras que en la monótona decreciente pueden haber igualdad entre términos consecutivos. Inmediatamente de plantear la definición de sucesiones decrecientes, introducen el concepto de sucesiones crecientes y realizan el mismo estudio que con la anterior, partiendo de la sucesión , en primer lugar, representan de manera tabular los primeros siete términos de la sucesión (ver Gráfico 11) y los expresan en forma decimal para efectos de la graficación en el plano, la cual realizan mediante el uso de herramientas tecnológicas (ver Gráfico 12). De igual manera, motivan al estudiante a observar y discutir con los compañeros y docentes el comportamiento de los términos de la sucesión y sugieren el uso de calculadoras para realizar las operaciones correspondientes a fin de determinar las imágenes. Gráfico 11. Representación tabular de los primeros siete términos de la sucesión Memorias de VIII Jornada de Investigación del Departamento de Matemática y VII Jornada de Investigación en Educación Matemática, UPEL Maracay 02 y 03 de julio de 2015 En: Z. Paredes y J. Sanoja (Eds.) Memorias de VIII Jornadas de Investigación del Departamento de Matemática y VII Jornadas de Investigación en Educación Matemática (pp. 470-494). Venezuela, Maracay: CEINEM-NT, Ediciones SIP. ISBN: 978-980-7335-37-9 489 489 489 (p. 65) Gráfico 12. Gráfica de la sucesión creciente (p. 65) A partir del intercambio de ideas que sugieren los autores se propone introducir la definición, la cual expresa: “Una sucesión es estrictamente creciente cuando cada término de la sucesión es mayor que el anterior. Es decir, ”, destacando además, que “si en una sucesión se cumple que ”, la sucesión es monótona creciente”. Ahora, nuevamente retoman las sucesiones anteriormente abordadas para realizar el estudio de acotamiento de una sucesión; en primer lugar, consideran la sucesión creciente e invitan a los estudiantes a recordar el comportamiento de los términos de esta sucesión, motivándolos a indagar por qué los términos se aproximan a 1, pero nunca llegan a ser 1. Así, presentan de manera algebraica y en particular la definición de cota superior, por cuanto afirman que “para esta sucesión , a este número 1 lo llamamos cota superior de la sucesión, por lo tanto, está acotada superiormente”, además indican que “del 1 en adelante existe infinitas cotas superiores, es decir, todos los números reales en el intervalo ”. (p. 66) Luego, presentan una definición más rigurosa de sucesión acotada superiormente, de cota superior y de supremo, la cual enuncian de esta manera: “si todos los términos de una sucesión son menores o iguales que un cierto número c diremos que la sucesión está Memorias de VIII Jornada de Investigación del Departamento de Matemática y VII Jornada de Investigación en Educación Matemática, UPEL Maracay 02 y 03 de julio de 2015 En: Z. Paredes y J. Sanoja (Eds.) Memorias de VIII Jornadas de Investigación del Departamento de Matemática y VII Jornadas de Investigación en Educación Matemática (pp. 470-494). Venezuela, Maracay: CEINEM-NT, Ediciones SIP. ISBN: 978-980-7335-37-9 490 490 490 acotada superiormente, y a c la llamaremos cota superior de la sucesión”. Por otra parte, “la menor de las cotas superiores recibe el nombre de supremo”. (p. 66) Consiguientemente, haciendo referencia a la relación entre el crecimiento de n y la tendencia de las imágenes se introduce el concepto de sucesión convergente, que en este caso particular se tiene que cuando la sucesión converge a 1. Dándose luego, una definición más precisa de dicho concepto, de esta manera: “una sucesión es convergente si existe un número L tal que cuando ”. Por otra parte, “si tal número L no existe, diremos que la sucesión diverge o es divergente”. (p. 67) Asimismo, se hace un estudio de la sucesión decreciente donde se establece que para esta sucesión , de lo cual se deduce que cero es cota inferior de la sucesión y así la sucesión está acotada inferiormente. También, se indica que todos los números reales menores que cero son cotas inferiores de la sucesión, esto es todo real en el intervalo Para luego establecer una definición general, que enuncian de esta manera: “si todos los términos de una sucesión son mayores o iguales que un cierto k diremos que la sucesión está acotada inferiormente, y a k la llamaremos cota inferior de la sucesión”. Además, llamaremos ínfimo a la mayor de las cotas inferiores. Además, como el límite de esta sucesión existe y es cero se afirma que la sucesión es convergente. Finalmente, proponen cinco actividades cuya resolución implica aplicar cada una de las definiciones y propiedades trabajadas en el desarrollo de la lección y que además, promueven la argumentación por parte del estudiante, ya que, en algunas de las actividades, se plantean preguntas que requieren explicar el porqué de la afirmación. A continuación se presentan las actividades sugeridas para el lector: 1. Estudiemos la sucesión . En el gráfico 13 te presentamos sus diez primeros términos y su representación. Memorias de VIII Jornada de Investigación del Departamento de Matemática y VII Jornada de Investigación en Educación Matemática, UPEL Maracay 02 y 03 de julio de 2015 En: Z. Paredes y J. Sanoja (Eds.) Memorias de VIII Jornadas de Investigación del Departamento de Matemática y VII Jornadas de Investigación en Educación Matemática (pp. 470-494). Venezuela, Maracay: CEINEM-NT, Ediciones SIP. ISBN: 978-980-7335-37-9 491 491 491 Gráfico 13. Sucesión Respondan a las siguientes preguntas: ¿La sucesión es creciente o decreciente? ¿Por qué? ¿La sucesión está acotada superiormente? En caso afirmativo, ¿cuál es el supremo? ¿Por qué? ¿La sucesión está acotada inferiormente? En caso afirmativo, ¿cuál es el ínfimo? ¿Por qué? ¿La sucesión converge o diverge? ¿Por qué? 2. Dada la sucesión : Memorias de VIII Jornada de Investigación del Departamento de Matemática y VII Jornada de Investigación en Educación Matemática, UPEL Maracay 02 y 03 de julio de 2015 En: Z. Paredes y J. Sanoja (Eds.) Memorias de VIII Jornadas de Investigación del Departamento de Matemática y VII Jornadas de Investigación en Educación Matemática (pp. 470-494). Venezuela, Maracay: CEINEM-NT, Ediciones SIP. ISBN: 978-980-7335-37-9 492 492 492 Expongan sus 10 primerostérminos y represéntenlos gráficamente. ¿Está acotada inferiormente? ¿Y superiormente? ¿Por qué? Determinen si la sucesión es creciente o decreciente. Expliquen si la sucesión es convergente o divergente. 3. Construyan una sucesión creciente convergente y escriban la expresión de su término n-ésimo. 4. Construya una sucesión decreciente divergente y escriban la expresión de su término n-ésimo. 5. Construyan la sucesión que surge de dividir términos consecutivos de la sucesión de Fibonacci. ¿Es finita o infinita? ¿A qué número tiende esta nueva sucesión? Consideraciones finales Cuando se utilice un libro de texto es importante conocer criterios para abordar los contenidos y las actividades que proponen para así extraer lo que se considere de mayor utilidad del tópico; el libro es un instrumento que sirve de apoyo al docente en el desarrollo de secuencias didácticas con contenidos matemáticos. Por ello, el docente debe tener la capacidad de ir más allá de lo que se encuentra en el material. En este sentido, en los libros de la Colección Bicentenario, se contemplan tareas que le permitan al estudiante la conceptualización, la indagación o exploración y la verificación de propiedades, la relación con otra temática de estudio ya sea del área de Matemática u otra área de conocimiento, lo cual permite que el estudiante ponga en práctica la capacidad de establecer relación con los conocimientos previos y los nuevos para así lograr un aprendizaje significativo. Además, se considera que el Mapa de Enseñanza y Aprendizaje propuesto por Orellana Chacín (2002) representa una herramienta que le permite al docente organizar los distintos aspectos que se pueden considerar al enseñar un contenido, para luego delimitar su alcance, entendiendo que los procesos de pensamiento que los estudiantes desarrollen a través de Memorias de VIII Jornada de Investigación del Departamento de Matemática y VII Jornada de Investigación en Educación Matemática, UPEL Maracay 02 y 03 de julio de 2015 En: Z. Paredes y J. Sanoja (Eds.) Memorias de VIII Jornadas de Investigación del Departamento de Matemática y VII Jornadas de Investigación en Educación Matemática (pp. 470-494). Venezuela, Maracay: CEINEM-NT, Ediciones SIP. ISBN: 978-980-7335-37-9 493 493 493 actividades relacionadas con el tema son tan importantes como el aprendizaje de los contenidos en sí mismos. Referencias Aguilar, R. e Iglesias, M. (2013a). La Geometría de los Cuadriláteros en los Libros de Texto de Educación Primaria. Paradigma, Vol. XXXIV, Nº 2, 151 – 173. Aguilar, R. e Iglesias, M. (2013b). Razones y fines del uso de los libros de texto por los docentes de educación primaria. En I. Camacho Freitez y G. Gardié Quintero (Comps.), Acta Científica. I Congreso de Redes de Investigación: Región Central (pp. 209 – 226), Maracay: Universidad Pedagógica Experimental Libertador, Instituto Pedagógico de Maracay, Venezuela. Campos Parra, R. E (2014). Aspectos conceptuales y metodológicos del desarrollo del concepto función cuadrática en libros de texto escolar del grado 9°. [Versión completa en línea]. Trabajo de grado no publicado, Universidad Tecnológica de Pereira, Colombia. Disponible en: http://repositorio.utp.edu.co/dspace/bitstream/11059/4588/1/510712C198.pdf [consulta: 2015, junio 10]. Chávez Barboza, E. y Salazar Soto, J.R. (2003). 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Venezuela, Maracay: CEINEM-NT, Ediciones SIP. ISBN: 978-980-7335-37-9 494 494 494 durante el siglo XX. Enseñanza de las Ciencias [Revista en línea], 22(3), 339 – 408. Disponible en: www.raco.cat/index.php/Ensenanza/article/download/21990/21824 [Consulta: 2015, Junio 13]. Ferrante, J.J. (2009) Sucesiones y series. Guía de estudio y práctica. Análisis Matemático I. [Documento en línea]. Disponible en: http://www.edutecne.utn.edu.ar/geptecne/03-GEPTECNE.pdf [Consulta: 2015, Junio 4] Orellana Chacín, M. (2002). ¿Qué enseñar de un Tópico o de un Tema? Enseñanza de la Matemática, 11 (2), 21-42. Salcedo, A. (2012). Análisis de las actividades para el estudiante en los libros de Matemáticas. Investigación y Postgrado [Revista en línea], 27 (1), 83 - 109. Disponible en: http://revistas.upel.edu.ve/index.php/revinpost/article/viewFile/1925/818 [Consulta: 2015, Junio 8].
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