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“TRANSITANDO POR EL PUENTE DE LOS ASNOS” La historia de las matemáticas como recurso didáctico en Educación Secundaria Obligatoria Máster Universitario en Formación del Profesorado de Enseñanza Secundaria Obligatoria, Bachillerato, Formación Profesional y Enseñanza de Idiomas. Especialidad en Matemáticas. Presentado por: Dª EMILIA SANZ PEINADO Dirigido por: Tutora: Dª EVANGELINA HERRANZ PRADA Cotutor: D. ALBERTO LASTRA SEDANO Alcalá de Henares, a 22 de junio de 2021 “Ningún tema pierde tanto cuando se le divorcia de su historia como las Matemáticas” (Bell, 1985) AGRADECIMIENTOS A mis compañeros de curso, por los buenos momentos y el aprendizaje que me llevo de ellos. A todos los profesores del Máster, por su dedicación, profesionalidad y comprensión. A mi tutora del Prácticum y de este trabajo, Eva, por su soporte inestimable a lo largo de todo el curso y por su inigualable generosidad. A Carlos, por estar y dejarme ser. A Alicia y Héctor, por existir. A mis padres, por la vida. A la vida, que a veces afloja el yugo y ofrece oportunidades. RESUMEN Este trabajo académico pretende trasladar la necesidad y conveniencia de la utilización de la historia de las matemáticas, como recurso didáctico para la enseñanza y el aprendizaje de las matemáticas en las aulas de Educación Secundaria Obligatoria, así como las oportunidades que ofrece su uso para aumentar la motivación del alumnado. A lo largo de sus páginas se irán desgranando la propia historia de las matemáticas, como un recurso en sí mismo al alcance de los docentes, así como algunas ideas y actividades para su implementación en el aula. Con ello se pretende ayudar a los estudiantes a vencer las dificultades del aprendizaje de las matemáticas, causadas por el gran salto cognitivo que requiere el tránsito desde lo concreto hacia lo abstracto. Palabras clave: matemáticas, historia, genético, motivación, recurso, didáctica. ABSTRACT The present academic piece aims to explain the needs and advantages of using the history of mathematics, as a didactic resource for the teaching and learning of mathematics in Compulsory Secondary Education, as well as the opportunity to use it to increase student motivation. Throughout, the history of mathematics will be shown as a resource itself, available for the teaching community, whilst providing some ideas and activities for its implementation in the classroom. This is intended to be used in helping students to get over the difficulties of learning mathematics, caused by the great cognitive gap in the transition from the tangible facts to the abstract reasoning. Keywords: mathematics, history, genetics, motivation, resource, didactics. LA HISTORIA DE LAS MATEMÁTICAS COMO RECURSO DIDÁCTICO EN EDUCACIÓN SECUNDARIA OBLIGATORIA 1 Índice de Contenidos INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................ 2 Objetivos ................................................................................................................................... 2 Estado de la cuestión y fundamentación teórica ....................................................................... 7 LA HISTORIA COMO RECURSO DIDÁCTICO..................................................................... 11 Contexto de aplicación ............................................................................................................ 11 El recurso: historia cronológica de las matemáticas ............................................................... 13 El desarrollo de la matemática antigua en la cuenca mediterránea ..................................... 14 Aportaciones de oriente ....................................................................................................... 18 La Edad Media .................................................................................................................... 19 Matemáticas en Occidente a partir del Renacimiento ......................................................... 20 PROPUESTA DIDÁCTICA ....................................................................................................... 21 Motivación y Recomendaciones generales ............................................................................. 21 Propuestas por bloque de contenidos ...................................................................................... 23 Bloque 1: Procesos, métodos y actitudes en matemáticas ................................................... 23 Bloque 2: Números y Álgebra ............................................................................................. 29 Bloque 3: Geometría ........................................................................................................... 42 Bloque 4: Funciones ............................................................................................................ 50 Bloque 5: Estadística y Probabilidad................................................................................... 54 CONCLUSIONES ...................................................................................................................... 58 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................................................ 60 ANEXOS..................................................................................................................................... 62 ANEXO I: SISTEMAS DE NUMERACIÓN ......................................................................... 62 ANEXO II: PUZLES MESOPOTÁMICOS ........................................................................... 67 ANEXO III: ÁLGEBRA HISTÓRICA ................................................................................... 69 ANEXO IV: EL PUENTE DE LOS ASNOS ......................................................................... 73 ANEXO V: TRABAJANDO LA VISUALIZACIÓN ............................................................ 79 ANEXO VI: ALGUNAS HISTORIAS MÁS ......................................................................... 83 ANEXO VII: ENLACES INTERESANTES .......................................................................... 89 LA HISTORIA DE LAS MATEMÁTICAS COMO RECURSO DIDÁCTICO EN EDUCACIÓN SECUNDARIA OBLIGATORIA 2 INTRODUCCIÓN Objetivos “Ningún tema pierde tanto cuando se le divorcia de su historia como las Matemáticas” (Bell, 1985) Este lema, referenciado en el artículo 45 de la revista SUMA sobre la historia de las matemáticas como recurso didáctico e instrumento para enriquecer culturalmente su enseñanza (Urbaneja, 2004), se toma como punto de partida para la presentación de este trabajo académico, ya que contiene en muy pocas palabras la esencia del mismo, y la razón por la que se ha escogido este tema en concreto, de entre las muchas y muy variadas propuestas, todas ellas atractivas. Vaya por delante la primera de las aclaraciones para quien lea estas páginas: aunque si lo sea de sentimiento y vocación, la persona que suscribe no es matemática de formación, y este hecho, que puede haber supuesto un obstáculo para la adquisición y exposición de conceptos durante el desarrollo de los contenidos curriculares propios de las asignaturas del Máster universitario en Formación del Profesorado de Enseñanza Secundaria Obligatoria, Bachillerato, Formación Profesional y Enseñanza de Idiomas. Especialidad en Matemáticas, (en adelante Máster), amén de limitaciones inherentes a la transmisión de conceptos más avanzados durante el Prácticum, se pretende no suponga una dificultad para afrontar este trabajo, sino más bien al contrario, le facilite la inmersión en latarea, al contar con un punto de vista propio de quien carece de la formación técnica de un matemático, pero que puede aportar la flexibilidad requerida para la enseñanza hacia los que (aún) no lo son. Vaya por delante también la consideración y respeto hacia los primeros, a los que de antemano se pide disculpas por las posibles incorrecciones o falta de rigurosidad que pudieran apreciar a lo largo de las páginas que siguen. Este trabajo plantea una línea de actuación en el ámbito de la motivación del alumnado. Consultando el significado etimológico de la palabra, se puede encontrar la siguiente definición que ofrece el diccionario de la RAE, en sus tres acepciones: 1. f. Acción y efecto de motivar. 2. f. motivo (‖ causa). 3. f. Conjunto de factores internos o externos que determinan en parte las acciones de una persona. Para el propósito de este trabajo, se centrará el enfoque en la tercera acepción del término. LA HISTORIA DE LAS MATEMÁTICAS COMO RECURSO DIDÁCTICO EN EDUCACIÓN SECUNDARIA OBLIGATORIA 3 Así, en las sucesivas rúbricas de evaluación de las diferentes asignaturas del Máster, aparece inexorablemente la reflexión sobre cómo motivar al alumnado, como un componente esencial de la autoevaluación de los futuros docentes, ya que éste condicionará sin duda su labor en el ejercicio de la profesión. De igual modo, se ha hecho patente durante el Prácticum, la importancia de fomentar la motivación del alumnado y las consecuencias no deseables de la falta de la misma, así como sus efectos sobre el clima de aula y por ende sobre los resultados académicos del grupo clase. Por lo tanto, el buscar recursos didácticos que sirvan para incrementar la motivación de los estudiantes de matemáticas, se nos presenta como una necesidad más que como una opción. Pero, ¿por qué la historia en concreto como recurso para incrementar la motivación en el aprendizaje de las matemáticas? Al igual que se ha hecho referencia a la vocación matemática, se ha de constatar que dicha vocación no aparece de una forma aislada, sino complementaria de otras que han seguido acompañando los pasos de quien escribe a largo de su vida, desde su época de estudiantes de Bachillerato. De esa forma, tanto las matemáticas como la historia siempre han estado relacionadas con aspectos que le proporcionan alegría y placer: viajes a lugares donde habitaron antiguas civilizaciones, visualización de obras de arte o de los restos de aquéllas que lo fueron; la historia y las matemáticas han convivido y se han nutrido a través de los siglos una de otra, como se mostrará a lo largo de la fundamentación teórica. La realización de este trabajo permite combinar dos materias apasionantes, ofreciendo la oportunidad de acercarse a ellas desde algo parecido al punto de vista academicista que imperaba en la antigüedad, donde las matemáticas no se concebían aisladas de las humanidades, sino que, muy al contrario, eran parte del saber al que aspiraban los sabios por antonomasia: los filósofos. Se defiende que la enseñanza de las matemáticas debería ir de la mano de la enseñanza de la historia, al igual que el aprendizaje, o, mejor dicho, el descubrimiento de la Matemática a través de los siglos, ha estado unido al estudio de otras ciencias, pero también, y sobre todo en su origen, al estudio de las humanidades. Con la elección de este tema, se persigue asimismo el enriquecimiento personal, mediante un estudio más profundo de la cultura que ha rodeado la Matemática a lo largo de la historia, con el fin de relacionar las dos materias de forma más adecuada en lo que a la aplicación al proceso enseñanza-aprendizaje se refiere. De esta forma, se utilizará LA HISTORIA DE LAS MATEMÁTICAS COMO RECURSO DIDÁCTICO EN EDUCACIÓN SECUNDARIA OBLIGATORIA 4 este ejercicio para recabar y poner a disposición de los docentes algunas herramientas con las que actuar sobre la motivación del alumnado de forma más rigurosa. Es constatable, y así se ha visto a lo largo del Máster, la parcelación del currículo de la actual ley educativa. A pesar del desarrollo de las competencias clave que pretende promover, se ha comprobado, primero con el estudio de contenidos de la asignatura de Didáctica y Currículo de Matemáticas, y posteriormente ya en el centro educativo durante la realización del Prácticum, la escasa interrelación entre las materias, la casi inexistente colaboración entre los diferentes departamentos; en definitiva: se promueve la parcelación del saber. A cierta edad, a la que carecen de la madurez suficiente para decidir su futuro, los estudiantes deben optar por un itinerario u otro, lo cual marcará su destino educativo y acaso laboral, debiendo escoger entre materias que quizás, y así se defiende desde este trabajo académico, nunca debieron presentarse de forma disgregada. La propuesta didáctica recogida en estas páginas se plantea para ser implementada a lo largo de los cursos de la Educación Secundaria Obligatoria, en los que se entiende el docente todavía está a tiempo de influir positivamente en la motivación del alumnado, acompañándolo en su descubrimiento de las matemáticas, para favorecer su actitud positiva ante la materia y conseguir, al amparo de la tercera acepción del término, la motivación que impulse a los estudiantes a elegir continuar por la vía de la formación en la Ciencia con mayúsculas. Se aportará, desde el punto de vista de la Historia de la Matemática, argumentos suficientes tanto para ellos, como para los docentes, que les hagan ver que el elegir la vía científica no tiene por qué suponer una separación, o un divorcio como E.T. Bell apuntaba, de las humanidades. Siguiendo la máxima de que toda explicación debe surgir del planteamiento de al menos una pregunta, y de que todo desarrollo matemático ha nacido de la resolución de un problema, también cuando se planteó por primera vez la realización de este trabajo, surgieron varias preguntas. Se han querido recoger aquí todas ellas, porque se defiende que esas mismas preguntas debieran ser la que se plantease la comunidad educativa en su conjunto – y se incluyen aquí tanto a docentes como a legisladores –, en referencia a la enseñanza de la asignatura de Matemáticas: o ¿Por qué los grandes matemáticos de la antigüedad se empeñaban en resolver problemas tan complicados con los recursos de los que disponían? ¿Cuál era su motivación? LA HISTORIA DE LAS MATEMÁTICAS COMO RECURSO DIDÁCTICO EN EDUCACIÓN SECUNDARIA OBLIGATORIA 5 o ¿Los grandes hitos en matemáticas han ido ligados al estado de la técnica, o podríamos decir que ha sido a la inversa? ¿qué es lo que mueve el progreso en la Matemática? ¿Va ese progreso, cuando se produce en la actualidad, acompañado de un aumento de las vocaciones en nuestro alumnado o por el contrario se ve como algo ajeno al currículo de Educación Secundaria? o ¿Por qué hay tanto miedo a la asignatura de Matemáticas entre el alumnado? o ¿Nos estamos quedando atrás en innovación con respecto a las humanidades en cuanto a la presentación atractiva de los conceptos de nuestra materia? ¿Existe el mismo deseo de divulgación por parte de los matemáticos que por parte de los estudiosos de humanidades, ávidos por demostrar que sus investigaciones son útiles para la vida, o puede ser que los matemáticos estén alimentando su propia leyenda, de seres poseedores de una sabiduría que no es apta para el común de los mortales? o ¿Y qué decir con respecto a otras ciencias experimentales? ¿Qué sería del estudio sin experimentación? ¿Por qué da la sensación de que en Matemáticas no hay tiempo para equivocarse, para recorrer caminos de los que quizás tengamos que volver sin un resultado correcto la primera vez? Tenemos los instrumentos, pero ¿no hay tiempo para utilizarlos? ¿O entiendes el algoritmo o no lo entiendes? Nosenfrentamos a un currículo muy denso que no permite “pérdidas de tiempo” en el aula. En la clase de Literatura hay tiempo de leer poesía, en la clase de Biología se diseccionan corazones, pero ¿qué ocurre con la experimentación y la investigación en clase de Matemáticas? ¿están solamente al alcance de los que han superado una etapa universitaria? o ¿Por qué no usar un recurso tan rico como la historia en la enseñanza de las matemáticas y para el aprendizaje de la investigación en sí mismo? No es necesario inventar nada, tenemos una fuente inagotable de recursos. La historia de la humanidad es la historia de las matemáticas y, a la vez, el progreso marcado por las matemáticas ha influido en el devenir de todos los acontecimientos importantes. ¿Por qué no hay tiempo siquiera de mirar los apuntes históricos que suelen presentar las editoriales al comienzo de cada unidad didáctica, y que en ocasiones puede que sea lo más interesante e innovador de todo el contenido proporcionado en los manuales? Se resumen a continuación los objetivos que pretende este trabajo a la vista de las anteriores reflexiones, y que se enfocan en el incremento de la motivación hacia la enseñanza y el aprendizaje de las matemáticas: LA HISTORIA DE LAS MATEMÁTICAS COMO RECURSO DIDÁCTICO EN EDUCACIÓN SECUNDARIA OBLIGATORIA 6 1. Parar y reflexionar: Proponer una línea de acción que vaya a encaminada a la reflexión respecto de la motivación del alumnado durante los cursos de Educación Secundaria Obligatoria, de forma que la inversión de tiempo que se decida hacer en ese intento, no suponga un retraso en la adquisición de contenidos, sino que revierta en una mejor comprensión de la materia en el corto plazo y un mayor ratio de alumnos que elijan las ciencias, y en particular la asignatura de Matemáticas, para su formación en el medio plazo. 2. Realizar un compendio básico de parte de la historia de las matemáticas como base para elegir recursos que puedan ser aplicados a la enseñanza en los cursos de la Educación Secundaria Obligatoria. 3. Situar la resolución de problemas en el centro de la enseñanza matemática, para lo que la historia puede proporcionar una ayuda inestimable, al ser el contexto por antonomasia, real e interesante. Mostrar que todo desarrollo del pasado ha surgido del planteamiento de un problema que se debía o se deseaba resolver. 4. Conseguir, a través del estudio conjunto de la historia y de las matemáticas, una mayor adquisición de competencias clave, así como la consolidación del trabajo colaborativo dentro del aula y entre departamentos del centro educativo, fomentando una visión más academicista de la enseñanza, a la vez que se prepara al alumnado para una mejor inserción en su futura vida laboral. En definitiva, se trata de proponer herramientas que puedan ser utilizadas para hacer más amena la exposición de los contenidos por parte del docente y para que el alumnado pierda el miedo a las matemáticas, y más aún, pierda el miedo a que le gusten las matemáticas, y hasta la vergüenza de reconocerlo. Se debe buscar el interés, la motivación y por qué no, la diversión, mediante propuestas didácticas innovadoras, que además permitan trabajar de forma colaborativa, tanto en el aula, como entre distintos departamentos del centro educativo. De igual modo, se verán en la fundamentación teórica argumentos suficientes para defender la idea de que el conocimiento del pasado facilita la comprensión del presente y proporcionará al alumnado una mejor preparación de cara al futuro; las matemáticas siempre han estado ahí y hoy en día ninguna ingeniería, pero tampoco ninguna disciplina de arte ni de humanidades puede considerarse ajena a ellas. Hasta la poesía guarda relación con las matemáticas, y, ¿qué decir de la música o de los deportes? LA HISTORIA DE LAS MATEMÁTICAS COMO RECURSO DIDÁCTICO EN EDUCACIÓN SECUNDARIA OBLIGATORIA 7 Para terminar esta introducción de objetivos se debe mencionar también la innovación que supone el uso de la historia en el aula de Matemáticas. Ahora que tan en boga está la gamificación como método de enseñanza, se ha de poner en valor que una parte del desarrollo matemático a lo largo de la historia ha ido ligado al desarrollo de los juegos, y también que algunos de los grandes sabios, por cuya vida haremos un recorrido, se dedicaron a la resolución de problemas por puro placer, por el reto de superar obstáculos, utilizando para ello el método de ensayo y error, al igual que la historia nos ha ido enseñando todo lo que ahora sabe la humanidad. Estado de la cuestión y fundamentación teórica Se aborda en esta parte del trabajo el estado actual de la utilización de la historia como recurso didáctico en el aula para la enseñanza de las matemáticas, así como la opinión de los expertos sobre las ventajas de su incorporación a la programación de aula, desde diferentes enfoques. Esta fundamentación se basará en las obras de diferentes autores que se irán referenciando, así como en extractos recogidos en revistas especializadas. A lo largo del proceso de documentación, vemos una preocupación recurrente en los trabajos de todos los autores consultados: la idea de que se excluye de modo reiterado la historia de la enseñanza de la asignatura de Matemáticas, presentando al alumnado como completamente acabada la “torre de marfil” matemática, que, muy al contrario, debería mostrarse en constante evolución, desde los albores de la humanidad y en continua transformación hasta nuestros días, y hacia el futuro. Se plantea asimismo que el presentar las ideas como perfectamente acabadas, puede suponer un adoctrinamiento, contrario al fomento de la independencia intelectual del alumnado. El presentar dicha evolución en matemáticas desde la Educación Primaria sería muy beneficioso, pero, de no haberse afrontado en esa etapa, es una obligación ineludible en las aulas de Educación Secundaria. Para ilustrar la anterior teoría, Kline en su obra “El pensamiento matemático de la Antigüedad hasta nuestros días” (Kline, 1992), asegura que: “Las cuidadas y ordenadas exposiciones que se hacen en los cursos habituales no muestran en absoluto los conflictos del proceso creativo, las frustraciones, y el largo y arduo camino que los matemáticos han tenido que recorrer para llegar a construir una estructura importante”. En este sentido, no estamos defendiendo en absoluto la erradicación del método científico de la enseñanza de la Matemática, pero como se puede encontrar en la obra del mismo autor, (Kline, 1978) citando a su vez a Klein, “Enseñar científicamente sólo quiere decir inducir LA HISTORIA DE LAS MATEMÁTICAS COMO RECURSO DIDÁCTICO EN EDUCACIÓN SECUNDARIA OBLIGATORIA 8 a pensar científicamente, de ningún modo enfrentar al alumno, desde el principio, con fríos sistemas científicamente pulidos” (Klein, 1927) Se expone pues que en ese empeño de ignorar la historia que acompaña a cualquier descubrimiento, con el objeto de presentar la materia de una forma científicamente irrefutable, se observa en las aulas un proceso de enseñanza encorsetado, en el que, en unas cuantas sesiones, se pretende que el alumnado entienda lo que ha llevado siglos desarrollar a otros, instándolo a asimilar conceptos de la manera más “útil” y rápida, elevando a la máxima categoría dentro de la eficiencia docente, la prevención de errores durante el proceso de aprendizaje. Navarro lo señala abiertamente, (1980, pág. 12), destacando la actitud de muchos científicos que consideran la reflexión sobre el pasado “una tarea inútil y entorpecedora”. Pudiera ser también que, en los últimos tiempos, la adopción de nuevas tecnologías, si bien ha propiciado una mejor visualización de algunos conceptos matemáticos, ha desplazado antiguos métodos (léase la discusión en su acepción menos peyorativa),que poseen la gran virtud de alentar el pensamiento crítico. No se debe olvidar que, en la mayor parte de las ocasiones, el proceso de construcción del conocimiento es igual de relevante que el conocimiento en sí, e igualmente lo contempla el currículo de Educación Secundaria Obligatoria cuando establece la de “Aprender a Aprender” como una de sus competencias clave, tan importante en la asignatura de Matemáticas. En cuanto al carácter intemporal y eterno de la Matemática, diversos autores reniegan de esa visión en sus obras, como son los casos de Del Río (1997, pág. 37) y Cañón (1993, pág. 402) o Spengler (1998, pág. 144), quienes utilizan ejemplos de problemas históricos como constatación de que las verdades matemáticas deben ser consideradas siempre dentro de un contexto cultural de una época histórica determinada. Spengler defiende que cada Matemática de cada época se ha ido construyendo sobre la base de la Matemática de una época anterior, construyendo sobre ella en unas ocasiones, o destruyendo lo antiguo en otras, pero, en cualquier caso, utilizándola en mayor o menor medida. Se acude una vez más a Urbaneja y su artículo publicado en la revista SUMA (Urbaneja, 2004), para afianzar el alegato en contra de la separación de la didáctica de las matemáticas de su historia. En el mismo se recuerda la visión academicista de la enseñanza que se imperó en el pasado, y se concluye que, a pesar de que en la actualidad es comúnmente aceptada la interrelación de la Matemática con otras ciencias, no hay que LA HISTORIA DE LAS MATEMÁTICAS COMO RECURSO DIDÁCTICO EN EDUCACIÓN SECUNDARIA OBLIGATORIA 9 olvidar la conexión que la ha unido desde sus orígenes con la Filosofía, la Mística e incluso la Religión y la Política. Y así podemos asegurar que era con tan solo hojear la obra de Platón “La República”, y constatar que “en la antigua Grecia los primeros pilares de la Educación eran la Aritmética y la Geometría”, a lo que hace referencia Santaló en su obra sobre la educación matemática (Santaló, 1975), citado por Urbaneja (2004). Es pues sencillo encontrar referencias en defensa del uso de la historia de las matemáticas, como recurso didáctico, y las bondades que esa aplicación reporta desde varios puntos de vista. En primer lugar siempre, desde la perspectiva del alumnado, que podrá encontrar motivación para el estudio de la Matemática en el camino recorrido por aquéllos que obtuvieron resultados en el pasado, a base de tropiezos y esfuerzo, como bien señala Kline en su obra sobre la historia de las matemáticas (Kline, 1992), y que también han defendido otros numerosos expertos en pedagogía. Pero igualmente, se ha de valorar la aportación de la historia como recurso didáctico para los docentes, debido a que el conocimiento sobre la evolución de un concepto a lo largo de las diferentes etapas, puede representar una ayuda inestimable para la transmisión del mismo al alumnado, y más cuando es complicado, para “saber adelantarse a las dificultades de la comprensión por parte de los alumnos” (Azcárate & Deulofeu, 1989). A continuación, se mencionan algunas de dichas aportaciones, que con toda seguridad conseguirán motivar a la comunidad educativa para su adhesión a la causa, a saber: - Profundizar en el propio conocimiento e incrementar la cultura matemática, como método de reciclaje profesional para el docente. De igual modo, ese conocimiento le puede ayudar a comprender las dificultades que es previsible que experimente el alumnado en la comprensión de diversos conceptos (como puedan ser los números negativos, los irracionales, el concepto de infinito, la visualización de la relación funcional, o la utilización de simbología algebraica), al igual que el progreso en la historia de la Matemática experimentó esas mismas dificultades. - La utilización de la historia de las matemáticas como fuente de ideas para desarrollar juegos en el aula. La historia está llena de ejemplos basados en los juegos, como puedan ser las demostraciones de varias culturas de teoremas conocidos, curiosidades sobre los números, o sin ir más lejos los problemas clásicos de la Antigüedad que afrontó la escuela pitagórica en la época llamada heroica, con tan pocas herramientas a su alcance. LA HISTORIA DE LAS MATEMÁTICAS COMO RECURSO DIDÁCTICO EN EDUCACIÓN SECUNDARIA OBLIGATORIA 10 - Enseñar la Matemática como una disciplina cultural en el más amplio sentido de la palabra, volviendo a la visión academicista que su enseñanza tuvo en su origen, y ayudando a desterrar la visión del alumnado de la asignatura de Matemáticas como un mal que por el que hay que pasar para poder acceder a una carrera científica. - Y por último, pero no menos importante, como base de una enseñanza activa en la asignatura de Matemáticas; la utilización de la historia puede enlazar a la perfección con el método de aprendizaje cooperativo dentro del aula y por ende con el aprovechamiento del aprendizaje mediante el fomento de la Zona de Desarrollo Próximo (Vygotsky, 1979), pero también propiciará la colaboración entre diferentes departamentos del centro educativo, ampliando los horizontes de los docentes y trasladando a los estudiantes, trabajadores del mañana, la importancia de la interrelación con los otros en el ejercicio de cualquier profesión. La puesta en práctica de una propuesta didáctica que ponga en valor las oportunidades expuestas, a la vez que tiene en cuenta las dificultades que experimenta el alumnado en la comprensión y asimilación de conceptos matemáticos, debiera seguir lo que se ha venido en llamar recientemente el “método genético”, y, en efecto, se puede asegurar que este método sistematiza a la perfección la primera intuición sobre cómo debería abordarse el aprendizaje de las matemáticas en el aula utilizando la historia. Es fácil intuir que el método genético se ha importado desde la biología, y en este sentido nos ilustra Urbaneja (2004, pág. 21), asegurando que la adopción del mismo en matemáticas “intenta reconstruir el clima psicológico que envuelve a cada momento creador que haya supuesto un salto cualitativo en la Historia de las Matemáticas”. En su artículo, el autor hace un repaso sobre la aparición del concepto y la acuñación del término finalmente por Hilbert en su obra Fundamentos de la Geometría (Hilbert, 1996, págs. 244-245), que ya había sido sugerido por parte de otros autores, aunque no llegasen a establecer la denominación . Así se ve en el caso de Toeplitz, cuando en su obra de 1963 ya defendía seguir los pasos de los matemáticos desde lo más simple a lo más complejo, para lo que el estudio de la historia de las matemáticas sería fundamental (Toeplitz, 1963), y posteriormente por Kline, que en 1978 apostillaba “No se puede dudar de que las dificultades que los grandes matemáticos encontraron son también los obstáculos en los que tropiezan los estudiantes y no puede tener éxito ningún intento de acabar con estas dificultades a base de palabrería lógica” (Kline, 1978, págs. 48,49). LA HISTORIA DE LAS MATEMÁTICAS COMO RECURSO DIDÁCTICO EN EDUCACIÓN SECUNDARIA OBLIGATORIA 11 Hay evidencias pues de que el método genético se ha recomendado para la enseñanza de la asignatura de Matemáticas en las aulas, si bien la acuñación del término ligado al concepto no se haya producido hasta finales del siglo pasado, para abordar el proceso de enseñanza-aprendizaje de las matemáticas, de forma que los docentes se anticipen a las dificultades que el alumnado pueda encontrar, como hemos apuntado anteriormente, y se preparen para abordarlas, a la vez que el alumnado pierda el miedo a equivocarse en el proceso de construcción de su propio aprendizaje. Mediante la propuesta didáctica que se presenta en este trabajo, se tratarán de seguir en todo momento estas recomendaciones, utilizandola historia en los diferentes bloques de contenido, de forma que se ayuden a vencer las dificultades, que, por el diseño actual del currículo de la asignatura, siguen existiendo en las aulas, como son: - La resolución de problemas, que consideramos deben ser el centro del aprendizaje, en lugar de situarse al final de cada unidad, como material “avanzado” una vez que el algoritmo está dominado, o aprendido de memoria. - El estudio de la aritmética, que no tiene en cuenta la dificultad histórica con los números negativos y el cero que experimentaron muchas culturas. - El gran salto que históricamente hubo de los números al álgebra, en contraposición a la unificación en un mismo bloque de contenido curricular. - El estudio del lenguaje algebraico que fue muy posterior al uso del álgebra retórica y se introduce de forma bastante brusca al inicio del bloque. LA HISTORIA COMO RECURSO DIDÁCTICO Contexto de aplicación El último fin de la elaboración de este trabajo es su aplicación práctica en el aula de Educación Secundaria Obligatoria (en adelante ESO), para lo cual se ha considerado necesaria la actuación desde tres puntos de vista: o Recopilación de parte de la historia de las matemáticas que es aplicable al currículo de ESO, como uno de los principales recursos didácticos de los que disponemos. La explicación de la propia historia, anécdotas, curiosidades, etc., es una forma en sí misma de aplicar la metodología que se viene defendiendo en este trabajo académico. Se realizará una primera aproximación en este apartado, dejando para cada uno de bloques una introducción histórica más enfocada en sus contenidos específicos. LA HISTORIA DE LAS MATEMÁTICAS COMO RECURSO DIDÁCTICO EN EDUCACIÓN SECUNDARIA OBLIGATORIA 12 o Propuesta de una serie de actividades que se pueden incorporar en los diseños de las programaciones didácticas de aula, en relación a cada uno de los bloques de contenido del currículo de la asignatura de Matemáticas durante los cursos de ESO. En este punto se debe aclarar que la extensión de este trabajo académico es limitada; se pretende que este sea un punto de partida para los docentes que se sientan atraídos por la utilización de la historia de las matemáticas en el aula, pero precisará de su personalización a los contenidos que deban impartir, máxime cuando la ley educativa se halla en pleno proceso de cambio. o Diseño de recursos concretos con formato estructurado, que ilustran algunos de los ejemplos de los propuestos en el punto anterior, de forma más detallada. Se dispondrá de este material en el apartado de anexos. Para la propuesta didáctica, se ha considerado principalmente el currículo de las asignaturas de Matemáticas, Geografía e Historia y Cultura Clásica, según consta en la legislación vigente, en concreto en el Real Decreto 1105/2014 de 26 de diciembre, por el que se establece el currículo básico de Educación Secundaria Obligatoria y del Bachillerato (en adelante RD), en el que se hace referencia de manera explícita, aunque no sea de manera textual, al método genético como aconsejable para la construcción de conocimientos matemáticos; así se puede leer en la introducción a la asignatura de Matemáticas: “Los nuevos conocimientos que deben adquirirse tienen que apoyarse en los ya conseguidos: los contextos deben ser elegidos para que el alumnado se aproxime al conocimiento de forma intuitiva (….) y vaya adquiriendo cada vez mayor complejidad y a otros contextos menos cercanos a su realidad inmediata” . (Ministerio de Educación, Cultura y Deporte, 2014) De igual modo, encontrándose la legislación educativa en pleno proceso de cambio, se destaca que la propuesta para el nuevo currículo que se ha hecho desde el Comité Español de Matemáticas, recomienda la utilización de la historia, hablando en este caso de reinvención guiada como proceso didáctico que necesita de la utilización de la historia, afirmando que “No se empieza por el conocimiento ya adquirido, sino que se muestra al alumnado cómo se ha ido adquiriendo” (CEMat, 2021, pág. 4), recomendaciones que para ESO incluyen actuaciones en los campos del álgebra: “Comprender el significado del lenguaje algebraico como un avance en la historia y el desarrollo de las matemáticas frente al lenguaje retórico sin símbolos matemáticos de la antigüedad”, el análisis “Comprender el uso de coordenadas como un avance en la historia y el desarrollo de las LA HISTORIA DE LAS MATEMÁTICAS COMO RECURSO DIDÁCTICO EN EDUCACIÓN SECUNDARIA OBLIGATORIA 13 matemáticas, en particular para la representación gráfica de relaciones” o la estadística: “Valorar la necesidad de predecir el futuro en la historia de la humanidad. Reconocer las diferentes conceptualizaciones del azar, incertidumbre, aleatoriedad, probabilidad y riesgo asociadas a los diferentes momentos históricos” Para la elaboración de este trabajo, se ha incorporado igualmente la experiencia adquirida durante el desarrollo del Prácticum, para el curso de tercero de ESO, en el que la autora tuvo la oportunidad de asistir a sesiones de otras materias, lo que sin duda ha aportado una visión enriquecedora al mismo. Es por ello que la aplicación práctica se centrará mayoritariamente, pero no en exclusiva, en tercer curso de ESO. De hecho, se defiende la necesidad de aplicación del recurso desde los cursos más tempranos, al amparo de nuevo de lo que recomiendan la legislación y los expertos. El recurso: historia cronológica de las matemáticas Se expone aquí una primera introducción a lo que ha constituido la historia de las matemáticas desde la Antigüedad hasta el s. XIX, centrándose principalmente en la cuenca mediterránea, de la cual ha bebido la Matemática que hoy conocemos, aunque sin obviar las aportaciones e influencias que recibió desde Oriente a lo largo de los siglos. La elección del periodo histórico se ha basado en los contenidos del currículo de ESO. Esta introducción incluirá los descubrimientos más importantes de cada época y una reseña sobre los autores destacados, algunos de los cuales serán desarrollados posteriormente dentro de la propuesta didáctica de cada bloque de contenidos. Se constatará que a veces el desarrollo de la Matemática no se ha producido de manera lineal, sino que civilizaciones, en principio inconexas, se han nutrido de las aportaciones de las otras, y también que algunas teorías se han abandonado y retomado muchos siglos después, cuando posteriores descubrimientos han habilitado progresos, sin los cuales no hubiera sido posible su demostración. Para la elaboración de esta introducción histórica se han utilizado apuntes personales de historia de las matemáticas, aportaciones de Ortiz Fernández (2005), Carlavilla y Fernández (2004), Elwes (2013), Guedj (2011), Pickover (2011), así como información recogida en el libro de texto de Anaya de tercero de ESO de Matemáticas Orientadas a las Enseñanzas Académicas (2015), y enciclopedias de Santillana (2005). LA HISTORIA DE LAS MATEMÁTICAS COMO RECURSO DIDÁCTICO EN EDUCACIÓN SECUNDARIA OBLIGATORIA 14 El desarrollo de la matemática antigua en la cuenca mediterránea Matemáticas entre los siglos VI y V a.C. Todos los autores consultados están de acuerdo en que la matemática babilónica había adquirido cierta perfección, pero que no es hasta la Grecia Antigua con su capital en Atenas, que podemos hablar de “Matemática”, debido a la idea de demostración inherente a sus trabajos y descubrimientos. Para encontrar un compendio sobre toda la producción científica de este periodo, tendremos que consultar “Los Elementos” de Euclides, obra que puede ser considerada como la primera historia de las matemáticas. Famosos son los siete sabios de Grecia, y el primero que aparece en el horizonte, al principio del s. VI a.C. es Tales de Mileto, que se nutrió desus viajes a Egipto y Babilonia, entendiendo que este hecho supone la transmisión de conocimientos desde aquéllos hacia Grecia, y que destacó como filósofo y matemático, haciendo numerosas aportaciones a la geometría. A éste le seguirá su discípulo Pitágoras de Samos, apresado y enviado a Babilonia, y que posiblemente también viajó a la India, de donde incorporó elementos a su filosofía, siendo su más grande aportación, además del consabido teorema que lleva su nombre, la fundación de la “Escuela Pitagórica”, que, durante el siglo de oro de Grecia, también conocido como siglo de Pericles, nos dejaría las primeras demostraciones escritas. Las aportaciones de la escuela pitagórica se realizaron sobre todo en geometría y en el campo de los números naturales, de los que pensaban estaban compuestas las figuras geométricas, y así surgieron los números cuadrados 𝑛2, los sólidos 𝑛𝑚𝑟, los cúbicos 𝑛2𝑚 y los triangulares 𝑛 𝑛+1 2 ; también descubrieron los números primos, los perfectos y los pares de números amigos. Se dice que el descubrimiento de los inconmensurables, o números irracionales, marcó el fin de sus descubrimientos en el campo de la aritmética, puesto que éstos iban en contra de la filosofía pitagórica, y que mantuvieron en secreto ese hallazgo, centrándose desde entonces en la geometría y el estudio de la astronomía. Es así como sentarían las bases del método axiomático como método de demostración propio de la geometría, y que a la postre se extendería a toda la teoría científica, centrándose en problemas que muy posteriormente se demostrarían imposibles con las herramientas disponibles, básicamente regla y compás (los tres problemas de la antigüedad: la cuadratura del círculo, la trisección del ángulo y la duplicación del cubo). LA HISTORIA DE LAS MATEMÁTICAS COMO RECURSO DIDÁCTICO EN EDUCACIÓN SECUNDARIA OBLIGATORIA 15 Matemáticas del siglo IV a. C Este es el siglo de Platón y Aristóteles, gran siglo para la filosofía. Se dice que Platón, se convirtió tardíamente en matemático, pero nos dejó los cuatro sólidos platónicos y sobre todo fundó la Academia que perviviría ocho siglos (con su lema “geometroi medeis eixito”), y daría lugar a descubrimientos imprescindibles en geometría y a la utilización del método axiomático, basado en la formulación de postulados, que utilizaría en un primer término Euxodo de Cnido, precursor del cálculo integral, para sus rigurosas demostraciones de áreas y volúmenes, siendo destacables las de los volúmenes de pirámide y cono. Euxodo realizó estudios sobre los inconmensurables, fundamentando lo que posteriormente sería el conjunto de los números reales, y se puede decir que fue el fundador del método matemático. La segunda parte de este siglo viene marcada por la fundación de la ciudad de Alejandría en Egipto, y la creación de su Museo (casa de las musas) así como su famosa Biblioteca. Se cree que fue para nutrir el Museo que Euclides, el considerado padre de la geometría, a petición de Tolomeo I, escribió su obra “Los Elementos”, donde recogería todos los descubrimientos de la matemática griega de los siglos anteriores, a partir del método axiomático, que será adoptado después por el resto de las ciencias. A Euclides se le atribuye la frase de “en Geometría no hay ningún camino especial para los reyes”. Siglo de oro Alejandrino (s. III a. C) Se deben destacar en este siglo el desarrollo de la astronomía que realizó Aristarco de Samos, planteando el primer modelo correcto, con planetas que giran sobre su eje en periodos de un día y alrededor del sol en periodos de un año, aunque creyendo su órbita circular. Sus aproximaciones, basadas en la proporcionalidad del teorema de Tales, servirían a Eratóstenes de Cirene para calcular los radios de la tierra, el sol y la luna. El desarrollo de la geometría fue muy importante en este periodo, destacando a los considerados más grandes matemáticos de la antigüedad: Arquímedes de Siracusa y más tarde Apolonio de Pérgamo. Arquímedes fue reconocido en vida por sus ingenios militares, pero escribió obras tan importantes como “Los cuerpos flotantes” con el famoso principio que lleva su nombre, “Los planos en equilibrio” que contiene su ley de la palanca, “La espiral” en la que no lograría cerrar el problema de la trisección del ángulo, que la teoría de Galois probaría LA HISTORIA DE LAS MATEMÁTICAS COMO RECURSO DIDÁCTICO EN EDUCACIÓN SECUNDARIA OBLIGATORIA 16 como imposible muchos siglos después, y “La cuadratura de la parábola”, entre otras. Pero sin duda su obra más famosa es “El cilindro y la esfera”, donde demuestra la fórmula de Eudoxo del volumen de un cono como la tercera parte del volumen de un cilindro, así como el volumen de la esfera como dos tercios del volumen del cilindro en el que está inscrita, y que dio origen al dibujo que aparece grabado sobre su tumba, cuya restauración posterior por parte de los romanos se dice que fue la única contribución a la Matemática que harían éstos. Apolonio desarrollaría un sistema astronómico que colocaría a la tierra en el centro del sistema solar, que serviría de base para el modelo de Ptolomeo, separándose de la obra de Eudoxo. Pero su mayor aportación es la obra sobre las “secciones cónicas”, que será el principio de la geometría analítica, a pesar de la falta de desarrollo de la simbología matemática para sustentarla, que no se produciría hasta siglos después. Decadencia alejandrina (s. II a.C.- s. I) Esta época viene marcada por la conquista romana, que otorga una menor importancia a los desarrollos de la geometría, centrándose en la astronomía como medio de mejorar los sistemas de navegación. De ahí surgió la trigonometría, iniciada por Hiparco de Nicea por el año 150 a.C., en su obra “Doce libros sobre las cuerdas del círculo”, que, aunque está perdida, se sabe de su existencia por los comentarios posteriores de Zeón de Alejandría; también dividió la circunferencia en 360 grados, con sus correspondientes minutos y segundos, y confeccionó las primeras tablas trigonométricas (basadas aún en cuerdas y no en senos). Otra de las aportaciones en trigonometría sería la fórmula de Herón de Alejandría para calcular el área de un triángulo conociendo solo sus lados. Segundo periodo alejandrino (s. II -IV) En el segundo período alejandrino se producen tres principales hechos históricos: la destrucción de la biblioteca por el emperador Aureliano, la represión de los movimientos independentistas por parte de generales egipcios, y la demolición de los templos paganos. La trigonometría de Ptolomeo se sitúa en el inicio de este periodo, con su obra “La Sintaxis Matemática” o como fue rebautizada por los árabes, “El Almagesto”, que supuso un avance importante en la construcción de tablas trigonométricas. Ptolomeo también es reconocido por los avances en la elaboración de mapas, y en su “Geografía” figuraban unas ocho mil ciudades. LA HISTORIA DE LAS MATEMÁTICAS COMO RECURSO DIDÁCTICO EN EDUCACIÓN SECUNDARIA OBLIGATORIA 17 Diofanto, considerado uno de los más importantes matemáticos de la antigüedad, da inicio a la denominada edad de plata alejandrina, a mediados del s. III, cuando escribió su obra más emblemática “Aritmética”, de la que se conservan únicamente los primeros seis de los trece libros que la formaban, y en la que Diofanto retoma los descubrimientos y demostraciones de los números donde lo dejaran los pitagóricos, introduciendo además la primera notación matemática para expresar ecuaciones, para evitar operar con largas frases de álgebra retórica, a pesar de que aún no utiliza números negativos ni el cero, ni tampoco explicita si las soluciones son números enteros o fraccionarios. La profundidad de los teoremas de Diofanto impidió su demostración hasta muchos siglos después, una vez hubo un desarrollosuperior del lenguaje algebraico. Y el fin de la edad de plata alejandrina lo pondría Pappus, considerado el primer matemático cristiano, que escribió su “Sinagogé” a mediados del s. III, compuesta por ocho libros, donde recoge muchas de las influencias de autores anteriores, entre los que se encuentran Euclides, Eratóstenes y Arquímedes, hecho que se estima ha sido fundamental para que sus descubrimientos no se hayan perdido. Destaca en sus aportaciones geométricas sobre la maximización de áreas, intuyendo la noción de derivada por primera vez, que siglos después se cree inspiró a Fermat en su método para encontrar mínimos. También establece el teorema sobre el área de las figuras de revolución que redescubriría Guldin, y con sus aportaciones facilitaría el camino para que Descartes descubriera la geometría analítica mucho tiempo después. Fin de la escuela alejandrina (s. IV-VI) Es este periodo el que marca el declive de Alejandría como centro cultural, pasando el testigo a los árabes en los desarrollos matemáticos que tendrían lugar más adelante. Destacan las aportaciones de Zeón de Alejandría en el s. IV, director del Serapeo, como autor de una edición de “Los Elementos” y de un comentario del Almagesto, al que con toda probabilidad contribuyó su hija Hypathia, considerada la primera mujer matemática de la historia. Como veremos más adelante, todo lo que conocemos de Hypathia es a causa de la correspondencia que mantuvo con su discípulo Sinesio, ya que destacó en su papel de maestra. A partir de entonces, las aportaciones de Proclo de Alejandría a mediados del s. V, así como de su discípulo Amonio de Hermia, consisten en la escritura de comentarios a los clásicos y en la enseñanza de la aritmética y de la astronomía. A destacar el papel LA HISTORIA DE LAS MATEMÁTICAS COMO RECURSO DIDÁCTICO EN EDUCACIÓN SECUNDARIA OBLIGATORIA 18 de Juan Filopón, alumno a su vez de Amonio, ya que con su obra escrita sienta las bases de la teoría del movimiento, precursora de la física. La unificación de los imperios romanos de oriente y occidente tuvo lugar en el año 529, lo que supuso la romanización de Grecia y el fin de la Academia de Platón, así como el inicio de la labor de los monasterios de la orden benedictina en Occidente, que serían los que preservarían el conocimiento de los clásicos durante la Edad Media. Aportaciones de oriente China La civilización china se origina hacia el tercer milenio antes de nuestra era. Se sabe que eran muy buenos calculando debido a su gran acción comercial, que inventaron el ábaco que se utiliza aún en nuestros días, y que utilizaron los números rojos para distinguir positivos de negativos en su contabilidad. El documento clásico más antiguo que se conoce es el “zhou bei suang qing”, datado en el s. XII a.C., consistente en un tratado sobre cálculos astronómicos y geométricos y que incluye algunas aplicaciones de fracciones. Esta cultura experimentó un parón en la ciencia en el año 213 a. C., cuando el emperador ordena quemar todos los libros existentes. Mucho más adelante, entre los años 1280 y 1303, otra obra cumbre sería la llamada “Espejos preciosos de los cuatro elementos” de Zhou Jijie. Como curiosidad, la afición de la cultura china por los cuadrados mágicos, que ellos utilizaban como amuletos, mucho antes de nuestra era. La India A la matemática india se debe la adopción del sistema posicional decimal de numeración, que los árabes extenderían por Europa, así como las bases de la trigonometría y grandes avances en el álgebra. A ellos se debe también la aparición del cero como número y la distinción entre positivos y negativos. Aryabhata utiliza ya el sistema posicional, y Brahma Gupta fue el primero en admitir soluciones negativas para las ecuaciones. Las publicaciones que se conservan, producidas a partir del s. III, son de dos tipos: los Sulvasutras o reglas de la cuerda (trigonométricas), que utilizaban para construir templos, y los Siddhantas o tratados de astronomía. De los primeros, los más destacables son el de Apastamba y el posterior “Bijaganita” de Bhaskara Acharia del s. XII, en el que dedica una obra a su hija contiendo problemas de álgebra retórica. En cuanto a los segundos, el “Suriasiddhanta”, expone las reglas de la numeración decimal: cada número LA HISTORIA DE LAS MATEMÁTICAS COMO RECURSO DIDÁCTICO EN EDUCACIÓN SECUNDARIA OBLIGATORIA 19 tiene un valor según su posición, se utiliza el cero para indicar la ausencia de unidades, que hace posible el sistema de numeración posicional, y en el que ya se establece que la división entre cero es imposible de hacer. En India aparecen las primeras tablas de senos (declive en su idioma) como una forma de medir ángulos. La Edad Media Matemática árabe Los árabes tomaron el relevo de la escuela de Alejandría. La Hégira en el año 622 marcó el comienzo de la era musulmana, fijándose la capital cultural en Bagdad, que supuso el encuentro entre las culturas de oriente y occidente, por ser lugar de paso de rutas comerciales, un cruce de caminos que resultó muy fructífero para el avance de la ciencia. Los árabes estudiaron y dominaron la geometría de Euclides y de Arquímedes, confeccionaron mapas más detallados y mejoraron instrumentos de medición, siendo el s. VIII el de mayor avance en la cultura, con el desarrollo de los signos de numeración y del álgebra, la traducción, la verificación y la corrección de los textos antiguos. Hicieron avances en astronomía, ligados al culto, para determinar con exactitud el Ramadán y las horas de rezo obligado. A destacar la aportación de Al-Khwarizmi, geómetra, astrónomo y matemático, que escribió el primer tratado algebraico en el siglo IX, llamando a la incógnita “la cosa” o “𝑥𝑎𝑦” en su idioma, que devendría posteriormente en la actual "𝑥". El cristianismo y las matemáticas Como ya se apuntó en el final del periodo alejandrino, la transición hacia el cristianismo fue gradual, considerándose a Pappus el primer matemático cristiano. La principal labor durante la Edad Media la llevaron a cabo los monasterios de la orden benedictina en Occidente, que serían los que preservarían el conocimiento de los clásicos. A partir del s XI, las Escuelas de traductores de Toledo recogieron el saber griego y árabe. No sería hasta el s. XIII que se produciría el despertar matemático en Occidente con Leonardo de Pisa, más conocido por Fibonacci (hijo de Bonacci, apodo de su padre), mediante la adopción de las cifras árabes en los cálculos, que le llevó a publicar al regresar a Pisa “Liber Abaci” en 1202, donde da a conocer el saber aritmético y algebraico aprendido de ellos. Su famosa serie es la primera en la historia de las matemáticas. Seguirían dos siglos en los que la principal función de la Matemática sería el LA HISTORIA DE LAS MATEMÁTICAS COMO RECURSO DIDÁCTICO EN EDUCACIÓN SECUNDARIA OBLIGATORIA 20 perfeccionamiento de los sistemas de navegación, al servicio del descubrimiento de nuevos mundos. Matemáticas en Occidente a partir del Renacimiento Se plantea un recorrido breve por la historia más reciente de la Matemática, en el que los desarrollos de los instrumentos al servicio de la misma han sido fundamentales y demuestran que el andamiaje es crucial para el progreso del trabajo científico. Durante el siglo XVI destaca Nicolò Fontana, nombrado Tartaglia por su tartamudez, en cuanto a la teoría de números, así como Nicolás Chuquet en el álgebra. Destacados también son los trabajos en astronomía de Copérnico, Kepler y Galileo Galilei, con el desarrollo de la teoría heliocéntrica, en contraposición a la de Ptolomeo catorce siglos atrás y retomando el modelo de Aristarco. Ya en el s. XVII nos encontramos con Pascal, Leibniz, Fermat, Descartes y Newton, que darían un gran impulso a todas las ramas de laMatemática y a la relación de ésta con otras ciencias; Pascal y las seis cartas que intercambia con Fermat sientan las bases de la teoría de las probabilidades, mientras que Newton y Leibniz, cada uno por su lado y con polémica entre sus respectivos países incluida, inventarían el cálculo infinitesimal. Igualmente, Descartes establecería el inicio de la geometría analítica, marcando un antes y un después en la representación de funciones, gracias a los ejes que llevan su nombre. En el s. XVIII Euler, además de otras grandes contribuciones, escribiría una gran cantidad de libros sobre el análisis. Se detiene este resumen en el s. XIX, situándonos en el fin de los efectos que siguieron a la Revolución Francesa y otras revoluciones liberales, y en el camino hacia la Revolución Industrial, cuando la enseñanza se democratiza, se extiende la educación científica y técnica con base en las matemáticas, se llevan a cabo investigaciones, y se produce un intenso desarrollo de la matemática moderna, rigurosa. Como colofón, se destaca la figura de Gauss, llamado príncipe de las matemáticas, que, aunque publicó poco, se dice que aprendió a calcular antes que a hablar y que durante dieciocho años anotó ciento cuarenta y seis enunciados resultado de su trabajo, además de localizar la posición de Ceres en su transición profesional hacia la astronomía y la física. LA HISTORIA DE LAS MATEMÁTICAS COMO RECURSO DIDÁCTICO EN EDUCACIÓN SECUNDARIA OBLIGATORIA 21 PROPUESTA DIDÁCTICA Motivación y Recomendaciones generales Con base en los descubrimientos del estudio sobre la materia, y volviendo de nuevo la vista a la fundamentación teórica presentada, así como considerando el gran potencial encontrado en la historia de la Matemática, la propuesta irá destinada a la introducción de la historia de las matemáticas en el aula como forma de incrementar la cultura y la motivación del alumnado. Para la elaboración de la misma, se han utilizado ideas de diversos libros y artículos, de Álvarez (2014), Salesas (2009), Dorce (2008), Carlavilla & Fernández (2004), Urbaneja (2004), así como de los materiales que se pueden encontrar en los libros de texto de tercero de ESO (Anaya, 2015) en artículos especializados (Castagnola) enciclopedias (Santillana, 2005) y en apuntes e ideas propios. Las siguientes ideas habrán de ser desarrolladas para cada uno de los cursos de ESO, de forma que se cuente con la suficiente flexibilidad, dependiendo del alcance de contenidos del currículo, así como ulteriores cambios de la ley educativa, en la cual nos encontramos inmersos en este momento. Como punto de partida, se propone investigar los siguientes recursos: 1. Introducción de la historia en cada bloque de contenido: dedicar una sesión inicial a la explicación de la evolución de los contenidos que se verán a lo largo del mismo. Los apuntes recogidos en los libros de texto (pongo por ejemplo los que se encuentran en los de la editorial Anaya), pueden servir como aproximación, pero se ha de investigar más en profundidad y encontrar un nexo de unión con los contenidos, así como curiosidades que puedan hacer más atractiva la exposición. 2. Presentación de la vida de algún matemático célebre relacionado con el tema en concreto. En este caso podemos pedir que, en equipos, elijan la vida de un matemático de entre los propuestos, investiguen sobre ella y realicen una presentación a los demás. Es un ejercicio que se presta muy bien al trabajo cooperativo y también puede ser facilitado por el profesor, proporcionando bibliografía y materiales audiovisuales, acordes a la edad del alumnado, de entre las propuestas existentes. 3. Investigación de las condiciones de vida imperantes en la época en el que un gran descubrimiento matemático se produjo (siguiendo el método genético). De esta forma se puede situar en contexto dicho descubrimiento y utilizarlo para trabajar contenidos. LA HISTORIA DE LAS MATEMÁTICAS COMO RECURSO DIDÁCTICO EN EDUCACIÓN SECUNDARIA OBLIGATORIA 22 4. Trabajo en un conjunto actividades basados en la historia, a modo de metodología de ABPb, (aprendizaje basado en problemas), contextualizando las situaciones a resolver, lo que fomentará la adquisición de muchas de las competencias clave. 5. Diseño del día de las matemáticas considerando la historia: Extensión a otras demostraciones para celebrar el conocido como día de π (por ejemplo, las diferentes demostraciones del teorema de Pitágoras, o un viaje matemático por la historia diseñado por los equipos de trabajo cooperativo para su exposición ese día). 6. Diseño de juegos ambientados en la historia y el estado de la ciencia en un periodo determinado. Se pueden crear Escape Classroom ambientados en hechos históricos o utilizar aplicaciones como MathCityMap, con problemas contextualizados. 7. Taller de Matemáticas sobre ajedrez, para aquellos centros en los que disponen de esta actividad, donde se puede incorporar la historia de su creación y juegos similares en las diferentes culturas, como parte de la introducción del taller. 8. Colaboración con el Departamento de Historia para un estudio conjunto a través de un ABP o ABPb de las matemáticas relacionadas con un episodio histórico que haya marcado un cambio de era. Habrá en este caso que adecuar el proyecto a los contenidos curriculares de cada uno de los cursos académicos. Ejemplos pueden ser el descubrimiento de América, la Revolución Francesa o la Revolución Industrial. 9. Colaboración con el Departamento de Geografía e Historia, para el diseño de una línea temporal y sus mapas asociados, de forma que se relacionen los acontecimientos históricos de determinado periodo con el desarrollo matemático durante el mismo, incluyendo descubrimientos y personajes célebres. 10. Colaboración con el departamento de Cultura Clásica, relacionando el estado del conocimiento matemático en la Grecia antigua con sus construcciones. Se puede valorar también la visita conjunta a museos cercanos, con la previa explicación de lo que fue el primer museo (lugar de las musas) conocido en Alejandría, diseñando actividades para encontrar las matemáticas en las obras de arte expuestas. Dada la multitud de oportunidades para utilizar la historia para el aprendizaje de las matemáticas, se entiende que no será posible llevarlas todas a la práctica en el mismo curso, por limitaciones de tiempo e imposiciones del currículo, pero cada docente puede desarrollar y aplicar las que crea convenientes de entre las presentadas. A continuación, se exponen las líneas generales por bloque de contenidos. La propuesta será de aplicación en ESO, y diseñada principalmente para el tercer curso de LA HISTORIA DE LAS MATEMÁTICAS COMO RECURSO DIDÁCTICO EN EDUCACIÓN SECUNDARIA OBLIGATORIA 23 Matemáticas Orientadas a las Enseñanzas Académicas, pero no se renuncia a hacer alguna recomendación para cursos inferiores, ya que una inmersión desde los primeros niveles sería muy beneficiosa para el alumnado, como se ha defendido en la fundamentación teórica. Propuestas por bloque de contenidos Bloque 1: Procesos, métodos y actitudes en matemáticas El primer bloque de contenidos es transversal, se centra en la resolución de problemas a medida que se avanza en los contenidos de los demás bloques, por lo que la historia puede proporcionar una gran ayuda de contextualización, y así se detallará en cada uno de ellos, pero además esta propuesta incluye tres actividades en coordinación con los departamentos de Cultura Clásica y de Geografía e Historia. Los contenidos del RD que se pretenden trabajar con nuestra propuesta son: - Planteamiento de investigaciones matemáticas escolares en contextos numéricos, geométricos, funcionales, estadísticos y probabilísticos. - Práctica de los procesos de matematización y modelización, encontextos de la realidad y en contextos matemáticos. - Confianza en las propias capacidades para desarrollar actitudes adecuadas y afrontar las dificultades propias del trabajo científico. - Utilización de los medios tecnológicos en el proceso de aprendizaje. LINEA TEMPORAL DEL DESCUBRIMIENTO MATEMÁTICO El alumnado está familiarizado con el uso de líneas temporales para representar la sucesión de acontecimientos de forma que le ayuden a una mejor comprensión de la evolución y secuencia de los hitos históricos. Es cierto que dichos acontecimientos suelen estar ligados a descubrimientos geográficos, batallas que han modificado los límites fronterizos entre estados, cambio de dinastías de gobernantes, revoluciones más o menos sangrientas, o guerras que han modificado la estructura de bloques de países aliados, pero no suelen incluir cambios importantes en el desarrollo de la Ciencia y menos aún de la Matemática. Un ejemplo de línea temporal básica lo vemos en la figura 1. La actividad propuesta es la utilización esas líneas temporales que normalmente serían proporcionadas por el departamento de Geografía e Historia, y sobre ellas, trabajar a lo largo del curso con el alumnado en la asignatura de Matemáticas para completarlas, LA HISTORIA DE LAS MATEMÁTICAS COMO RECURSO DIDÁCTICO EN EDUCACIÓN SECUNDARIA OBLIGATORIA 24 incluyendo todos los hitos importantes que se encuentran detallados en la parte de exposición de la historia cronológica de la Matemática en este mismo trabajo. Fig. 1. Ejemplo de línea temporal básica utilizada en la asignatura de Geografía e Historia Para llevarlo a cabo se deberán considerar los contenidos de Historia Universal que se imparten en cada uno de los cursos de ESO, de acuerdo a la legislación: Primer ciclo de ESO: Comprendería la Prehistoria, la Edad Antigua, y parte de la Edad Moderna hasta el siglo XVII – Aquí por lo tanto situaríamos todos los descubrimientos matemáticos que tuvieron lugar durante estas etapas, ampliando cada una de ellas con el objeto de visualizar correctamente todos los hitos importantes. Cuarto curso de ESO: Desde el siglo XVIII incluyendo todas las revoluciones liberales, el tránsito de la Edad Moderna a la Edad Contemporánea y hasta la actualidad. MAPA DEL SABER MATEMÁTICO EN EL MUNDO ANTIGUO En este caso, la actividad se podría trabajar indistintamente en cualquier curso de ESO, puesto que el alumnado elige la asignatura de Cultura Clásica como optativa una vez durante el primer ciclo de ESO, pudiendo elegirla de nuevo en cuarto curso como preparación para el Bachillerado de Humanidades. La realización de esta actividad requerirá de la coordinación entre los departamentos de Matemáticas y de Cultura Clásica, que serán los que decidirán su temporalización. Observando la programación de la asignatura de Cultura Clásica, llama la atención que la Matemática no forme parte del “saber” del mundo clásico entre los contenidos que LA HISTORIA DE LAS MATEMÁTICAS COMO RECURSO DIDÁCTICO EN EDUCACIÓN SECUNDARIA OBLIGATORIA 25 se imparten, mientras que sí se hace referencia a otras aportaciones como son la Literatura, el Lenguaje, la Historia o el Arte. Esta actividad nos brinda la oportunidad de corregir este grave error, a la vez que se trabaja la aproximación a los contenidos de nuestra materia. Así, se puede enmarcar la actividad dentro del bloque 1 “ Geografía”, de acuerdo con la legislación aplicable, que en caso de los contenidos de la asignatura de Cultura Clásica están desarrollados por cada Comunidad Autónoma, en este caso hemos tomado la de Castilla La Mancha, (Decreto 40/2015, de 15/06/2015, por el que se establece el currículo de Educación Secundaria Obligatoria y Bachillerato), al no existir concreción de los mismos en el RD. La elaboración del mapa contemplaría situar los principales lugares en los que tuvieron lugar desarrollos matemáticos importantes desde la Edad Antigua Griega hasta el fin del Periodo Alejandrino, y se podría completar con los lugares de nacimiento de los grandes matemáticos antiguos, además de los centros culturales donde desarrollaron su actividad, relacionando matemático con lugar geográfico. Se pediría situar los siguientes puntos: Mileto, Babilonia, Samos, Crotona, Atenas, Alejandría, Chío, Cnido, Cirene, Siracusa, Pérgamo, Nicea, Gerasa, entre otras, utilizando un mapa como el de la figura 2. Fig. 2. Expansión Griega del s. VIII a.C. al s. VI a.C. Esta actividad se podría completar con el diseño de una línea temporal de los mismos descubrimientos, similar al que se ha propuesto para la asignatura de Geografía e Historia, que se enmarcaría en el bloque 2 (Historia), de la asignatura de Cultura Clásica, tal como recoge la legislación a la que hemos hecho referencia. LA HISTORIA DE LAS MATEMÁTICAS COMO RECURSO DIDÁCTICO EN EDUCACIÓN SECUNDARIA OBLIGATORIA 26 PROBLEMAS CONTEXTUALIZADOS La idea de utilizar la historia como recurso didáctico en este caso se contempla como una oportunidad de desarrollar el método de aprendizaje Basado en Problemas (en adelante ABPb), eligiendo para ello un tema que haya supuesto un punto de inflexión desde el punto de vista histórico y para el cual haya sido necesario el desarrollo de las matemáticas. Se deberá elegir el tema según el curso y los contenidos de Historia que se impartan en el mismo, o bien un acontecimiento que se haya estudiado en el curso anterior en la asignatura de Geografía e Historia, y desarrollar el ABPb de forma independiente en la clase de Matemáticas, añadiendo problemas a medida que se vayan impartiendo los cuatro bloques de contenido, siempre con el hilo conductor del acontecimiento histórico elegido. A modo de ejemplo, se sugieren estas dos opciones: 1. El papel de las matemáticas en el descubrimiento de América: El descubrimiento de América se estudia en el segundo curso de ESO y es uno de los acontecimientos más relevantes de la Historia Universal, en el que España además tuvo un papel fundamental. Se propone el diseño en la asignatura de Matemáticas Orientadas a las Enseñanzas Académicas de tercero de ESO, de un ABPb profundizando en los aspectos matemáticos de este acontecimiento histórico. Para ello se propone llevar a cabo dos actuaciones: o Sesión teórica dedicada al repaso de fechas relevantes del descubrimiento, así como explicación del estado de la ciencia de la época que permitió se completase la empresa con éxito, y el papel fundamental que las matemáticas tuvieron en el desarrollo de la confección de mapas, los sistemas de navegación basados en la medición de ángulos y la observación astronómica, el cálculo de distancias, etc. o Trabajo de problemas en el contexto histórico del descubrimiento de América, eligiendo la geometría como el bloque de contenido a desarrollar, debido a la relación de la geometría con la astronomía y el desarrollo de los sistemas de navegación basados en el estudio de los ángulos. Este es un modelo flexible al que se puede añadir tantos problemas como sean necesarios, conservando el hilo conductor. En la sección de enlaces interesantes dentro de anexos, se proporciona un enlace a un material de Julio Rey sobre el estado de la ciencia y la técnica durante el descubrimiento de América. (Pastor, 2002), que puede servir al efecto. LA HISTORIA DE LAS MATEMÁTICAS COMO RECURSO DIDÁCTICO EN EDUCACIÓN SECUNDARIA OBLIGATORIA 27 2. Las Matemáticas de la Revolución Francesa: En la programación de cuarto curso, las revoluciones liberales se encuadran dentro del bloque 2 de la asignatura de Geografía e Historia, y han de estudiarse de forma cronológica atendiendo a su secuencia, de otro modo no tendría sentido, por lo que será el departamento de Matemáticas el que se deberá adaptar para poner en marcha el proyecto, que al igual al propuestoanteriormente, constará de dos fases: Durante la primera fase, se irá sobre la historia de las Matemáticas durante la Revolución Francesa, a saber: Introducción del tema desde el punto de vista matemático explicando el estado de la ciencia y en concreto las matemáticas que propiciaron el inicio de la Revolución Francesa. Se deberá trasladar al alumnado que únicamente con la democratización de la enseñanza de las ciencias, que hizo posible el acceso a la educación al pueblo, sería posible canalizar las energías y el descontento hacia una revolución, por lo que la contribución al fenómeno, causado entre otros problemas por la mala situación económica y la miseria que sufría el pueblo, fue fundamental. En efecto, la Revolución Francesa fue precedida por una revolución de la didáctica en la que tuvieron un peso fundamental los matemáticos como Laplace, gracias a la fundación de la Academia de Ciencias de París. Y después de la revolución fue cuando se instituyó la figura del matemático profesional como funcionario del Estado con Napoleón, quien consideraba que las obras de matemáticas contribuían a la ilustración de la nación, y que por tanto el progreso de las matemáticas daría lugar a su prosperidad. Así fue como Napoleón convertiría a París en la capital mundial de las matemáticas hasta mediados del s. XIX. Fig. 3. Contenidos, CE y EAE bloque 2. La Era de las Revoluciones liberales. Historia 4º ESO RD 1105/2014 LA HISTORIA DE LAS MATEMÁTICAS COMO RECURSO DIDÁCTICO EN EDUCACIÓN SECUNDARIA OBLIGATORIA 28 Se irá sobre los descubrimientos y desarrollos matemáticos que tuvieron lugar en los años inmediatamente anteriores y posteriores, deteniéndose en un hito importante: el nacimiento del Sistema Métrico Decimal, que podría llamarse “Hijo de la Revolución”. En efecto, es importante señalar que la adopción del Sistema Métrico Decimal se produjo en Francia en plena Revolución Francesa y que, pese a las dificultades políticas del momento, los matemáticos franceses más importantes de la época como Monge, Lagrange, Laplace, Legendre y Condorcet, se pusieron de acuerdo para su confección tal y como lo conocemos hoy. Los antecedentes, que mostraron la necesidad de contar con una unidad de medida de longitud más manejable, se fraguaron durante la medición del meridiano terrestre en Perú, por parte de una comisión integrada entre otros por los españoles Antoni de Ulloa y Jorge Juan, que encontraron muy complicada la tarea de efectuar la tarea utilizando los sistemas antiguos con los que contaban. Tras largas discusiones, el comité elegido dentro de la Academia de Ciencias de París, de la que formaba parte el matemático Lagrange, emitió un informe en 1791 proponiendo como medida universal de longitud el metro, que equivaldría a la “diezmillonésima parte de un cuadrante del meridiano terrestre”. Además del “metro”, se denominaron el resto de unidades, múltiplos y submúltiplos, eligiendo para los múltiplos prefijos griegos (decámetro, hectómetro, kilómetro) y como submúltiplos prefijos latinos (decímetro, centímetro, milímetro). Se definió igualmente el gramo como unidad de masa equivalente a “la masa de un centímetro cúbico de agua destilada en el vacío al nivel del mar y latitud 45º”. La adopción del sistema aprobado en Francia se universalizaría un siglo después. Una vez explicada la adopción del Sistema Métrico Decimal, es igual de importante explicar a los estudiantes que, a pesar de ser el sistema internacionalmente aceptado, existen algunos países que utilizan sus propios sistemas, e ir sobre ellos (encontraremos muchos ejemplos en el sistema británico). Como caso particular, podemos también explicar las unidades de medida que se han utilizado a lo largo de nuestro país y realizar ejercicios con ellas y su equivalencia con el Sistema Métrico Decimal: ejemplos son los vinos y licores medidos en cántaras, el aceite medido en arrobas, sólidos medidos en libras o los áridos medidos en fanegas. Durante la segunda fase del proyecto, se irá sobre los datos históricos de la propia revolución, para poder elaborar un estudio estadístico de las cifras más relevantes, para lo que habrá que buscar información en coordinación con el departamento de Geografía LA HISTORIA DE LAS MATEMÁTICAS COMO RECURSO DIDÁCTICO EN EDUCACIÓN SECUNDARIA OBLIGATORIA 29 e Historia. Teniendo en cuenta que las causas de la revolución se han catalogado en económicas, sociales, e ideológicas, y que el sistema de clases sociales o estamentos estaba en la base de todas esas causas, la investigación versará sobre: - Esperanza de vida en años, y comparativa con la situación actual en Francia. - Causas de la mortalidad en la época y comparación con las actuales - Porcentajes de población en cada uno de los estamentos o clases sociales - Nivel de ingresos medios y pago de impuestos por grupo social. Bloque 2: Números y Álgebra El Bloque 2 de Contenidos para todos los cursos de ESO lo forman el estudio de los números y el álgebra, y suele situarse al inicio de curso en la programación de aula. Retomando la observación inicial desde el punto de vista del método genético, los números son tan antiguos como el propio ser humano, pero el álgebra ha sido un desarrollo muy posterior, que ha tardado siglos en fraguarse y que ha contado con multitud de obstáculos para su desarrollo, comenzando por el propio uso del lenguaje algebraico, que no es intuitivo, y que al igual que supuso un freno para el avance del álgebra en sí, se observa que supone un reto importante para nuestro alumnado. De igual modo, se observa que otra de las dificultades que experimenta nuestro alumnado al enfrentarse al álgebra es de falta de base en aritmética, por lo que se deberían dedicar más esfuerzos en los comienzos del curso y especialmente en el primer ciclo de ESO en el estudio de los números y en fomentar la curiosidad del alumnado en la investigación sobre sus propiedades. Por ello, esta propuesta incluirá actuaciones en ambos, números y álgebra, introduciendo la historia de su desarrollo por separado. 1. INTRODUCCIÓN HISTÓRICA- LOS NÚMEROS Y LA ARITMÉTICA La explicación del contexto histórico y la evolución de los conceptos, se introducirá al principio de cada bloque y se irá desgranando a medida que se vayan introduciendo los diferentes contenidos, de forma que el docente investigue y comprenda las dificultades que puede encontrar en el alumnado, y también pueda utilizarlo como forma de motivar a los estudiantes. A medida que se avanza en los cursos de ESO, se puede ir profundizando en el estudio de la historia, y para ello se irá involucrando a los alumnos en la búsqueda de la información, prestándose esta actividad al trabajo en forma LA HISTORIA DE LAS MATEMÁTICAS COMO RECURSO DIDÁCTICO EN EDUCACIÓN SECUNDARIA OBLIGATORIA 30 colaborativa, por equipos en el aula y fuera del aula. Los libros de texto suelen incluir apuntes históricos y curiosidades al comienzo de las respectivas unidades didácticas, pero defendemos la ampliación de contenido, ya que se puede encontrar una gran cantidad de recursos en páginas web, material audiovisual que motivará al alumnado, así como libros con la biografía de matemáticos célebres. Para el contenido de Aritmética, compendiamos aquí los hitos más importantes que podrían componer la explicación del docente o la investigación por parte del alumnado. La base de la aritmética son los números, y a ellos se dedicará una actividad específica más adelante. Se pasará a continuación a exponer la historia de los números fraccionarios, ya que éstos se empezaron a usar desde la antigüedad, por necesidades prácticas de reparto. Se propone explicar el uso de las fracciones por parte de las diferentes culturas y como no podría ser de otro modo, comenzando por la cultura egipcia. Así,
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