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La enseñanza del concepto de área y perímetro de polígonos a través del Geoplano, para el desarrollo de la competencia matemática en resolución de problemas del grado séptimo en el Colegio María Antonia Cerini Emerson Garrido Bermúdez Universidad Nacional de Colombia Facultad de Ciencias Medellín, Colombia 2015 La enseñanza del concepto de área y perímetro de polígonos a través del Geoplano, para el desarrollo de la competencia matemática en resolución de problemas del grado séptimo en el Colegio María Antonia Cerini Emerson Garrido Bermúdez Trabajo final de maestría presentado como requisito parcial para optar al título de: Magister en Enseñanza de las Ciencias Exactas y Naturales Directora: Luz Stella Mejía Aristizábal Doctora en Educación Universidad Nacional de Colombia Facultad de Ciencias Medellín, Colombia 2015 Dedicatoria o Lema Prefiero equivocarme creyendo en un Dios que no existe, que equivocarme no creyendo en un Dios que existe. Porque si después no hay nada, evidentemente nunca lo sabré, cuando me hunda en la nada eterna; pero si hay algo, si hay Alguien, tendré que dar cuenta de mi actitud de rechazo. Blaise Pascal Agradecimientos Quedo eternamente agredo a la Doctora en educación luz Stella Mejía asesora de mi trabajo y Martha Lucia López Murillo, por apoyarme en todo el recorrido de esta tesis de trabajo de grado. Resumen y Abstract IX Resumen El presente trabajo refiere una propuesta de intervención basada en la enseñanza con el uso de la herramienta didáctica Geoplano como mediador en la enseñanza del concepto de área y perímetro de polígonos, en la que se analiza principalmente el proceso conceptual necesario para el desarrollo de las competencias básicas en matemáticas, la cual permite dinamizar los procesos de enseñanza aprendizaje desde la visualización y verificación de problemas que involucran los conceptos de área y perímetro de polígonos. Para ello se trabaja con el Geoplano como recurso didáctico. Palabras claves: Área, Perímetro, Procesos de enseñanza aprendizaje, Recurso didáctico. Abstract This paper concerns a proposal for intervention based on teaching with the use of Geoboard teaching tool as a mediator in the teaching of the concept of area and perimeter of polygons, which mainly discusses the need for conceptual skills development process basic math , which allows dynamic processes of learning from visualization and verification of problems involving the concepts of area and perimeter of polygons. To do this we work with Geoboard as a teaching resource. Keywords: Area, perimeter, teaching and learning processes, teaching resource X La enseñanza del concepto de área y perímetro de polígonos a través del Geoplano, para el desarrollo de la competencia matemática en resolución de problemas del grado séptimo en el Colegio María Antonia Cerini Contenido Agradecimientos ........................................................................................................ VII Resumen ..................................................................................................................... IX Contenido ..................................................................................................................... X Lista de tablas ............................................................................................................ XII 1 Aspectos Preliminares ......................................................................................... 15 1.1 Tema ..................................................................................................................... 15 1.2 Problema de Investigación ..................................................................................... 15 1.2.1 Antecedentes ........................................................................................................................... 15 1.2.2 Formulación de la pregunta ..................................................................................................... 20 1.2.3 Descripción del problema ........................................................................................................ 18 1.3 Justificación ........................................................................................................... 21 1.4 Objetivos ............................................................................................................... 22 1.4.1 Objetivo General ...................................................................................................................... 22 1.4.2 Objetivos Específicos ............................................................................................................... 22 2 Marco Referencial ............................................................................................... 24 2.1 Marco Teórico........................................................................................................ 24 2.1.1 Teorías de aprendizaje. ............................................................................................................ 24 2.1.2 Teorías de aprendizaje constructivistas ................................................................................... 29 2.1.3 Sobre la Didáctica de las ciencias............................................................................................. 32 La enseñanza del concepto de área y perímetro de polígonos a través del Geoplano, para el desarrollo de la competencia matemática en resolución de problemas del grado séptimo en el Colegio María Antonia Cerini XI 2.2 Marco Disciplinar ................................................................................................... 34 2.2.1 Conceptos de área y perímetro ............................................................................................... 36 2.3 Marco Legal ........................................................................................................... 38 2.3.1 Contexto Internacional ............................................................................................................ 39 2.3.2 Contexto Internacional ............................................................................................................ 39 2.3.3 Contexto Nacional .................................................................................................................... 40 2.3.4 Contexto Regional .................................................................................................................... 41 2.3.5 Contexto Institucional .............................................................................................................. 42 2.4 Marco Espacial ....................................................................................................... 43 3 Diseño metodológico .......................................................................................... 44 3.1 Tipo de Investigación: Profundización de corte monográfico ................................... 44 3.2 Método ................................................................................................................. 44 3.3 Enfoque: Cualitativo de corte etnográfico ............................................................... 45 3.4 Instrumento de recolección de información ............................................................ 45 3.4.2 Explicación Magistral y Práctica por el Docente ...................................................................... 46 3.4.3 Taller En Clase .......................................................................................................................... 46 3.4.4 Cuestionario final .....................................................................................................................46 4 Trabajo Final ...................................................................................................... 47 4.1 Desarrollo y sistematización de la propuesta .......................................................... 47 4.1.1 Diagnóstico inicial. ................................................................................................................... 47 4.1.2 Propuesta didáctica para la intervención en el grado séptimo. .............................................. 49 4.2 Resultados ............................................................................................................. 66 4.2.1 Análisis del diagnóstico o prueba inicial .................................................................................. 66 4.2.2 Análisis del impacto generado en los estudiantes ................................................................... 70 4.2.3 Análisis comparativo, prueba diagnóstica vs prueba evaluativa. ............................................. 74 5 Conclusiones y recomendaciones ......................................................................... 77 5.1 Conclusiones .......................................................................................................... 77 XII La enseñanza del concepto de área y perímetro de polígonos a través del Geoplano, para el desarrollo de la competencia matemática en resolución de problemas del grado séptimo en el Colegio María Antonia Cerini 5.2 Recomendaciones .................................................................................................. 78 Referencias ................................................................................................................ 78 A. Anexo: docente enseñando el uso de la herramienta. .......................................... 83 B. Anexo: estudiantes en actividades evaluativas. ................................................... 85 C. Anexo: Taller Evaluativo en Clase…….…………………………………………………………………86. D. Anexo: Taller en Clase Tipo Resolución de Problemas………………………………………..87 Lista de tablas Tabla 2-1 Diferencia entre aprendizaje significativo y mecánico .................................................................... 31 Tabla 2-2 Estándares básicos de competencias ............................................................................................... 35 Tabla 2-3 Normatividad, texto y contexto ....................................................................................................... 38 Tabla 4-2 Tabulación de Resultados ................................................................................................................ 67 Tabla 4-3 Elaboración Propia .............................................................................. ¡Error! Marcador no definido. Introducción 13 Introducción Posiblemente uno de los problemas más importantes y tal vez uno de los objetivos fundamentales de la enseñanza de las matemáticas, tiene que ver con la posibilidad de que el estudiante aprende a articular los conceptos que se le presentan tanto en los estudios básicos como a nivel superior. Por ejemplo, al ver las matemáticas enseñadas de manera tradicional donde es el maestro quien con sus instrumentos “tiza y tablero” hace de la demostración, los teoremas, los axiomas, símbolos…, un significado abstracto donde son pocos los que demuestran interés y agrado. Se puede resaltar que estos elementos nos posibilitan acercamientos a los numerosos fenómenos y que ellos hacen parte de un todo llamado ciencia. Es labor del docente, el investigar y proponer actividades de enseñanza aprendizaje donde se evidencie la matemática como un todo relacionado y no como un saber desarticulado en el cual no queda otro camino que memorizar formulas y ejercicios resueltos por el maestro. Considerando que los saberes de una disciplina se adquieren de una manera paulatina, desde un conjunto de definiciones y conceptos más simples, hasta establecer leyes o teoremas más complejos; que permitan llevar a cabo resolución de problemas. Con la elaboración de esta intervención del concepto de área y perímetro en el grado séptimo en el Colegio María Antonia Cerini, se pretende mostrar al estudiante diferentes formas de hallar el área y el perímetro de polígonos, a través 14 La enseñanza del concepto de área y perímetro de polígonos a través del Geoplano, para el desarrollo de la competencia matemática en resolución de problemas del grado séptimo en el Colegio María Antonia Cerini de estrategias no convencionales en la resolución de ejercicios con la utilización de una herramienta pedagógica llamada Geoplano, que le brinde un espacio dinamizador y ameno para lograr que los conceptos no se queden en el aula de clase, sino que además, desarrollen esa competencia básica matemática para que puedan ser aplicados y modelados en el diario vivir. Para hacer una buena lectura del documento, se debe tener presente lo siguiente, el trabajo presenta tres etapas: Primera etapa: Están descritos los aspectos preliminares que contiene a su vez, el tema, problema, la justificación y los objetivos. Segunda etapa: Compuesta por el marco teórico, marco disciplinar y marco legal. Tercera etapa: Se encuentra enmarcado en el diseño metodológico. Cuarta etapa: conclusiones y recomendaciones. 1. Aspectos Preliminares 15 1 Aspectos Preliminares 1.1 Tema El tema de esta propuesta es hacer una intervención haciendo relación con el concepto de área y perímetro a través del Geoplano, como estrategia didáctica en la resolución de problemas en el grado séptimo, para hacer de la temática una situación poco tradicional y un aprendizaje con material físico. 1.2 Problema de Investigación 1.2.1 Antecedentes En el rastreo nacional e internacional, se pudo encontrar una serie de trabajos que tocan con el objeto de estudio, pero que difieren en el enfoque, pues los autores centran la atención en el cómo encontrar las áreas y perímetros en la básica primaria. A continuación se presentan algunos de los trabajos realizados internacionalmente: Lobo y Pardo (2012) presentan algunos materiales didácticos manipulativos (el Geoplano) para la enseñanza y aprendizaje de la geometría con estudiantes del segundo ciclo de educación primaria. Por su parte Velasco y Maroto, (2012) hacen referencia al uso del material didáctico como lo es el Geoplano para el aprendizaje, entre muchos que traen a colación, dándole la importancia a la 16 La enseñanza del concepto de área y perímetro de polígonos a través del Geoplano, para el desarrollo de la competencia matemática en resolución de problemas del grado séptimo en el Colegio María Antonia Cerini manipulación de las herramientas didácticas en el aula. Pues consideran que “algo tan abstracto como podría resultar la geometría en la educación Infantil, puede adquirir un significado pleno si las actividades se logran relacionan con el mundo real. Ellos consideran que los niños de estas edades están capacitados para hacer análisis y observaciones sobre lo que están viendo, reflexionar sobre esas observaciones y dialogar y exponer sus puntos de vista. Para ello, es necesario proporcionarles unas herramientas fundamentales: tiempo para hablar y comentar, libertad para que se expresen sin miedo a equivocarse, y actividades en las que puedan manipular libremente para después reflexionar y extraer sus conclusiones. Por otro lado, es importante destacar que siempre debemos dudar sobre lo que creemos que los niños ya saben. En muchas ocasiones, se producen solamente aprendizajes superficiales, cuando éstos son puestos a prueba en situaciones que requieren una aplicación más sutil, observamos que la adquisición de estos conocimientos no se ha producido con la profundidad esperada.Escorial y De Castro (2006), por su parte, piensan que el conocimiento que ofrece la didáctica de la matemática es importante, no sólo a la hora de identificar las dificultades que suelen tener los niños al confundir la forma y la orientación y, las causas de las mismas. Verdugo, Briseño, Vázquez y Palmas (2000) igualmente presentan un trabajo donde utilizan el Geoplano para el calcular el área de una figura plana, en 1. Aspectos Preliminares 17 el que resaltan la importancia de la manipulación y la observación cuando el Geoplano se invierte. Mariño (2000), utilizó el Geoplano como un recurso manipulable para la comprensión de la geometría con algunos profesores de primaria, posibilitando el aprendizaje a través del uso de material físico y manipulable. Ahora las nacionales: Marín (2013), le apuesta a la enseñanza de acción educativa de tipo cuantitativa mediante el diseño de herramientas didácticas para el aula como el Geoplano entre otros, para fortalecer e innovar en el desarrollo de las competencias básicas en matemáticas, basada en la geometría de sexto. Cristancho y Díaz (2005), ellas le apuestan al uso didáctico de material físico para el desarrollo de competencias en geometría y la enseñanza de ella. Cardona, rave y muñoz (2014), utilizan el Geoplano para la enseñanza de la trigonometría, pero con en previo repaso de la geometría de séptimo, como herramienta para la mejor comprensión de los conceptos de trigonometría. Díaz, Escobar, Mosquera (2009), apoyo para organizar un material que fomente la creatividad y favorezca el desarrollo del pensamiento espacial y sistemas geométricos del grado séptimo de educación básica, entre esta propuesta usan el Geomplano como mediador para alcanzar la meta de varias herramientas. 18 La enseñanza del concepto de área y perímetro de polígonos a través del Geoplano, para el desarrollo de la competencia matemática en resolución de problemas del grado séptimo en el Colegio María Antonia Cerini Porras (2014), le apuesta a la parte cognitiva del estudiante con el uso de herramientas didácticas concretas para el desarrollo de competencias básicas en matemáticas basada en la resolución de problemas. Marmolejo (2014), En la presente investigación se observa el nivel de razonamiento de los estudiantes frente a un concepto geométrico; aplicando el modelo de Van Hiele donde una de las herramientas utilizadas es el Geoplano. Este modelo describe la forma de razonar de los individuos mediante cinco niveles de razonamiento que son: visualización o reconocimiento, análisis, ordenación o clasificación, deducción formal y rigor matemático; y plantea la forma de organizar la enseñanza de acuerdo a unas fases de aprendizaje que facilitan el progreso en el razonamiento. 1.2.2 Descripción del problema La matemática es una ciencia que siempre genera discusiones, no sólo relacionada con la forma de enseñarse, sino por sus dificultades para su aprendizaje, muchas de estas discusiones se centran en el hecho de que la matemáticas no tiene aplicabilidad en el contexto del estudiante y por ende no le encuentra significatividad y mucho menos se interesa en aprenderla. Según “se da la paradoja de que, en nuestra sociedad, a las matemáticas se le atribuye un elevado valor de cambio y un escasísimo valor de uso” (Frabett, 2009. P, 3). Otra dificultad que presenta el aprendizaje de las matemáticas es la maduración de los conceptos matemáticos en ellos, ese recorrido conceptual no se fortalece como debe ser, cada que se sube de nivel conceptual en el aprendizaje 1. Aspectos Preliminares 19 de las matemáticas los alumnos van perdiendo o olvidando conceptos importantes que siempre se deben tener presentes a la hora de abordar un problema matemático, además de la confusión conceptual que presentan los estudiantes, en la geometría por ejemplo los conceptos son varios y con nombre un poco parecidos, la mayoría de nuestros estudiantes no logran conectar la definición conceptual con el nombre del concepto. Para terminar, otros de los más grandes problemas actuales del aprendizaje de las matemáticas es la inmediatez de obtener los resultados, es decir, hoy los estudiantes se conectan con las matemáticas solo para presentar una prueba previa y se esfuerzan para ganar la prueba, pero posterior a ella no recordar los conceptos de las matemáticas. Una de las causas de esa memoria a corto plazo que presentan los estudiantes de hoy puede ser debido varias aspectos como por ejemplo la manera tradicional como el docente lleva los conceptos o presenta la temática a trabajar con los estudiantes, la poca dinamización de nuestra práctica docente, la poca creatividad entre otras, todas estas causas generan unos efectos en los estudiante que pueden influir en la corta memoria que presenta ellos hoy, porque esas causas generan efectos como poco interés por los conocimientos impartidos por el docente, que este es el más agobiante para el presente y el futuro del aprendiz. Estas causas y efectos siempre se van a ver reflejados a corto y largo plazo, por ejemplo, somos uno de los países menos competente en las pruebas internacionales en educación, también generan deserción en la educación superior a la hora de enfrentarla, muchos profesionales incompetentes, etc. Asa pues que ya es hora que el ministerio de educación nacional reflexione ante esta situación 20 La enseñanza del concepto de área y perímetro de polígonos a través del Geoplano, para el desarrollo de la competencia matemática en resolución de problemas del grado séptimo en el Colegio María Antonia Cerini para preparar sujetos verdaderamente competentes a nivel nacional e internacional. Por lo anterior, se hace necesario diseñar propuesta de enseñanza que contribuyan con mejorar el aprendizaje de las matemáticas y en este caso específico de la geometría, de ahí que la pregunta al respecto sea: ¿Cómo la utilización del Geoplano como estrategia didáctica para la enseñanza del concepto de área y perímetro de polígonos en el grado séptimo en el Colegio María Antonia Cerini puede contribuir al desarrollo de la competencia matemática en la resolución de problemas?. Se debe iniciar entonces una propuesta didáctica para la enseñanza de la geometría a través del uso de materiales concretos como lo es el Geoplano. Estrategia que puede ofrecer a los estudiantes del Colegio María Antonia Cerini un aprendizaje más significativo para que puedan alcanzar las competencias y potencializar sus capacidades laborales en el mundo de la vida, para que sean eficientes y eficaces en las tereas que se les ponga a realizar. 1.2.3 Formulación de la pregunta ¿Cómo el uso del Geoplano como estrategia didáctica, para la enseñanza del concepto de área y perímetro de polígonos en el grado séptimo en el Colegio María Antonia Cerini, puede contribuir al desarrollo de la competencia matemática en la resolución de problemas?. 1. Aspectos Preliminares 21 1.3 Justificación El interés de este trabajo es motivar más a los estudiantes del grado séptimo en el Colegio María Antonia Cerini, para abordar de forma lúdica pero exacta los temas geométricos de área y perímetro, con la intención de aminorar la monotonía de la enseñanza de dichas temáticas en estos niveles académicos de la básica secundaria. El Geoplano es una herramienta donde los estudiantes van a tener la oportunidad de aprender el concepto con medios físicos concretos, dando así una mayor interacción con el concepto y pudiéndose plantear situaciones que permitan desarrollar la resolución de problemas como competencia básica matemática (MEN 2003), por otro lado es una herramienta que se puede usar virtualmente, dándole también relevancia al uso de las TIC en el aula y fuera de ella.Esta herramienta es muy fácil de usar en cualquier medio, es fácil de construir, fácil de manipular, así que los estudiantes la pueden tener en cualquier espacio de una forma física y/o virtual, con el fin de que el desarrollo del concepto que se quiere afianzar en ellos, se pueda abordar en cualquier lugar y momento. Por otro lado también es importante saber que esta herramienta nos permite romper con esa enseñanza tradicional, primero porque es una herramienta didáctica física y segundo que podemos abandonar la pizarra, con estos cambios el alumno le va a dar otro interés y mirada a la temática que se trabaja, en este caso áreas y perímetros. Para terminar, el usos de las herramientas didácticas en el marco educativa que emana le ministerio de educación en Colombia es muy propicio y motivante para el desarrollo de las competencias básicas en cualquier área del conocimiento, 22 La enseñanza del concepto de área y perímetro de polígonos a través del Geoplano, para el desarrollo de la competencia matemática en resolución de problemas del grado séptimo en el Colegio María Antonia Cerini haciendo que el profesorado también se motive con la innovación e investigación que nos direccionan el uso de herramientas didácticas para llevar los conceptos al aula de clases, así mismo la institución mejora su nivel académico y competencias ante las pruebas externas como son las pruebas del saber. 1.4 Objetivos 1.4.1 Objetivo General Evaluar una estrategia de enseñanza que contribuya al desarrollo de la competencia matemática en la resolución de problemas que involucren el concepto de área y perímetro de los polígonos utilizando el Geoplano como herramienta didáctica. 1.4.2 Objetivos Específicos Indagar los conocimientos iniciales que tienen los estudiantes sobre los conceptos de área y perímetro. Diseñar y aplicar una estrategia de enseñanza desde la resolución de problemas sobre los conceptos de área y perímetro usando el Geoplano como herramienta didáctica. Valorar cómo la estrategia de enseñanza para el desarrollo de las competencias matemáticas en la resolución de problemas que involucran el concepto de área y perímetro de polígonos permite que los estudiantes comprendan, conozcan y apliquen dichos conceptos en contextos de la cotidianidad. . 1. Aspectos Preliminares 23 24 La enseñanza del concepto de área y perímetro de polígonos a través del Geoplano, para el desarrollo de la competencia matemática en resolución de problemas del grado séptimo en el Colegio María Antonia Cerini 2 Marco Referencial El marco referencial de este trabajo final de maestría en la enseñanza de ciencias exactas y naturales está basado en un marco teórico que nos muestra las teorías del aprendizaje, teorías de la enseñanza y teorías de la didáctica. 2.1 Marco Teórico A continuación se presentan las diferentes teorías de aprendizaje que han estado vigentes a lo largo de la historia, específicamente se hará referencia a la teoría conductista, cognitivista y constructivista. 2.1.1 Teorías de aprendizaje. Distintas teorías hablan la destrezas intelectuales, la recepción de información o contenidos conceptuales y los medios como esa información o conceptos llegan a él de una manera eficaz, para generalizar la idea podemos decir que las teorías del aprendizaje son un conjunto de construcciones basadas en teorías que su objetivo es proponer como aprende el sujeto a medida que se va desarrollando en su medio y contexto, así pues, se trata de una mirada al aprendizaje individual del hombre según su contexto, teniendo en cuenta sus posiciones sociales, su desarrollo físico biológico, su cultura, sus limitaciones motrices, sus emociones. 1. Aspectos Preliminares 25 El estudio de las teorías del aprendizaje tienen un protagonismo vital a la hora de hablar de educación, porque ellas nos centran y nos dan las herramientas básicas para intervenir en el aprendizaje de un estudiante en sus diferentes condiciones contextualizadas, en otras palabras, con el conocimiento de las teorías podemos tomar decisiones concretas en un contexto dado o sociedad. Para terminar hablemos de las distintas teorías del aprendizaje. En primer lugar hablaremos de la teoría conductista, seguidamente la teoría cognitiva y por último la teoría constructivista. 2.1.1.1 Teoría Conductista El conductismo se basa en el comportamiento que se puede vigilar, de donde se plantean dos variantes: la primera es el la teoría del acondicionamiento clásico que nos describe una breve asociación entre estímulo y respuesta, ósea, que para obtener algunos tipos de respuesta en un ser humana se debe estimular primero, así como lo plantea, Esta adecuación habitual, se limita en el amaestramiento de soluciones emotivas y psicólogas involuntarias. Frecuentemente se les atribuye como soluciones a casusa de contestaciones mecánicas o provocaciones. En consecuencia este proceso habitual se evidencia muy fácil en la domesticación de animales y en la enseñanza de hombres, para que se presente en ellos una alerta y actuación que no se presentaba anteriormente en ellos, así pues que estas estimulaciones hacen reacciones en seres vivos de forma instantánea y mecánica, Pavlov (1889). 26 La enseñanza del concepto de área y perímetro de polígonos a través del Geoplano, para el desarrollo de la competencia matemática en resolución de problemas del grado séptimo en el Colegio María Antonia Cerini La segunda es la teoría del acondicionamiento operante nos dice que todos los seres humanos nacemos con unos estímulos determinados de amor y furia, pero adoptando la primera teoría para complementar esta, diciendo que todo lo demás se lograba mediante la asociación de estímulo respuesta, así como lo afirma Watson quien dice que los individuos no poseen condiciones innatas, que todo se debe a provocaciones que generan resultados, y que solo son naturales algunas emociones. Skinner, (1934), igualmente propuso e hizo fue lo mismo que Watson, pero dejo de hacerlo para ver qué pasaba, y claro se dio cuenta que se desaprende muy fácil. En síntesis, los autores nos dan la herramienta de cómo puede aprender un hombre manteniendo siempre el estímulo y que también si se deja de hacer se desaprende muy fácil. 2.1.1.2 Teoría Cognitivista Esta teoría incluye la existencia de otros, sin embargo las minimiza, así pues que podemos definir la teoría cognitivista como un reflejo del aprendizaje del ser humano a través del tiempo, mediante la práctica, la interacción haciendo uso de su propia experiencia y se centra en un proceso de información, resolución de problemas y un proceso sensato a la conducta del ser humano, en este punto el sujeto usa información generada por fuentes internas y externas, haciendo una combinación con ellas para levantar juicios sobre el comportamiento humano. La teoría cognitivista tiene unas fases que hacen referencia a la motivación, ya que es importante tener un elemento interno o externo que haga que el sujeto desee interactuar con el objeto para que pueda aprender. 1. Aspectos Preliminares 27 Por otro lado, en las situaciones que se viven en la cotidianidad se encuentran elementos destacados que generan un aprendizaje o una asimilación de los conocimientos una “aprehensión” propiciada cuando dichos elementos se perciben; acto seguido viene la fase en la que se adquiere el aprendizaje y sucede cuando el sujeto “codifica” la información que su memoria de corto alcance ha “asimilado” y que es convertida en material verbal o en imágenes mentales, todo esto con el fin de que se pueda alojar en la memoria de largo alcance. La fase siguiente, de “retención”, es la acumulación del método en el interior de la memoria que da paso a la “recuperación” de la informaciónalmacenada, a través de estímulos, en la memoria de largo alcance. Después de estos procesos se pasa a la fase de “generalización” en la que se puede estar viviendo circunstancias contextualmente diferentes a las iniciales, pero se puede establecer un criterio que compare dichas situaciones para poner en juego el aprendizaje, fase de “desempeño”, que es donde el sujeto refleja lo que ha aprendido y para terminar, la fase de “retroalimentación”, permite verificar el desempeño, es decir, que el sujeto haya respondido correctamente a los estímulos propiciados, eso es un “buen aprendizaje”. En esta teoría se presentan unos aspectos destacados y otros limitantes, entre los aspectos destacados tenemos: el conocimiento se produce a través de la experiencia, así como también el conocimiento de concibe como una representación de la realidad, el aprendizaje se atribuye como un proceso de acomodación y asimilación, el sujeto es concebido como procesador activo de la información, involucra cambios cualitativos y cuantitativos en las respuestas de probabilidad, está basado en la reflexión y conciencia por parte del sujeto por ultimo reconoce la necesidad del conocimiento previo en el sujeto para poder avanzar en el nuevo conocimiento. Ahora dentro de las limitaciones tenemos que no se hace referencia a aspectos de motivación, al igual que la afectividad del sujeto, como 28 La enseñanza del concepto de área y perímetro de polígonos a través del Geoplano, para el desarrollo de la competencia matemática en resolución de problemas del grado séptimo en el Colegio María Antonia Cerini también a esa parte colectiva dentro de la sociedad y final mente se limita solo a los procesos cognitivos. Para que la teoría cognitivista sea posible hay que tener en cuenta la interrelación que se presenta en los siguientes elementos: instrumentos ambientales, las experiencias, la abstracción, la percepción y el individualismo, cuanto todo esto esté interrelacionado se presenta el aprendizaje basado en lo cognitivo. Piaget (2007), sostiene que el sujeto fortalece su inteligencia a partir de las instrucciones, pero la estructura a medida que va madurando cronológicamente en el tiempo y en su contexto como ser social que es, las cuales son formadas estructuralmente y esta estructuración estaba basada en esbozos formalmente unidos. 2.1.1.3 Teoría Constructivista. Esta teoría pedagógica indica que el conocimiento no se genera al intentar copiar la realidad, como se ha considerado generalmente, sino que es una construcción que realiza cada ser humano; para esto es necesario partir desde los conocimientos que la persona previamente posee. Estos conocimientos fueron previamente asimilados gracias a la relación con el medio que está en torno suyo, además los conocimientos se construyen todo el tiempo, día a día y en cualquier contexto. En esta teoría, lo importante no es los conocimientos que se aprenden sino la posibilidad de utilizar dichos conocimiento para solucionar situaciones, nuevas, que requieran de dichos conocimientos para ser resueltas. 1. Aspectos Preliminares 29 Este modelo se enfoca en el sujeto y en las experiencias previas, a partir de las cuales logra realizar nuevas construcciones en su mente, construcciones que se permiten al interactuar con el conocimiento, cuando dicha interacción es con otros y cuando, para el sujeto, se hace significativo. Para Vygotsky (1997), la relación que puede darse entre el sujeto y el contexto, se explica en términos de niveles, el considera para ello 4 niveles: el ontogénico, es la evolución de la ideología y el comportamiento del sujeto como efecto de los avances individuales. El Filogenético, este hace referencia al legado genético del género humano. El Sociocultural, se refiera a los cambios culturales en el entorno del sujeto y por el último el nivel de Desarrollo Microgenético, hace una relación entre el desarrollo motriz del sujeto, con el lenguaje que maneja y su cultura para mediar la cimentación e interpretación de los resultados. 2.1.2 Teorías de aprendizaje constructivistas Las teorías del aprendizaje nos muestras los procesos experimentales de cómo aprende el hombre y como enseñamos desde diferentes puntos de vistas y argumentos explicativos que integran elementos bilógicos, sociales, culturales y emocionales entre otros. Las teorías del aprendizaje son importantes en la educaciones porque generan una visión sistémica del proceso de aprendizaje, lo que permite la toma de decisiones a la sociedad sobre como conducir el proceso educativo, además, crean un proceso explicativo de cómo aprende el ser humano, lo que permite generar modelos educativos y metodologías que desarrollen el aprendizaje en función del modelo, hay varias teorías del aprendizaje constructivistas, pero en este apartado se hará referencia específicamente a la teoría del aprendizaje significativo de Ausubel 30 La enseñanza del concepto de área y perímetro de polígonos a través del Geoplano, para el desarrollo de la competencia matemática en resolución de problemas del grado séptimo en el Colegio María Antonia Cerini 2.1.2.1 Aprendizaje significativo de David Ausubel Durante décadas se tuvo el aprendizaje como simple transformación de la conducta, pero la experiencia y los hechos hicieron entender que no se trataba de solo un cambio de conducta si no de mucho más, sabiendo que la experiencia del sujeto implica afectos y pensamientos, cuando se tienen presente esos dos aspectos, en ese momento se le puede enseñar a un individuo, ósea, que para entender la labor docente es necesario tener en cuenta otros compendios en el paso educativo: Según Ausubel (1983 p. 1). “Lo anterior se desarrolla dentro de un marco psicoeducativo, puesto que la psicología educativa trata de explicar la naturaleza del aprendizaje en el salón de clases y los factores que lo influyen, estos fundamentos psicológicos proporcionan los principios para que los profesores descubran por sí mismos los métodos de enseñanza más eficaces, puesto que intentar descubrir métodos por ensayo y error es un procedimiento ciego y, por tanto innecesariamente difícil y antieconómico”. Así pues que una "teoría del aprendizaje" brinda una ilustración ordenada, coherente e inherente del cómo se aprende, cuales son los problemas del aprendizaje, por qué se olvida lo aprendido, con todo esto se afirma que esta teoría del aprendizaje nos da todas las posibilidades para un buen desempeño en el que hacer docente, como lo afirma Ausubel “el aprendizaje significativo de Ausubel, ofrece en este sentido el marco apropiado para el desarrollo de la labor educativa, así como para el diseño de técnicas educacionales coherentes con tales principios, constituyéndose en un marco teórico que favorecerá dicho proceso” (1983, p. 1). El aprendizaje significativo se puede presentar en varias situaciones: 1. Aspectos Preliminares 31 2.1.2.1.1 Aprendizaje significativo y aprendizaje mecánico Ausubel (1983, p. 3), dice que el aprendizaje significativo se da cuando no se dan los contenidos iguales como se encuentran al estudiantes, si no que se debe hacer una conexión con los que ya saben, es decir conectar las ideas y los contenidos existentes en la estructura cognoscitiva de los estudiantes, y el aprendizaje mecánico, opuesto al anterior, se da cuando hay carencia de conocimientos anteriores, guardando arbitrariamente y de forma simple esta nueva información, sin hacer la debida conexión con lo que ya sabe. Ahora miremos algunas diferencias entre el aprendizaje significativo y mecánico Diferencia entre aprendizaje significativo y mecánico Tabla 2-1 Diferencia entre aprendizaje significativo y mecánico Fuente: elaboración propia 32 La enseñanza del concepto de área y perímetro de polígonosa través del Geoplano, para el desarrollo de la competencia matemática en resolución de problemas del grado séptimo en el Colegio María Antonia Cerini Es importante saber que el aprendizaje mecánico se da cuando el aprendiz no tiene esos conceptos previos, pero debe trabajar a la par con el significativo, para que se forme la nueva estructura. 2.1.2.1.2 Aprendizaje por descubrimiento y por recepción En el aprendizaje por descubrimiento la información debe reconstruirse por el alumno, el contenido no se presenta en su forma final, el alumno reorganiza la información de manera que se produce el aprendizaje deseado, mientras que en el aprendizaje por recepción el educando incorpora el contenido que se presenta en su forma final para que pueda recuperarlo y reproducirlo posteriormente, esto significa que el aprendizaje por descubrimiento o el aprendizaje por recepción puede ser aprendizaje mecánico o aprendizaje significativo, eso depende de la estructura cognitiva previa del educando para que se pueda dar un aprendizaje significativo. Para terminar el siguiente texto nos ilustra la temática: Ausubel (1983, p. 3) dice que el aprendizaje por recepción, consiste en que el estudiante interiorice los contenidos que se le dan ya terminados, para que sean retomados más adelante y en el aprendizaje por descubrimiento consiste que lo que va a ser adquirido significativamente no se le da terminado al estudiante, este lo deberá transformar antes de que sea interiorizado 2.1.3 Sobre la Didáctica de las ciencias Según Mattos (1957), la didáctica es la encargada de situar y alinear de forma efectiva los estudiantes su aprendizaje, con el apoyo de este autor, entremos 1. Aspectos Preliminares 33 a desarrollar algunas variables conceptuales que se presentar en todo lo que abarca la didáctica. La didáctica de las matemáticas se definen según Serrano (1999, p. 2) “es la disciplina cuyo objeto de estudio son los procesos de enseñanza y aprendizaje de las matemáticas”, de este modo también podemos decir que es la conducta científica y el campo de investigación cuyo fin es identificar, caracterizar, y comprender los fenómenos y procesos que condicionan la enseñanza y el aprendizaje de las matemáticas. Retomando la idea principal del autor referente a la didáctica de las matemáticas, se debe tener en cuenta como se llevan los contenidos al aula de clases para interactuar con los estudiantes, es decir que herramientas potencialmente significativas se deben utilizar para lograr el objetivo, cual es el espacio donde se interactuar con la herramienta didáctica, las estrategias de enseñanza y los conceptos, teniendo en cuenta las estrategias acompañadas de herramientas didácticas o materiales didácticos y los espacio donde se va a desarrollar la temática, se debe presentar aprendizaje significativo. 2.1.3.1 El Geoplano El Geoplano consiste en una herramienta didáctica manipulativa cartesiana, que moralmente se construye con madera, en él se presenta el plano cartesiana, por eso el nombre de Geoplano cartesiano, donde se construyen polígonos con segmentos de todo tipi en un área limitada por 25 unidades cuadradas, con él podemos descubrir el área y el perímetro de figuras 34 La enseñanza del concepto de área y perímetro de polígonos a través del Geoplano, para el desarrollo de la competencia matemática en resolución de problemas del grado séptimo en el Colegio María Antonia Cerini geométricas determinadas por segmentos, así mismo para resolver situaciones problemas referentes a la geometría. Según Nariño: El geoplano es un recurso usado para la enseñanza de los conceptos básicos de geometría, de fácil acceso, ya que puede ser construido por los alumnos usando materiales y herramientas comunes (un trozo de madera, clavos y martillo). Con el mismo, se pueden plantear en clase situaciones problemáticas auténticas, de contexto geométrico y espacial, que permitan al estudiante focalizar entornos de aprendizaje que los habitúen a experimentar y probar a partir de sus propias acciones, tanto experimentales como mentales, compartiendo su práctica y mentalización con sus propios compañeros y el docente”. (2000, p. 8) 2.2 Marco Disciplinar Es muy importante tener en cuenta las leyes generales que rigen nuestra educación, porque son ellas las que nos conducen y nos en marcan en esa parte legal de nuestra nación a la hora de emprender una tarea como la de educar a un sujeto, en otras palabra la leyes que rigen nuestra educación en Colombia son las que nos dicen cuál es el tipo de hombre que se quiere formar en Colombia, desde este punto de vista, vamos a darle una mirada a la ley general de educación, a los 1. Aspectos Preliminares 35 estándares nacionales y los lineamientos curriculares, para saber que dicen de la enseñanza de la geometría en el grado séptimo. Según el Ministerio Nacional de Educación el desarrollo de las capacidades para el razonamiento lógico, mediante el dominio de los sistemas numéricos, geométricos, métricos, lógicos, analíticos, de conjuntos de operaciones y relaciones, así como para su utilización en la interpretación y solución de los problemas de la ciencia, de la tecnología y los de la vida cotidiana” (1994, p. 7). A continuación se presenta los estándares básicos de competencia matemáticas nacionales que hacen referencia específica con los propósitos de este trabajo: Tabla 2-2 Estándares Básicos de Competencias El Ministerio de Educación Nacional dice que “el acercamiento de los estudiantes a las matemáticas, a través de situaciones problemáticas procedentes de la vida diaria, de las matemáticas y de las otras ciencias es el contexto más propicio para poner en práctica el aprendizaje activo, la inmersión de las matemáticas en la Fuente: Elaboración propia 36 La enseñanza del concepto de área y perímetro de polígonos a través del Geoplano, para el desarrollo de la competencia matemática en resolución de problemas del grado séptimo en el Colegio María Antonia Cerini cultura, el desarrollo de procesos de pensamiento y para contribuir significativamente tanto al sentido como a la utilidad de las matemáticas” (1994, p. 24). Además de lo que dice el Ministerio de Educación Nacional, es evidente que las competencias básicas en cualquier área del conocimiento se pueden desarrollar cuando nuestros estudiantes tienen la oportunidad de inferir y analizar situaciones de la cotidianidad, porque los pone en contexto, por esto la recomendación de trabajar las matemáticas basados en situación problema, porque trabajar desde ese parámetro, es involucrar un mundo conceptual jerarquizados. Por otro lado dice Guzmán dice que “la enseñanza a partir de situaciones problemáticas pone el énfasis en los procesos de pensamiento, en los procesos de aprendizaje y toma los contenidos matemáticos, cuyo valor no se debe en absoluto dejar a un lado, como campo de operaciones privilegiado para la tarea de hacerse con formas de pensamiento eficaces” (1994, p. 24). Después de haber hecho el análisis de la ley general de educación nacional, de los estándares y los lineamientos, pasemos a mirar los conceptos básicos que involucra la enseñanza de áreas y perímetros de polígonos en el grado séptimo. 2.2.1 Conceptos de área y perímetro Según Uribe, (1997, p. 286) polígono es “la unión de varios segmentos, siempre que estos segmentos cumplan con lo siguiente: que los extremos se cortan sólo en sus extremos y que ningún par de segmento con el mismo punto extremo son coloniales, después dice que el perímetro de un polígono es la suma de las longitudes de sus lados, así mismo dice que es el triángulo es un polígono formado 1. Aspectos Preliminares 37 por tres lados y tres ángulos, por otro lado dice que El perímetrode un triángulo es la suma de la medida de sus lados”. De ese modo podemos definir área como la extensión de lo limitado por los segmentos, es decir, el área de un polígono es la región limitada por segmentos de una figura plana como las que se pueden hacer con el Geoplano. 38 La enseñanza del concepto de área y perímetro de polígonos a través del Geoplano, para el desarrollo de la competencia matemática en resolución de problemas del grado séptimo en el Colegio María Antonia Cerini 2.3 Marco Legal Tabla 2-3 Normatividad, Texto y Contexto Fuente: Elaboración propia 1. Aspectos Preliminares 39 2.3.1 Contexto Internacional La resolución de problemas es una de las armas para la educación más contundente, esta forma o manera de enseñar reúne todas las condiciones para generar cambios en un estudiante, una comunidad internacional la menciona diciendo que: “Un estudio encargado para este Informe muestra en qué medida los países destacan la necesidad de tales competencias transferibles en sus planes de estudios nacionales. La comunicación y la competencia social fueron las más evidentes: de 88 países, 71 incluyen estas competencias en sus planes de estudios. Se hace hincapié también en la resolución de problemas (en 55 países), la creatividad (52) y el uso de las TIC (51). Aproximadamente la mitad de los países incorporan la competencia cívica, la colaboración, el pensamiento crítico y el espíritu emprendedor en sus marcos curriculares y documentos normativos (Amadio, 2014, p. 329), además la dice la Unesco (2014, p. 43) “que Los planes y programas de estudios deben garantizar que todos los niños y jóvenes adquieran no solo las competencias básicas sino también competencias transferibles, como las relativas al pensamiento crítico, la resolución de problemas”. 2.3.2 Contexto Internacional La resolución de problemas es una de las armas para la educación más contundente, esta forma o manera de enseñar reúne todas las condiciones para generar cambios en un estudiante, una comunidad internacional la menciona diciendo que: “Un estudio encargado para este Informe muestra en qué medida los 40 La enseñanza del concepto de área y perímetro de polígonos a través del Geoplano, para el desarrollo de la competencia matemática en resolución de problemas del grado séptimo en el Colegio María Antonia Cerini países destacan la necesidad de tales competencias transferibles en sus planes de estudios nacionales. La comunicación y la competencia social fueron las más evidentes: de 88 países, 71 incluyen estas competencias en sus planes de estudios. Se hace hincapié también en la resolución de problemas (en 55 países), la creatividad (52) y el uso de las TIC (51). Aproximadamente la mitad de los países incorporan la competencia cívica, la colaboración, el pensamiento crítico y el espíritu emprendedor en sus marcos curriculares y documentos normativos (Amadio, 2014, p. 329), además la dice la Unesco (2014, p. 43) “que Los planes y programas de estudios deben garantizar que todos los niños y jóvenes adquieran no solo las competencias básicas sino también competencias transferibles, como las relativas al pensamiento crítico, la resolución de problemas”. 2.3.3 Contexto Nacional Haciendo un rastreo por el mundo de algunos entes privados o fundaciones colombianas que de alguna manera le apuestan a la educación nacional me encuentro que la Fundación Compartir dice que: Una de las recomendaciones fue reorientar la práctica pedagógica en los colegios al desarrollo de habilidades cognitivas complejas de alta demanda en los nuevos contextos laborales, como lo son el pensamiento crítico, la creatividad y la resolución de problemas”, luego dice los maestros de buen desempeño deben poder identificar relaciones de causa y efecto, y priorizar las tareas y actividades para la resolución de problemas. Los maestros senior deben poder reconocer y articular relaciones de causalidad compleja en problemas multidimensionales”. De esta manera tenemos argumentos para asegurar que la resolución de problemas le apuesta muchas entidades nacionales e internacionales (2104, p. 88 a 91). 1. Aspectos Preliminares 41 La Fundación Compartir entidad sin ánimo de lucro que promueve y ejecuta programas de interés público en materia de vivienda, microempresa, espacio público y educación. 2.3.4 Contexto Regional Muchas investigaciones han reconocida la importancia que tiene en el aula la enseñanza sábado en la resolución de problemas, así como dice un maestro en su trabajo de maestría de la universidad nacional sede Medellín en su trabajo final de maestría: “Las investigaciones que han reconocido la resolución de problemas como una alternativa para aprender matemáticas, proponen considerar en el currículo escolar de matemáticas los siguientes aspectos: Formulación de problemas a partir de situaciones dentro y fuera de las matemáticas. Desarrollo y aplicación de diversas estrategias para resolver problemas. Verificación e interpretación de resultados a la luz del problema original. Generalización de soluciones y estrategias para nuevas situaciones de problemas” (guerra, 2013, p. 12). Por otro lado un par de profesores Echeverry y Monsalve también de la Universidad Nacional de Colombia sede Medellín realizaron un maravilloso trabajo con el Geoplano donde ellos rescatan lo siguiente: “Hemos experimentado un material geométrico multivalente al que designamos con el nombre de Geoplanos...Nos parece que solo merece nuestra atención un material multivalente, y por ello hemos construido una serie de planchas sobre las cuales colocamos pequeños clavos formando diversas redes: cuadrado, pentágono, hexágono, etc. Entre unos y otros puntos pueden extenderse gomas de colores y es posible obtener muy variadas situaciones matemáticas, según la 42 La enseñanza del concepto de área y perímetro de polígonos a través del Geoplano, para el desarrollo de la competencia matemática en resolución de problemas del grado séptimo en el Colegio María Antonia Cerini elección que se haga de los subconjuntos de puntos reunidos por las gomas”. (200, p. 2). 2.3.5 Contexto Institucional El análisis de algunos documentos institucionales del Colegio María Antonia Cerini, dan cuenta de sus principios misionales, así entonces: En su Misión el colegio considera que debe: “Ofrecer a las familias Cerinistas una formación integral, personalizante e inclusiva, fundamentada en los valores, los principios y en espíritu de familia Antoniana, que busca la excelencia académica y personal y está atenta a las exigencias del contexto para impulsar a los estudiantes a construir un proyecto de vida humanista y exitoso en todas las dimensiones de su vida ”, (tomado del PEI del Colegio María Antonia Cerini). Mientras que en su visión el Colegio María Antonia Cerini se proyecta en el 2018 como una institución comprometida con la formación integral personalizante e inclusiva de sus estudiantes; haciendo énfasis en los valores y principios Antonianos, enmarcados en los adelantos tecnológicos y científicos del campo educativo y buscando una intensificación en el inglés; todo esto en un ambiente familiar que dignifica a la persona. La misión y la visión en el Colegio María Antonia Cerini muestran claramente que tienen como finalidad la formación integra de un sujeto tanto en valores como en principios, que es a lo que apunta mi trabajo final de maestría. 1. Aspectos Preliminares 43 Así mismo la filosofía del colegio Madre Antonia Cerini se fundamenta en la formación de los principios de la persona como un ser integro, con disciplina, compromiso por su saber y utilizar su conocimiento en su cotidianidad. 2.4 Marco Espacial La institución Educativa, está ubicada en uno de los sectoresde Medellín, poblado situado en el barrio el Poblado, con una Rectora que hace un muy buen trabajo por toda la comunidad. Su población es considerada de estrato 5, algunos estudiantes provienen de familias con muy buenos valores culturales y sociales, que se preocupan por impartir una educación de calidad y transparencia. La comunidad Institucional, cuenta con un espacio físico adecuado y agradable que permiten una buena estadía allí. Es un sitio agradable que imparte valores de superación a sus estudiantes, liderado por una coordinadora y docentes en las distintas áreas del conocimiento. La población estudiantil de la institución oscila en edades desde 3 años de edad. En general la comunidad educativa permite que se den espacios de sana convivencia y la realización de proyectos sociales, culturales y educativos. 44 La enseñanza del concepto de área y perímetro de polígonos a través del Geoplano, para el desarrollo de la competencia matemática en resolución de problemas del grado séptimo en el Colegio María Antonia Cerini 3 Diseño metodológico Este espacio brinda la oportunidad de plantear una serie de procedimientos que llevaran a darle una posible solución a la preocupación en la temática escogida, una posible mejora en la comprensión del concepto de área y perímetro que permita el desarrollo de las competencias básicas, además, los planteamiento de una relación clara de cada una de las etapas que se llevará la intervención educativa. 3.1 Tipo de Investigación: Profundización de corte monográfico Con el fin de darle participación a una herramienta didáctica física (Geoplano) como intermediaria en la enseñanza del concepto de área y perímetro en el grado séptimo de bachillerato, también, se dará a conocer el contexto exacto donde sucede la práctica docente. En cuento a la recopilación de la información, se recopilarán documentos como prueba diagnóstica, talleres y pruebas escritas, también se recopilarán imágenes reales como fotos. Esta sistematización de todo la información recolectada en este trabajo hace relevante lo que dice Eisenhardt (1989, p. 124) sobre el estudio de casos “conciba un estudio de caso contemporáneo como “una estrategia de investigación dirigida a comprender las dinámicas presentes en contextos singulares”. 3.2 Método El método de investigación que se va a utilizar es el inductivo para que nos de las herramientas para analizar y comprender la problemática y los cambios generados respecto al proceso de aprendizaje de los estudiantes del grado séptimo 1. Aspectos Preliminares 45 al intervenir el aula con la herramienta pedagógica Geoplano en la enseñanza del concepto de área y perímetro. De este modo nos apoyaremos de un gran aporte que hizo el siguiente el siguiente autor, Bacon (1605, p. 9), “el método inductivo nos sirve para analizar casos particulares a partir de los cuales se extraen conclusiones de carácter general, tiene como objetivo descubrir generalidades y teorías desde observaciones sistemáticas de la realidad”. 3.3 Enfoque: Cualitativo de corte etnográfico El enfoque cualitativo de corte o estudio etnográfico permiten establecer relaciones entre variables o constructos que describen y explican la intervención del concepto de área y perímetro utilizando el Geoplano como herramienta pedagógica para dicho evento a los estudiantes del grado séptimo en el Colegio María Antonia Cerini que está ubicada en el poblado cerca al centro comercial Vizcaya, situado en el barrio el poblado, su población es considerada de estrato 5, algunos estudiantes provienen de familias con muy buenos valores culturales y sociales. 3.4 Instrumento de recolección de información Con el ánimo de recolectar toda la información requerida para la intervención se hace necesario establecer un plan de acción que se describe a continuación para dar una posible solución a mi pregunta de investigación, lo haremos a través de las siguientes fuentes: 3.4.1. Prueba diagnostica 46 La enseñanza del concepto de área y perímetro de polígonos a través del Geoplano, para el desarrollo de la competencia matemática en resolución de problemas del grado séptimo en el Colegio María Antonia Cerini Esta prueba consiste en evaluar a cada uno de los estudiantes por medio de una prueba escrita individual, indagando estrictamente los conocimientos previos a los conceptos de +área y perímetro. 3.4.2 Explicación Magistral y Práctica por el Docente En este espacio el docente aplica la propuesta didáctica a la comunidad educativa intervenida, donde se hace se deja muy claro la parte conceptual de la temática, la utilización del Geoplano, su propósito, sus características y ejemplos utilizando el Geoplano tipo situación problema. 3.4.3 Taller En Clase Este evento es muy utilizar, porque es una manera para que los estudiantes socialicen sus ideas referentes a l tema y se familiaricen con los conceptos y los procedimientos para resolver los problemas propuestos. 3.4.4 Cuestionario final Este cuestionario escrito está dirigido a los estudiantes, cuya intencionalidad es identificar cómo la propuesta contribuye con el desarrollo de la competencia. 1. Aspectos Preliminares 47 4 Trabajo Final 4.1 Desarrollo y sistematización de la propuesta 4.1.1 Diagnóstico inicial. La finalidad de esta prueba diagnóstica o inicial es identificar en los estudiantes sus saberes previos al tema de áreas y perímetros de polígonos, así mismo poder crear y ejecutar una propuesta didáctica que aporte directamente al desarrollo de las competencias básicas que deben tener en el grado séptimo en geometría, partiendo del análisis arrojado por esta prueba. ¿Cómo puedes definir y calcular el área de un polígono regular? ¿Cómo puedes definir y hallar el perímetro de un polígono regular? ¿Cómo se clasifican loa polígonos según sus lados? Dibuje los polígonos regular según sus lados y ángulos. Hallar el área y el perímetro de los siguientes polígonos. 48 La enseñanza del concepto de área y perímetro de polígonos a través del Geoplano, para el desarrollo de la competencia matemática en resolución de problemas del grado séptimo en el Colegio María Antonia Cerini . (cada □ es una hm cuadrado) . Como primera medida un diagnóstico de que tan familiarizados se encuentran los estudiantes con la temática (área y perímetro de polígonos), para posteriormente instarlos a hallar las áreas y perímetros con el Geoplano, así como la dificultad que para algunos representó buscarlas. 1. Aspectos Preliminares 49 4.1.2 Propuesta didáctica para la intervención en el grado séptimo. 4.1.2.1 Competencias y logros a desarrollar Clasifico polígonos en relación con sus propiedades. Resuelvo y formulo problemas que involucren relaciones y propiedades de semejanza y congruencia usando representaciones visuales. Resuelvo y formulo problemas usando modelos geométricos. Identifico características de localización de objetos en sistemas de representación cartesiana y geográfica. 50 La enseñanza del concepto de área y perímetro de polígonos a través del Geoplano, para el desarrollo de la competencia matemática en resolución de problemas del grado séptimo en el Colegio María Antonia Cerini 4.1.2.2 El Geoplano Cartesiano 5x5 Este Geoplano es de 5x5 unidades cuadradas y cada una tiene 5x5 cm2, lo que permite trabajar con medidas claras. Vamos a usar un lenguaje simbólico para representar los puntos que tocan los cauchas les llamaremos punto de la frontera y lo representaremos con el letra “F”, los puntos que quedan libres dentro del polígono construido los llamaremos puntos interiores y los simbolizaremoscon la letra “I” y por último los puntos que están por fuera del polígono los llamaremos puntos exteriores y los simbolizaremos con la letra “E”. La propuesta está desarrolla en tres momentos, el primer momento contiene toda la parte conceptual y procedimental de área y perímetros de polígonos, en el segundo momento por su parte se efectúa una actividad tipo taller para afianzar los conceptos referidos en el primero momento, y finalmente el tercer momento se desarrolla la evaluación de la temática tipo resolución de problema, para evidenciar el impacto en los estudiantes de todo el recorrido conceptual y procedimental del tema tratado. 1. Aspectos Preliminares 51 4.1.2.3 Primer Momento: Conceptualización. Área y perímetros de polígonos limitados por rectas. Polígono: Los polígonos son figuras planas geométricas cerradas, que se circunscribe por 3 o más rectas, de la misma forma que ángulos y vértices (unión de dos rectas); hay polígonos regulares e irregulares, de los cuales los primeros son las figuras que tienen todos sus lados iguales, y por su parte los segundos tienen uno a varios lados distintos a los demás. Algunos polígonos: Área: El área de un polígono es la superficie delimitada por las rectas entre sí, y se calcula en unidades cuadras, en otras palabras, se define como el tamaño de una superficie en unidades cuadradas; en el sistema internacional la unidad de medida de longitud es el metro (m). Perímetro de un polígono (P): es la suma de las medidas de todos los segmentos que forman el área de un polígono. Cuando algunos polígonos tienen segmentos que no son horizontales ni verticales es muy útil el teorema de Pitágoras. Recordemos ese teorema: la suma de cada cateteo (C) al cuadrado es igual a la hipotenusa al cuadrado, es lo mismo que decir la suma de la base x al cuadrado más la altura y al cuadrado es igual a la hipotenusa al cuadrado. h y2 = x2 + y2 Cuadrado Rectángulo Triángulo Trapecio Rombo Circulo Pentágono 52 La enseñanza del concepto de área y perímetro de polígonos a través del Geoplano, para el desarrollo de la competencia matemática en resolución de problemas del grado séptimo en el Colegio María Antonia Cerini Y X Los polígonos se clasifican según sus lados y según sus ángulos así: Según sus lados se les denomina: Según sus ángulos se clasifican en: Convexos o cóncavos. Los polígonos convexos son aquellos en que sus ángulos deben medir menos de 180 grados cada uno y sus diagonales son interiores; y los cóncavos por su parte, los que al menos un ángulo mide más de 180 grados y una de sus diagonales es exterior. Ahora bien, los triángulos son un caso especial según sus lados y ángulos, a ellos se les designa de la siguiente manera: 1. Aspectos Preliminares 53 Área de un cuadrado: El área de un cuadrado se halla formando un producto de la medida de la base por la medida de la altura, matemáticamente se expresa así: 𝐴 = 𝑏 × ℎ, en donde b es la base y h la altura, pero si utilizamos el Geoplano Cartesiano, basta formar el cuadrado con las medidas indicadas y contar los unidades cuadradas que permanecen limitados por las rectas del cuadrado. Polígono regular que tiene 4 lados iguales. Ejemplo: Construir un cuadrado con el Geoplano y hallarle el área y el perímetro, que cumpla con las siguientes características I = 4 F = 1 54 La enseñanza del concepto de área y perímetro de polígonos a través del Geoplano, para el desarrollo de la competencia matemática en resolución de problemas del grado séptimo en el Colegio María Antonia Cerini Contando la cantidad de unidades cuadradas que marca la figura es evidente que el área de esta figura es 9 unidades cuadradas y haciéndolo en centímetros pues es: 𝐴 = 9 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 𝑐𝑢𝑎𝑑𝑟𝑎𝑑𝑎𝑠 𝑦 𝑃 = 12 × 5 = 60 𝑐𝑚 Área de un rectángulo: El área de un rectángulo se encuentra formando un producto de la medida de la base por la medida de la altura, lo que matemáticamente se expresa así: 𝐴 = 𝑏 × ℎ, en donde b es la base y h la altura, pero si empleamos el Geoplano Cartesiano, basta hacer el rectángulo con las medidas indicadas y contar las unidades cuadradas que subsisten localizados por las rectas del rectángulo. Este es un polígono irregular que tiene 2 lados opuestos iguales. Ejemplos: Construir un rectángulo con el Geoplano y hallarle el área y perímetro que cumpla con las siguientes características: I = 2 F = 10 1. Aspectos Preliminares 55 Contando la cantidad de unidades cuadradas que marca la figura es evidente que el área de esta figura es 6 unidades cuadradas y haciéndolo en centímetros pues es 𝐴 = 6 𝑥 25 𝑐𝑚2 = 150 𝑐𝑚2 𝑦 𝑃 = 50 𝑐𝑚 Área de un triángulo: El área de un triángulo se halla forjando un producto de la medida de la base por la medida de la altura, dividiendo este producto entre dos, y matemáticamente se formula así: 𝐴 = 𝑏×ℎ 2 , en el que b es la base y h la altura, pero si aplicamos el Geoplano Cartesiano, basta hacer el triángulo con las medidas indicadas y contar los cuadros que quedan confinados por las rectas del triángulo. Figura geométrica de tres lados, que siempre tiene un ángulo recto (ángulo de 90 grados). Ejemplos: Construir un triángulo con el Geoplano y hallarle el área en unidades cuadradas y el perímetro en cm, que cumpla con las siguientes características: I = 1 F = 9 56 La enseñanza del concepto de área y perímetro de polígonos a través del Geoplano, para el desarrollo de la competencia matemática en resolución de problemas del grado séptimo en el Colegio María Antonia Cerini 𝐴 = 4.5 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 𝑐𝑢𝑎𝑑𝑟𝑎𝑑𝑎𝑠 El perímetro es: 𝑃 = 15 𝑐𝑚 + 15 𝑐𝑚 + √152 + 152 = 30𝑐𝑚 + √450 = 30𝑐𝑚 + 21.2𝑐𝑚 = 51.2 𝑐𝑚 Área de un paralelogramo: El área de un paralelogramo se descubre haciendo un producto de la medida de la base por la medida de la altura, y formando algunos arreglos en la estructura de la figura, matemáticamente se formula: 𝐴 = 𝑏 × ℎ, en el cual b es la base y h la altura, pero si aplicamos el Geoplano Cartesiano, basta utilizar el paralelogramo con las medidas indicadas y contar los cuadros que quedan restringidos por las rectas del paralelogramo. Es un polígono (cuadrilátero) que tiene 4 lados con lados opuestos paralelos. 1. Aspectos Preliminares 57 Ejemplos: Construir un paralelogramo con el Geoplano y hallarle el área en unidades cuadradas y el perímetro en cm, que cumpla con las siguientes características: I = 3 F = 8 𝐴 = 6 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 𝑐𝑢𝑎𝑑𝑟𝑎𝑑𝑎𝑠 𝑃 = 2 × 15 + 2√152 + 102 = 30𝑐𝑚 + 2√3225 = 30 𝑐𝑚 + 2 × 18 𝑐𝑚 = 66 𝑐𝑚 Área de un trapecio: el área de un trapecio se halla haciendo un producto entre la suma de las medidas de la base mayor con la base menor entre la altura, todo eso divido por 2, matemáticamente se describe así: 𝐴 = (𝐵+𝑏)ℎ 2 , en donde B es la base mayor, b la base menor y h la altura, pero si empleamos el Geoplano Cartesiano, basta hacer el trapecio con las medidas indicadas y contar los cuadros que resultan limitados por las rectas del trapecio. 58 La enseñanza del concepto de área y perímetro de polígonos a través del Geoplano, para el desarrollo de la competencia matemática en resolución de problemas del grado séptimo en el Colegio María Antonia Cerini Este es un polígono geométrico (cuadrilátero) que tiene dos lados opuestos paralelos. Ejemplos: Construir un paralelogramo con el Geoplano y hallarle el área en unidades cuadradas y el perímetro en cm, que cumpla con las siguientes características: I = 6 F = 8 𝐴 = 9 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 𝑐𝑢𝑎𝑑𝑟𝑎𝑑𝑎𝑠 Ahora hallemos el perímetro: para este es importante marcar los triángulos con los segmentos transversalesque se presentan, así: 𝑃 = 30 𝑐𝑚 + 2√52 + 152 = 30 𝑐𝑚 + 2√250 = 30 𝑐𝑚 + 2 × 15.8𝑐𝑚 = 61.6 𝑐𝑚 Área del rombo: El área de un rombo se descubre haciendo un producto entre la media de las diagonales, este producto divido por 2 matemáticamente se escribe así: 𝐴 = 𝐷×𝑑 2 , en donde D es la diagonal mayor y d la menor, pero si utilizamos 1. Aspectos Preliminares 59 el Geoplano Cartesiano, basta formar el rombo con las medidas indicadas y contar los cuadros que quedan limitados por las rectas del rombo. Ejemplos: Construir un rombo con el Geoplano y hallarle el área en unidades cuadradas y el perímetro en cm, que cumpla con las siguientes características: I = 3 F = 4 𝐴 = 4 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 𝑐𝑢𝑎𝑑𝑟𝑎𝑑𝑎𝑠 Para el perímetro hacemos lo siguiente con el Geoplano: 60 La enseñanza del concepto de área y perímetro de polígonos a través del Geoplano, para el desarrollo de la competencia matemática en resolución de problemas del grado séptimo en el Colegio María Antonia Cerini 𝑃 = 4√52 + 102 = 4√125 = 11.2 𝑐𝑚 4.1.2.4 Segundo Momento: Actividad propuesta. En este espacio afianzaremos la parte procedimental soportado en cada uno de los conceptos vistos en el primer momento. Hallar el área en unidades cuadradas y el perímetro en cm de las figuras que se deben construir de acuerda a sus características propuestas: I = 5 y F = 13 1. Aspectos Preliminares 61 𝐴 = 10 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 𝑐𝑢𝑎𝑑𝑟𝑎𝑑𝑎𝑠 Para hallar el perímetro es útil hacer algunas particiones dentro de la figura original como se muestra a continuación: 𝑃 = 50 𝑐𝑚 + 2√52 + 52 = 50 𝑐𝑚 + 2√50 = 50 𝑐𝑚 + 14.14 𝑐𝑚 = 64.14 𝑐𝑚 I = 5 y F = 8 𝐴 = 8 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 𝑐𝑢𝑎𝑑𝑟𝑎𝑑𝑎𝑠 Para hallar el perímetro procedemos de la misma manera que en los ejercicios anteriores. 62 La enseñanza del concepto de área y perímetro de polígonos a través del Geoplano, para el desarrollo de la competencia matemática en resolución de problemas del grado séptimo en el Colegio María Antonia Cerini 𝑃 = 4√102 + 102 = 4 × 2.8 𝑐𝑚 = 28.28 𝑐𝑚 a) I = 2 y F = 4, b) I = 1 y F = 9 𝐴𝑎 = 3 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 𝑐𝑢𝑎𝑑𝑟𝑎𝑑𝑎𝑠 𝐴𝑏 = 4.5 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 𝑐𝑢𝑎𝑑𝑟𝑎𝑑𝑎𝑠 1. Aspectos Preliminares 63 𝑃𝑎 = 2√52 + 52 + 2√52 + 102 = 36.5 𝑐𝑚 𝑃𝑏 = 3√52 + 52 + √52 + 102 = 32.4 𝑐𝑚 Situación problema. Construya una figura de utilidad en nuestro mundo, diga que figura es. De la figura construida encontrar lo siguiente: Cuáles son las características de la figura en cuanto a los puntos interiores (I) y en la frontera (F). Hallar el área de la figura en general. Hallar el perímetro de la figura en general Qué fracción representa la figura respecto al Geoplano. Qué porcentaje representa la figura respecto al Geoplano Solución Barco con vela. 64 La enseñanza del concepto de área y perímetro de polígonos a través del Geoplano, para el desarrollo de la competencia matemática en resolución de problemas del grado séptimo en el Colegio María Antonia Cerini Características Barco I = 4 y F = 10 Vela I = 1 y F = 6 Área 𝐴𝑡 = 𝐴𝐵+𝐴𝑣 = 8 + 3 = 11 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 𝑐𝑢𝑎𝑑𝑟𝑎𝑑𝑎𝑠 Perímetro 𝑃𝑡 = 𝑃𝑏 + 𝑃𝑣 = (40 + 2√52 + 102 ) + (15 + √102 + 102 + √52 + 102) 𝑃𝑡 = 62.36 + 40.32 = 102.7 𝑐𝑚 Fracción Como el área del barco completo es 11 unidades podemos establecer una regla de tres con el área del Geoplano para hallar la fracción así: 1 25 = 𝑥 11 → 𝑥 = 1 × 11 25 = 11 25 1. Aspectos Preliminares 65 La fracción es 11 25 Porcentaje Para hallar el % dividimos la fracción así: 11 25 = 0.44 Si multiplicamos ese decimal por 100 obtenemos la respuesta: 0.44 × 100 = 44%. 4.1.2.5 Tercer momento: Evaluación. construya un pez. Características del pez según sus puntos I y F. Halle el área del pez. Halle el perímetro del pez. Halle la fracción que representa el pez con respecto al Geoplano. Halle el % que representa el pez con respecto al Geoplano. SOLUCIÓN Pez 66 La enseñanza del concepto de área y perímetro de polígonos a través del Geoplano, para el desarrollo de la competencia matemática en resolución de problemas del grado séptimo en el Colegio María Antonia Cerini Características. I = 2 F = 11 Área. 𝐴 = 6 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 𝑐𝑢𝑎𝑑𝑟𝑎𝑑𝑎𝑠 Perímetro. 𝑃 = 20 + 4√52 + 52 + 2√102 + 102 = 76.6 𝑐𝑚 Fracción 1 25 = 𝑥 6 → 𝑥 = 6 25 Porcentaje % = 6 25 = 0.24 × 100 = 24% 4.2 Resultados 4.2.1 Análisis del diagnóstico o prueba inicial 1. Aspectos Preliminares 67 Para entender el análisis tabulado con los 14 estudiantes se debe tener en cuenta que los números que presenta la tabla de análisis son la cantidad de estudiantes que no saben, comprenden poco y los que comprenden. Tabla 4-1 Tabulación de Resultados prueba Diagnostica Temas No saben Comprenden poco comprende Definición de área de polígonos 3 4 7 Definición de perímetro de polígonos 1 2 12 Clasificación de polígonos según sus lados 10 2 2 Hallar áreas 12 1 3 Hallar perímetros 11 1 2 Al respecto, la prueba diagnóstica indaga una parte conceptual y otra procedimental; en la primera se evidencia claramente algunos progresos en varios estudiantes, por ejemplo el concepto de perímetro en la mayoría se percibió la claridad del mismo, porque de los 14 estudiantes diagnosticados 12 suministraron respuestas acertadas a este concepto, sin embargo el concepto de área una gran cantidad de ellos presentaron dificultades, o lo confunden, y otros por el contrario no lo saben, de la misma manera que en la clasificación de los polígonos. Estos resultados implican que se debe desarrollar un fuerte trabajo en la parte teórica práctica a nivel conceptual de la geometría, específicamente en este nivel, apoyados con el Geoplano, para que los estudiantes tenga la Fuente: Elaboración Propia 68 La enseñanza del concepto de área y perímetro de polígonos a través del Geoplano, para el desarrollo de la competencia matemática en resolución de problemas del grado séptimo en el Colegio María Antonia Cerini claridad suficiente de la diferencia entre área, perímetro y la clasificación según los lados de un polígono. En relación con la segunda parte, es decir la parte procedimental, en este espacio se constató un retroceso en la mayoría de los estudiantes, puesto que no se saben ni la fórmula matemática para hallar áreas ni algunos otros conceptos previos que se deben utilizar en esta práctica matemática, de manera similar para hallar perímetros de polígonos, así pues la tarea de reconceptualización y conceptualización en la parte procedimental se debe intensificar en la propuesta didáctica, utilizando el Geoplano como mediador didáctico para alcanzar estas competencias básicas en el área de la matemáticas. 1. Aspectos Preliminares 69 Evidencia del diagnóstico inicial de un estudiante. 70 La enseñanza del concepto de área y perímetro de polígonos a través del Geoplano, para el desarrollo de la competencia matemática en resolución de problemas del grado séptimo en el Colegio María Antonia Cerini 4.2.2 Análisis del impacto generado en los estudiantes En este espacio se hará un rastreo en términos porcentuales del impacto generado en los estudiantes al abordar el concepto del área y perímetro con la herramienta didáctica Geoplano; dicho rastrero se verificó desde varias perspectivas, entre las cuales se realizaron las siguientes: Como primera medida se efectuó una evaluación para determinar el aprendizaje generado en los estudiantes con el uso de esta herramienta didáctica,