Descarga la aplicación para disfrutar aún más
Vista previa del material en texto
See discussions, stats, and author profiles for this publication at: https://www.researchgate.net/publication/309457939 Problemas Selectos de PreCálculo Book · June 2012 CITATIONS 0 READS 2,926 3 authors, including: Rafael Pantoja Rangel University of Guadalajara 23 PUBLICATIONS 28 CITATIONS SEE PROFILE All content following this page was uploaded by Rafael Pantoja Rangel on 26 October 2016. The user has requested enhancement of the downloaded file. https://www.researchgate.net/publication/309457939_Problemas_Selectos_de_PreCalculo?enrichId=rgreq-a4fddcd7cc3080f0aa39640ea720672d-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzMwOTQ1NzkzOTtBUzo0MjE1NDA1MzQ3MjI1NjFAMTQ3NzUxNDUwMzU3NQ%3D%3D&el=1_x_2&_esc=publicationCoverPdf https://www.researchgate.net/publication/309457939_Problemas_Selectos_de_PreCalculo?enrichId=rgreq-a4fddcd7cc3080f0aa39640ea720672d-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzMwOTQ1NzkzOTtBUzo0MjE1NDA1MzQ3MjI1NjFAMTQ3NzUxNDUwMzU3NQ%3D%3D&el=1_x_3&_esc=publicationCoverPdf https://www.researchgate.net/?enrichId=rgreq-a4fddcd7cc3080f0aa39640ea720672d-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzMwOTQ1NzkzOTtBUzo0MjE1NDA1MzQ3MjI1NjFAMTQ3NzUxNDUwMzU3NQ%3D%3D&el=1_x_1&_esc=publicationCoverPdf https://www.researchgate.net/profile/Rafael-Rangel-7?enrichId=rgreq-a4fddcd7cc3080f0aa39640ea720672d-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzMwOTQ1NzkzOTtBUzo0MjE1NDA1MzQ3MjI1NjFAMTQ3NzUxNDUwMzU3NQ%3D%3D&el=1_x_4&_esc=publicationCoverPdf https://www.researchgate.net/profile/Rafael-Rangel-7?enrichId=rgreq-a4fddcd7cc3080f0aa39640ea720672d-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzMwOTQ1NzkzOTtBUzo0MjE1NDA1MzQ3MjI1NjFAMTQ3NzUxNDUwMzU3NQ%3D%3D&el=1_x_5&_esc=publicationCoverPdf https://www.researchgate.net/institution/University_of_Guadalajara?enrichId=rgreq-a4fddcd7cc3080f0aa39640ea720672d-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzMwOTQ1NzkzOTtBUzo0MjE1NDA1MzQ3MjI1NjFAMTQ3NzUxNDUwMzU3NQ%3D%3D&el=1_x_6&_esc=publicationCoverPdf https://www.researchgate.net/profile/Rafael-Rangel-7?enrichId=rgreq-a4fddcd7cc3080f0aa39640ea720672d-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzMwOTQ1NzkzOTtBUzo0MjE1NDA1MzQ3MjI1NjFAMTQ3NzUxNDUwMzU3NQ%3D%3D&el=1_x_7&_esc=publicationCoverPdf https://www.researchgate.net/profile/Rafael-Rangel-7?enrichId=rgreq-a4fddcd7cc3080f0aa39640ea720672d-XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzMwOTQ1NzkzOTtBUzo0MjE1NDA1MzQ3MjI1NjFAMTQ3NzUxNDUwMzU3NQ%3D%3D&el=1_x_10&_esc=publicationCoverPdf Curso de inducción Problemas Selectos de Pr ob le m as S el ec to s de P re Cá lc ul o PreCálculo Rafael Pantoja Rangel Coordinador Leopoldo Castillo Figueroa José Luis Ortega García Instituto Tecnológico de Ciudad Guzmán Departamento de Ciencias BásicasSistema Nacional de Institutos Tecnológicos Instituto Tecnológico de Ciudad Guzmán Cuerpo académico: Enseñanza de las Matemáticas con tecnologías Problemas Selectos de PreCálculo COLABORADORES Academia de Ciencias Básicas del lTCG Alejandro Tobías Hernández Vicente Requena Tirado Ángel Enrique Arellano Fabián Víctor Hugo Rentería Palomares Alberto González Murillo Rafael Pantoja Rangel Herman Cancino Moreno Ricardo Rodríguez Retolaza Jesús Enrique Gómez Peralta Gabriel Cancino Murillo José Luis Ortega García Leopoldo Castillo Figueroa Karla Liliana Puga Nathal Rafael Catzim Alcaráz Marco Antonio Guzmán Solano Cristian Omar Vargas González Natalia Cisneros Aguilar Ignacio Moya Esquivel Cuerpo Académico en Formación “Enseñanza de las Matemáticas con Tecnologías” Instituto Tecnológico de Ciudad Guzmán Leopoldo Castillo Figueroa Enrique Gómez Peralta Karla Liliana Puga Nathal Cuerpo Académico Consolidado “Matemática Educativa Avanzada” Universidad de Guadalajara Ricardo Ulloa Azpeitia Elena D. Nesterova Cuerpo Académico en Formación “Matemática Educativa” Universidad Autónoma de Nayarit María Inés Ortega Árcega Maestría en Enseñanza de las Matemáticas Universidad de Guadalajara Zazil-Ha González Gaxiola Diana Carolina Cordero Franco Marisol Ramírez Castellanos DIRECTORIO José Roberto Gudiño Venegas Director Guillermo de Anda Rodríguez Subdirector académico José Luís Ortega García Jefe del Departamento de Ciencias Básicas Editores Rafael Pantoja Rangel (Coordinador) Leopoldo Castillo Figueroa José Luis Ortega García INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CD. GUZMÁN Departamento de Ciencias Básicas Problemas Selectos de PreCálculo para el CURSO DE INDUCCIÓN que presenta la Academia de Ciencias Básicas y el Cuerpo Académico: “Enseñanza de las Matemáticas con Tecnologías” Editores Rafael Pantoja Rangel (Coordinador) Leopoldo Castillo Figueroa José Luis Ortega García Ciudad Guzmán, Jalisco, Junio de 2012 Primera edición en español 2012. D..R. © Departamento de Ciencias Básicas, Instituto Tecnológico de Ciudad Guzmán, DGEST. S9P, Domicilio ITCG. Av. Tecnológico 100. Ciudad Guzmán. Jalisco. México. Impreso y hecho en México. Queda prohibida la reproducción total o parcial del contenido de la presente obra, sin contar previamente con la autorización expresa y por escrito del titular en los términos de la Ley Federal de Derechos de Autor, y en su caso, de los tratados Internacionales aplicables. La persona que infrinja esta disposición se hará acreedora a las sanciones legales correspondientes. Este libro es producto del apoyo recibido para el proyecto “La resolución de problemas y el aprendizaje colaborativo en la generación de competencias matemáticas en alumnos seleccionados para ingresar al ITCG”. CLAVE: 4242-11P de la Dirección de Estudios de Posgrado e Investigación de la Dirección General de Educación Superior Tecnológica. Digitalización en el Departamento de Ciencias Básicas del instituto Tecnológico de Ciudad Guzmán, México/Junio de 2012. ISBN 978-607-8072-54-5 Amaya Ediciones S de RL de CV Enrique Díaz de León 514-2 Colonia Americana CP 44170 Guadalajara Jalisco México informes@amayaediciones.mx www.amayaediciones.mx Presentación CAPÍTULO 1: MARCO CONTEXTUAL Rafael Pantoja Rangel, Leopoldo Castillo Figueroa Introducción Contexto Objetivos Metas CAPÍTULO 2: MARCO CONCEPTUAL Karla Liliana Puga Nathal, José Luis Ortega García Definiciones y conceptos incluidos en el texto Mapa conceptual CAPÍTULO 3: MARCO TEÓRICO Elena D. Nesterova y María Luisa Cruz Díaz Elementos teóricos Innovación educativa La computadora y las TIC en la educación Aprendizaje Basado en problemas (ABP) El aprendizaje significativo Teoría de representación semiótica de Raymond Duval CAPÍTULO 4: MARCO METODOLÓGICO Ricardo Ulloa Azpeitia Diseño instruccional CAPÍTULO 5: COMPETENCIAS Ricardo Ulloa Azpeitia Competencias CONTENIDO 7 11 12 15 19 20 21 22 32 35 36 36 40 48 53 58 63 64 95 96 Problemas Selectos de PreCálculo 6 CAPÍTULO 6: CRONOGRAMA DE LAS SESIONES Academia de Ciencias Básicas del ITCG Introducción Metas instruccionales Planificación Procedimientos Diseño de materiales Características del curso taller de inducción Cronograma de las sesiones SECUENCIA DIDÁCTICA 1: NÚMEROS REALES Alberto González Murillo Rafael Pantoja Rangel SECUENCIA DIDÁCTICA 2: FRACCIONES Zazil-Ha González Gaxiola Diana Carolina Cordero Franco SECUENCIA DIDÁCTICA 3: DISTANCIA ENTRE DOS PUNTOS Leopoldo Castillo Figueroa Enrique Gómez Peralta SECUENCIA DIDÁCTICA 4: ECUACIONES LINEALES Víctor Hugo Rentería Palomares Herman Cancino Moreno SECUENCIA DIDÁCTICA 5: SISTEMAS DE ECUACIONES LINEALES CON DOS VARIABLES Marisol Ramírez Castellanos Marco Antonio Guzmán Solano SECUENCIA DIDÁCTICA 6: ECUACIONES DE SEGUNDO GRADO María Inés Ortega Árcega Natalia Cisneros Aguilar SECUENCIA DIDÁCTICA 7: EL CÍRCULO Cristian Omar Vargas González Rafael Catzim Alcaráz Bibliografía Anexo A. Examen Pretest Anexo A. Examen Postest 105 106 106 107 107 109 109 111 123 143 159 169 193 217 251 269 275 275 Problemas Selectos de PreCálculo 7 Joven estudiante de nuevo ingreso: El Departamento y la Academia de Ciencias Básicas te da la más cordial de las bienvenidas al Instituto Tecnológico de Cd. Guzmán.Los materiales que encontrarás aquí están desarrollados con sustento en el modelo educativo por competencias, para que obtengas los aprendizajes matemáticos basados en la solución de problemas junto con el trabajo colaborativo de tus compañeros(as) y maestro(a). Se tratarán temas que son conocidos por ti y que tienen el propósito de facilitarte el tránsito por los diversos cursos de Matemáticas que se ofertan en nuestra institución, como son: Cálculo Diferencial, Cálculo Integral, Análisis Vectorial y Ecuaciones Diferenciales. Los temas que trataremos aquí están pensados y desarrollados en competencias y donde los aprendizajes adquiridos por el estudiante, serán a través de la solución de problemas, trabajando con grupos o equipos de trabajo colaborativos, con la finalidad de que el conocimiento se socialice y pueda darse en la interacción entre pares con mayor facilidad y calidad. Al igual que todos los aspirantes a ingresar a una institución de nivel superior, los alumnos(as) que pretenden cursar una carrera en el Instituto Tecnológico de Ciudad Guzmán, han cursado y acreditado las asignaturas de matemáticas incluidas en el plan de estudios de las instituciones de nivel medio superior, en cuyos contenidos se basa el examen que se aplica a nivel nacional en el proceso de selección de aspirantes en el Sistema Nacional de Institutos Tecnológicos (SNIT). En esta ocasión se propone trabajar en el rediseño del curso del taller, en el que el alumno(a) será el actor principal en la propuesta didáctica, enfocado a que Presentación Problemas Selectos de PreCálculo 8 construya su conocimiento a través de actividades académicas diseñadas por el profesor(a) y que serán plasmadas en secuencias didácticas, cuya característica fundamental será promover el aprendizaje y auto aprendizaje a través del método de resolución de problemas y el aprendizaje colaborativo tendiente a generar en el estudiante las competencias matemáticas requeridas para aprender cálculo diferencial; se espera que también adquiera el hábito del estudio cotidiano, la organización de su tiempo, de estudio y se responsabilice de su formación. Justificación El nuevo modelo educativo de la Dirección General de Educación Superior Tecnológica (DGEST) propone las competencias como eje central de la actividad escolar, porque, tal parece que existe un desfasamiento entre la vida cotidiana y las matemáticas, debido en gran parte a que los actores de la enseñanza no han sabido direccionar sus instrucciones hacia un aprendizaje, en el que se relacione bidireccionalmente la aplicación de la matemática en la vida diaria y en el entorno social, dentro del aula, espacio en el que sólo se presentan ejercicios de matemáticas desprovistos totalmente del contexto social, en el que se pondrá en juego el conocimiento del futuro profesionista. Ejemplo de ello es cuando se le pide al estudiante factorizar la expresión x2 -9 , ejercicio totalmente desprovisto de su entorno, y que genera cuestionamientos como: ¿En qué contexto de la vida cotidiana puedo aplicar este conocimiento matemático?, más aún, ¿en dónde lo puedo aplicar? y ¿qué tipo de problema social puede sustentar la solución? Las interrogantes planteadas son una justificación de la incursión del modelo de competencias en el sistema educativo, ya que la forma de enseñar matemáticas de manera algorítmica, ha sido un fracaso, así que el planteamiento de nuevas estrategias de enseñanza para lograr un mejor aprendizaje, surgen como una alternativa educativa, entre ellos, el Aprendizaje Basado en Problemas (Resolución de Problemas), método que sustenta el curso de inducción para los alumnos(as) aceptados a ingresar al ITCG, propuesto en forma conjunta por la Academia de Ciencias Básicas e Ingeniería y por el Departamento de Ciencias Básica y la Academia de Ciencias Básicas del ITGC, con la finalidad de tratar, por un lado, de que el estudiante se apropie de los contenidos de precálculo previos para aprender cálculo diferencial, y por el otro, de ayudarlo a que adquiera habilidades y capacidades necesarias para lograr un mejor desempeño en el ITCG. En Ulloa (2009) se encuentra la figura alusiva a la relación entre el conocimiento, las habilidades y capacidades, que son la directriz del modelo educativo adoptado por la DGEST. Problemas Selectos de PreCálculo 9 Características del curso taller de inducción La modalidad a desarrollar es la de curso taller, cuyas características fundamentales son que: El alumno(a) es el centro de atención, es decir, desarrolla la actividad propuesta, ya sea en forma individual o en grupo. Los grupos de trabajo estarán conformados de tres alumnos(as) seleccionados en forma aleatoria. Al inicio de la sesión el profesor(a) plantea la actividad, indicando el tiempo que el estudiante tiene para dar la solución, para que posteriormente un alumno(a) o equipo lo explique por algún medio, ya sea pizarrón, en forma verbal o escrita. El asesor(a) asume el papel de instructor(a), cuya principal actividad será atender y asesorar de forma personalizada a cada uno de los equipos que conforman el grupo, tratando de evitar, hasta donde sea posible, la clase conferencia. El profesor(a) estará pendiente de que todos los alumnos(as) estén trabajando, además de contestar dudas a cada uno de los equipos, así como sugerir algunas alternativas para la solución del problema en cuestión. Al final de cada sesión el instructor indicará las actividades extraclase que el alumno deberá realizar. A partir de la segunda sesión, se inicia con el planteamiento de dudas generadas por las actividades desarrolladas, para después retomar la metodología. Academia de Ciencias Básicas Y recuerda ¡Tu futuro lo construyes Tú! Capacidades Procesos mentales que intervienen en la organi- zación y reor- ganización de conceptos y/o objetos materiales Situaciones o experiencias de aprendizaje apropiadas Conocimiento Habilidades Aportación de información técnico-prácti- ca específica Figura. Diferencia entre capacidad y habilidad Problemas Selectos de PreCálculo 10 Problemas Selectos de PreCálculo 11 CAPÍTULO 1 Marco Contextual Leopoldo Castillo Figueroa Cuerpo Académico “Enseñanza de las Matemáticas con Tecnología” Instituto Tecnológico de Ciudad Guzmán. DGEST. SEP Rafael Pantoja Rangel Instituto Tecnológico de Ciudad Guzmán. DGEST. SEP Cuerpo Académico Consolidado “Matemática Educativa Avanzada” CUCEI. Universidad de Guadalajara Problemas Selectos de PreCálculo 12 Introducción Las necesidades de la sociedad actual, no son las mismas que las de tiempos pasados. Hasta hace algunos años la educación estaba basada en el paradigma de la enseñanza centrada en el papel del docente, en transferir una gran cantidad de conocimientos, lo que ha dado como resultado, conocimiento en trozos y sin relación con el entorno del estudiante. En tal modelo educativo, existe poca cooperación y el aprendizaje es individual; el desarrollo de talento y habilidades es escaso; el alumno simplemente se limita a escuchar las indicaciones y exposición del profesor, en ocasiones, para resolver algún problema, sólo repite procedimientos que previamente le mostró. En la actualidad, en todos los niveles del sistema educativo nacional, existen cambios, sobresale el desplazamiento del paradigma tradicional de enseñanza, por el de aprendizaje integral, involucrado en el modelo basado en competencias, con el que se busca no sólo generar saberes relacionados a los contenidos científicos, sino además, actitudes y valores, por ejemplo, vinculados a aspectos culturales y sociales, en suma, se orienta a que los jóvenes adquieran habilidades y conocimientos que les resulten útiles para desarrollarse como personas y actores en la sociedad. Se espera además, ofrecer una educación de calidad, que de acuerdo a lo planteado por la UNESCO, es aquella que mejora las competencias cognitivas ypromueve actitudes y valores que se consideran imprescindibles para formar buenos ciudadanos, es decir, que proporcione lo requerido en el aspecto cognoscitivo, por un lado y por el otro, que atienda el lado práctico, el aprendizaje de saberes que le sean útiles durante su vida profesional y personal. Para lograr lo anterior, se requiere no solamente de recursos financieros y materiales para invertirlos en las escuelas, sino también una buena cantidad de profesores motivados y competentes profesionalmente (Poblete y Díaz, 2003). Problemas Selectos de PreCálculo 13 En México, alrededor de los ochentas se inició la modernización educativa y descentralización con la que se ha pretendido lograr la excelencia académica, la calidad, la eficiencia y la modernización de la educación. Se pretendió dirigir a las Instituciones de Educación Superior (IES) para cambiar sus contenidos educativos y procesos formativos. El programa de modernización de educación en el país y la política educativa de mejoramiento de la calidad en la educación superior, se enfocan en la evaluación permanente del proceso educativo, en la búsqueda de competitividad, en los criterios para el financiamiento, en la vinculación con el sector social y productivo, así como en la reorientación de las políticas educativas. Los ejes estratégicos para lograr un modelo educativo real se sustentan en varios aspectos: las evaluaciones externas, el rediseño de los currículos de carreras y posgrados, con criterios de calidad, todos ellos relacionados con la formación integral de los estudiantes. La estrategia básica para el nuevo modelo académico lo constituye el modelo de diseño curricular que se implantó para ofrecer nuevas posibilidades formativas, que respondan a las demandas sociales y necesidades del sector productivo. Se propuso que el currículo integre como elementos fundamentales la flexibilidad e innovación, con soporte en las competencias profesionales, que se concrete en el aula a través de un proceso educativo centrado en el aprendizaje y no en la enseñanza, apoyado en las Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC). La reforma académica con base en el modelo de competencias debería ser ya una realidad, al menos en el esquema actual de las instancias dependientes de la Dirección General de Educación Superior Tecnológica (DGEST), pero en un alto porcentaje de instituciones prevalece el modelo tradicional de Problemas Selectos de PreCálculo 14 enseñanza, centrado en la clase conferencia, con una interacción estudiante-profesor tendiente a cero, basada en la repetición y desarrollo de algoritmos, en lugar de propiciar el aprendizaje con estrategias como la resolución de problemas y el aprendizaje colaborativo, pilares para la promoción de las competencias en el estudiante, objetivo central del texto que se presenta. El trabajo aquí presentado, se sustenta en la propuesta de enseñanza basada en el método de aprendizaje colaborativo y resolución de problemas, ABP (Aprendizaje Basado en Problemas), que implica usar problemas abiertos-cerrados y una organización más compleja. Se busca que el alumno sea actor protagonista en el proceso educativo, que desarrolle las actividades propuestas por el profesor. Las nuevas tareas a realizar por parte del docente son, entre otras: • Seleccionar los contenidos, en este caso temas selectos de precálculo, • Planear y elaborar el diseño de las actividades en el aula y fuera de ella, • Monitorear el desarrollo de tales actividades, con el fin de sustentar con bases sólidas si la propuesta funciona para producir aprendizajes o no. La actividad de los alumnos es elemento fundamental, porque su actitud, su puntualidad, su honestidad, su entrega, su participación y su motivación para el desempeño en el aula, tienen gran influencia en sus resultados de aprendizaje. En la planeación estratégica, se sugiere que el profesor utilice técnicas de enseñanza para fortalecer las competencias matemáticas, mediante la solución de problemas selectos de temas de precálculo, incluidos en un cuaderno de trabajo, el empleo de videos explicativos ubicados en las redes sociales como promotores Problemas Selectos de PreCálculo 15 de los conocimientos previos y el trabajo en el centro de cómputo con software de matemáticas. Para el diseño instruccional cuyos contenidos son temas de precálculo se uso el modelo de Dick & Carey (2005), con apoyo en el uso de las TIC. Se incluyen como elemento motivador, para propiciar un ambiente de aprendizaje porque, como sugieren Howson y Kahen (1990), las TIC propician, entre otras cosas, la interactividad y la comunicación entre los actores de la enseñanza y aprendizaje de las matemáticas, en otras palabras, los ambientes para aprendizaje soportados con materiales elaborados con las TIC, brindan la posibilidad de reorganizar los cursos y los métodos de enseñanza (UNESCO, 1998), que coincide con lo que afirman Guàrdia y Sangrà (2006) que el meollo de la estructura de los medios y materiales (digitales o no) se fundamente en alguna de las teorías modernas del conocimiento, tal como aprendizaje significativo (Ballester, 2002) o el aprendizaje colaborativo. En el diseño instruccional se indica el empleo de los medios y materiales siguientes: • Cuaderno de trabajo en el que se describen las actividades que desarrollarán durante el desarrollo de las sesiones, • Videos digitales explicativos que el alumno consultará antes de cada tema y con los que se propiciará realimentar los conocimientos previos, antes de la discusión del tema en el aula y • Actividades con WinPlot para visualización y cálculo numérico. Contexto En el ITCG, como institución líder en la educación superior de la región sur de Jalisco de la República Mexicana, existe preocupación por la mejora de los métodos para la enseñanza de las matemáticas. Problemas Selectos de PreCálculo 16 Se tienen presentes los problemas de enseñanza y aprendizaje, reflejados en la falta de interés y motivación, aunados a los altos índices de deserción y reprobación en el área de matemáticas. Entre las situaciones problema identificadas en las instituciones de nivel superior, se tiene la relacionada con la elaboración de propuestas metodológicas, para generar las competencias matemáticas, señaladas en los documentos de la reforma educativa de la DGEST. Al analizar la situación escolar de los cursos del Área de Ciencias Básicas (ACB), se observa que en los dos primeros ciclos es donde se presenta mayor índice de deserción y rezago, que aumenta al desarrollar Unidades de Aprendizaje (UA) tales como Fundamentos de Mecánica Clásica, Cálculo Diferencial, Física Ondulatoria, Ecuaciones Diferenciales, Desarrollo de Habilidades del Pensamiento y Química Básica. (ACB, 2009). En Pantoja (2001), Rodríguez (2005) y Ortega (2006) se presentan resultados de diversas propuestas para un curso de inducción dirigido a mejorar la enseñanza y aprendizaje de las matemáticas. La inclusión de medios y materiales en los diferentes cursos de matemáticas no se ha dado en forma masiva y se ha quedado en sólo algunos casos particulares, situación que no es normal para una época en la que las TIC y teorías del conocimiento actuales, son precursoras de avances sustanciales en las distintas áreas del conocimiento. Echenique desde 1994 sugiere elaborar material audiovisual que complemente el material escrito utilizado en el aula, que ilustre situaciones que de otra manera resultan difíciles de describir, como es el caso de la utilización de video digital y el programa Winplot que se utilizarán en esta investigación. Con el uso de los medios y materiales incluidos en el diseño instruccional, según la teoría cognoscitiva (Ausubel, 1983; Ballester, 2002), se pretende propiciar aprendizajes potencialmente significativos. En el desarrollo de este texto, con los mediosy materiales elaborados se busca generar situaciones significativas Problemas Selectos de PreCálculo 17 para los estudiantes. Se planea que mediante las actividades diseñadas, incorporen los conocimientos de precálculo a su estructura cognitiva. Los estudiantes a atender, se encuentran en una etapa de desarrollo que les permite interactuar entre ellos, como propone Núñez (2002) en su enfoque de representaciones múltiples para los diversos problemas de matemáticas, simbólica, numérica, gráfica o textual. Cuando interactúan con tales interpretaciones, se acercan más a la intuición, lo que permite darle significado a los desarrollos algorítmicos. Entre las ventajas de usar las TIC para generar las distintas representaciones, destacan la interactividad, la visualización y la velocidad de cálculo. Para De Azevedo y Laurino (2000) el uso de la tecnología para reproducir la enseñanza tradicional es subutilizar su potencial, así que proponen tomar en cuenta las experiencias, la diversidad de contextos, los intereses y talentos de los alumnos. Martínez, Montero y Pedrosa (2001) afirman que el software de matemáticas se orienta al cálculo simbólico, la visualización por medio de gráficas, a la representación de un objeto matemático en formas diferentes, a la expresión de la interrelación entre diferentes objetos matemáticos, por ejemplo, la relación entre áreas y tangentes, a utilizar la heurística para el planteo de conjeturas y/o la comprensión de conceptos, al modelado de situaciones y al desarrollo de habilidades metacognitivas. Todas esas son situaciones que se espera reflejar en el material propuesto; se destaca el trabajo conceptual sobre el trabajo operativo, con la finalidad de que los alumno se apropien de los conocimientos requeridos para el subsecuente aprendizaje del cálculo. Problemas Selectos de PreCálculo 18 Aspecto importante es la visualización matemática, sobre todo en el acercamiento gráfico, pues es importante observar el comportamiento de las gráficas. Zimmermann y Cunningham (1991) definen la visualización matemática como el proceso de formar imágenes, ya sea mentalmente, con lápiz y papel o con ayuda de los medios y materiales, y utilizar estas imágenes de manera efectiva para el descubrimiento y la comprensión matemática. Cantoral y Montiel (2001) señalan que conviene un primer acercamiento visual a la gráfica de una función o a la figura alusiva al problema en cuestión, porque existe una fuerte correlación entre la habilidad para procesar información visual con la capacidad de analizar información analítica relevante, particularmente en el campo del cálculo y el análisis matemático. Recomiendan que previo al estudio del cálculo, se adquieran habilidades que posibiliten la conexión entre el lenguaje algebraico, el lenguaje gráfico y el acercamiento numérico. La percepción de los autores es que el bajo aprovechamiento del tema se genera por los deficientes conocimiento que los alumnos tienen de Álgebra, Trigonometría, Geometría y Geometría Analítica, pues se anteponen los métodos algorítmicos y repetitivos, sobre la búsqueda de la conexión entre sus distintas representaciones (Hitt, 2003). En el trabajo de academia se ha planteado que los alumnos establezcan relaciones entre las diferentes representaciones en un problema determinado: visual (gráfica), numérica (tabular) y analítica (algebraica). Con la inclusión de programas de cómputo de matemáticas en el proceso educativo (Derive ®, Maple®, Mathematica®, Cabrí®, Winplot, Geogebra,), se ha propiciado que alumnos y profesores se apoyen para adquirir aprendizaje de las matemáticas a través de la exploración, ya que permite el acercamiento a algunos conceptos matemáticos por medio de sus formas de representación, ya sean éstas verbales, simbólicas, icónicas, gráficas o numéricas. Problemas Selectos de PreCálculo 19 Algunos criterios para incluir el proceso de visualización en el aprendizaje de precálculo son: • El proceso de visualización se sugiere realizarlo de manera individual y colaborativa, porque por las características de los individuos, una misma imagen es analizada de diferente forma o simplemente no tienen una misma habilidad para generarla, pero en la discusión con los compañeros, suelen generar observaciones interesantes. • La forma de almacenar o recordar gráficas es distinta en las personas y por lo tanto es diferente la forma de interpretarlas. • La preferencia por los procedimientos algebraicos y visuales no son las mismas en cada estudiante. Los equipos de cómputo actuales (memoria suficiente y velocidad de procesamiento increíble) han permitido el desarrollo de ambientes gráficos, que aunados a la facilidad para procesar audio, video y rutas de navegación, han dado como resultado, la proliferación de programas multimedia. Esta variante tecnológica le agrega color, audio, sonido, hipervínculos y toda clase de recursos gráficos, lo que conduce a una modificación drástica del ambiente de trabajo a los usuarios. También facilita el ingreso de información gráfica en las aulas escolares y en los hogares, que es lo que se pretende ofertar mediante los videos digitales explicativos, que se pretende propicien conocimiento previo para aminorar los errores en la solución de problemas. Objetivos 1. Apoyar la generación y/o actualizar los conocimientos de precálculo de los alumnos. 2. Apoyar el desarrollo de competencias a través de actividades matemáticas sustentadas en el método de solución de problemas. Problemas Selectos de PreCálculo 20 3. Homogenizar las habilidades y los conocimientos previos de los estudiantes con sustento en el trabajo cooperativo, así como el colaborativo. Metas 1. Presentar un diseño instruccional con actividades en la que se emplea el programa WinPlot 2. Incluir videos digitales y diseñar actividades relacionadas con los contenidos incluidos. 3. Disponer el cuaderno de trabajo para sistematizar el trabajo de los estudiantes. 4. Diseñar actividades para el trabajo colaborativo en el aula y extraclase. 5. Clasificar y definir la evaluación de las competencias matemáticas pertinentes a los contenidos de precálculo. Problemas Selectos de PreCálculo 21 CAPÍTULO 2 Marco Conceptual Karla Liliana Puga Nathal Cuerpo Académico en Formación “ Enseñanza de las Matemáticas con Tecnología” Instituto Tecnológico de Ciudad Guzmán. DGEST. SEP José Luis Ortega García Instituto Tecnológico de Ciudad Guzmán. DGEST. SEP Problemas Selectos de PreCálculo 22 Definiciones y conceptos incluidos en el texto Con la finalidad de hacer amena la lectura y facilitarle una consulta rápida de los conceptos no comunes integrados en el texto, se describe una lista sustancial a continuación: Actitudes. Perseverancia, flexibilidad en la búsqueda de solución de problemas, disposición al trabajo colaborativo, apertura y disposición para la innovación en las representaciones gráficas. Actividad Docente Tradicional. Trabajo del profesor que consiste en exponer a modo de conferencia, el contenido de un programa educativo con el auxilio de herramientas como gis, acetatos, pizarrón y con la idea de que el conocimiento se transmite. Actividades de aprendizaje. Para que los alumnos entren en un funcionamiento el profesor debe prever y diseñar un conjunto de actividades, fundamentalmente dirigidas a que los alumnos aprendan a realizar un trabajo independiente (leer y analizar las lecturas y bibliografía recomendada, resolver problemas, realizar búsqueda de la información complementaría, etc.), comunicar los resultados, analizar sus errores y corregirlos, asumir responsabilidades en el proceso y en su evaluación, reflexionar sobre el nivel de sus logros. Ambientes de aprendizaje. Es un espacio físico o en línea diseñado por el profesor, buscando que los alumnos logren habilidades, valoresy aprendizajes que puedan trascender a aplicaciones de la vida cotidiana. Los ambientes de aprendizaje se entienden como el clima propicio que se crea para atender a los sujetos que aprenden, en el que se consideran tanto los espacios físicos o virtuales, como las condiciones que estimulen las actividades de pensamiento de dichos sujetos, esta conformado por un conjunto de elementos tales como el Problemas Selectos de PreCálculo 23 aula, materiales instruccionales, interacción profesor- estudiantes, estudiantes-estudiantes, material manipulable que facilite el aprendizaje. Andamiaje. (scaffolding) Metáfora de Jerome Bruner basada en la Zona de Desarrollo Próximo de Vigotsky, que permite explicar la función tutorial de soporte o establecimiento de puentes cognitivos que cubre el docente con sus alumnos. Implica que las intervenciones tutoriales del profesor deben mantener una relación inversa con el nivel de competencia en la tarea de aprendizaje manifestado por el alumno, de manera tal que el control sobre el aprendizaje sea cedido y traspasado progresivamente del docente hacia el alumno. (Díaz Barriga Arceo, F. 2002, p. 427). Aprendizaje colaborativo: en esta investigación se interpreta como la forma en la que los alumnos adquieren los aprendizajes esperados por medio del empleo de estrategias de trabajo colaborativo. Aprendizaje cooperativo. Es el empleo didáctico de grupos reducidos en los que los alumnos trabajan juntos para maximizar su propio aprendizaje y el de los demás. (D. W. Johnson, R. T. Johnson y E. J. Holubec. 1999). La cooperación consiste en trabajar juntos para alcanzar objetivos comunes. En una situación cooperativa, los individuos procuran obtener resultados que sean beneficiosos para ellos mismos y para todos los demás miembros del grupo. El aprendizaje cooperativo es el empleo didáctico de grupos reducidos en los que los alumnos trabajan juntos para maximizar su propio aprendizaje y el de los demás. (Jonson, D.W. (2004, p. 13) Aprendizaje de conceptos. Adquisición de los significados de los conceptos nuevos mediante un proceso de descubrimiento semi-inductivo de sus atributos de criterio a partir de ejemplares múltiples particulares del concepto. Desde la Problemas Selectos de PreCálculo 24 perspectiva representacional, son procesos de abstracción o selección de las propiedades esenciales de un objeto respecto de las secundarias. Según conductistas es un proceso de generalización primario al que se asocia una respuesta común. La teoría de información asimila el aprendizaje del concepto con un proceso de toma de decisión típico de la actividad resolutoria de problemas. Aprendizaje mecánico. Se produce cuando no existen subsunsores adecuados, de tal forma que la nueva información es almacenada arbitrariamente, sin interactuar con conocimientos pre-existentes, un ejemplo de ello sería el simple aprendizaje de fórmulas en física, esta nueva información es incorporada a la estructura cognitiva de manera literal y arbitraria puesto que consta de puras asociaciones arbitrarias. El aprendizaje mecánico puede ser necesario en algunos casos, por ejemplo en la fase inicial de un nuevo cuerpo de conocimientos, cuando no existen conceptos relevantes con los cuales pueda interactuar, en todo caso el aprendizaje significativo debe ser preferido, pues, este facilita la adquisición de significados, la retención y la transferencia de lo aprendido. (W. Palomino 2004). Aprendizaje por descubrimiento. Método de Bruner en el que los estudiantes trabajan solos para descubrir principios básicos. El trabajo de Bruner resalta la importancia de comprender la estructura de la materia que va a estudiarse, la necesidad de aprendizaje activo como la base de la verdadera comprensión y el valor del razonamiento inductivo en el aprendizaje. (Woolfolk, 1999, p. 338) Aprendizaje significativo. Es aquel que conduce a la creación de estructuras de conocimiento mediante la relación sustantiva entre la nueva información y las ideas previas de los estudiantes. Ocurre cuando la información nueva por aprender se relaciona con la información previa ya existente Problemas Selectos de PreCálculo 25 en la estructura cognitiva del alumno de forma no arbitraria ni al pie de la letra; para llevarlo a cabo debe existir una disposición favorable del aprendiz, así como significación lógica en los contenidos o materiales de aprendizaje. (Díaz Barriga Arceo, F., p. 39, 428). Asimilación. Por asimilación entendemos el proceso mediante el cual “la nueva información es vinculada con aspectos relevantes y pre existentes en la estructura cognoscitiva, proceso en que se modifica la información recientemente adquirida y la estructura pre existente” (AUSUBEL; 1983:71), al respecto Ausubel recalca: Este proceso de interacción modifica tanto el significado de la nueva información como el significado del concepto o proposición al cual está afianzada. ( Ausubel, 1983.120). (W. Palomino 2004). Competencia específica. Son los requisitos cognitivos previos, que una persona puede disponer para actuar de manera efectiva en un área de contenido específica, pero que puede tener distintos niveles de concreción, estas competencias exigen un aprendizaje de largo plazo, amplia experiencia, profundo conocimiento del tema. Son aquellas que se relacionan y muestran en cada área temática. Rico y Lupiáñez (2008). Competencia general. Son habilidades y capacidades cognitivas que incluyen todos los recursos mentales que emplea una persona para dominar tareas en diferentes campos, adquirir el conocimiento necesario para expresar y comunicar y obtener una buena realización. Rico y Lupiáñez (2008). Competencia matemática. Para el estudio de PISA (Programme for International Student Assessment, es decir, Programa para la Evaluación Internacional de Alumnos), es la capacidad individual para identificar y comprender el papel que desempeñan las matemáticas en el mundo, emitir juicios bien fundados, utilizar las matemáticas y comprometerse con ellas, y satisfacer las necesidades de la vida personal como Problemas Selectos de PreCálculo 26 ciudadano constructivo, comprometido y reflexivo. Cuando el alumno en sus relaciones con el mundo natural y social y su vida cotidiana, se enfrentan el razonamiento cuantitativo o espacial u otras nociones matemáticas que ayudan a clarificar, formular y resolver problemas se dice que adquirido tiene competencia matemática. Rico y Lupiáñez (2008). Competencia. Capacidad para movilizar varios recursos cognitivos para ser frente a un tipo de situación, dichos recursos cognitivos incluyen conocimientos, técnicas, habilidades, aptitudes, entre otros que son movilizados por la competencia considerada para enfrentar una situación generalmente inédita, Implica: Competencias Matemáticas. La capacidad que tiene una persona para integrar sus conocimientos, habilidades, actitudes y valores aplicándolos en la solución de problemas, para esta investigación específicamente problemas de la vida cotidiana que se modelen en una ecuación lineal de una variable. Competencias profesionales integrales. Se entiende a la articulación compleja de un conjunto de saberes teóricos, metodológicos, técnicos y axiológicos que son puestos en juego para la intervención de la realidad en situaciones concretas que implican toma de decisiones y que se manifiestan como habilidades y destrezas específicas de alta complejidad. Comportamiento de función. Es un argumento que establece relaciones entre los conceptos (dominio, límite, continuidad, asíntotas, extremos, concavidad, entre otros) que caracterizan el estado de la función para unos determinados valores del argumento y la forma de su gráfica en los puntos correspondientes a estos valores. Concepto. En términos generales, es una regla que permite que una determinada clase de cosas puedan ser diferenciadas de otras Problemas Selectosde PreCálculo 27 y relacionadas entre sí. Una definición del concepto, adaptada para los estudios psicológicos y didácticos, en la cual incluye no solo las propiedades invariantes que dan sentido al concepto, sino también las situaciones y los significantes asociados al mismo. Conocimiento previo. Es la estructura de conocimiento que Ausubel llama “concepto subsumidor o (subsunzor)” o, simplemente subsumidor, existente en la estructura de quien aprende. El subsumidor es por tanto, un concepto, una idea, una proposición ya existente en la estructura capaz de servir de “anclaje” para la nueva información de modo que ésta adquiera, de esta manera, significados para el individuo (Moreira, 2000). Conocimientos esperados. a partir de la aplicación de teoremas construirá conocimientos matemáticos. Construye diferentes estrategias para la solución de los problemas; comprende e interpreta y aplica conceptos propios de matemáticas extrapolizandolos en su vida cotidiana. Constructivismo. (Driscoll, M., Psichology of learning for intruction, Allyn and Bacon 1994, p.67) Teoría que basa la adquisición del conocimiento en una construcción progresiva de representaciones mentales. Esta representación puede ser activa, pragmática y operacional o bien discursiva, teórica o simbólica. Constructivismo. Surge como una corriente epistemológica, preocupada por discernir los problemas de la formación del conocimiento en el ser humano. Destaca la convicción de que el conocimiento se construye activamente por sujetos cognoscentes, no se recibe pasivamente del ambiente. Cuaderno de trabajo. Material de apoyo que el alumno utiliza dentro y fuera del aula y, que al menos, incluye los siguientes apartados: presentación, objetivo, instrucciones de uso, Problemas Selectos de PreCálculo 28 ejercicios integrales, solución a los ejercicios, guía de referencia y glosario. Diseño instruccional. Un proceso intelectual que analiza las necesidades de aprendizaje de los estudiantes y define características sistemáticas para construir "opciones" estructuradas dirigidas a atender esas necesidades. Enseñanza tradicional. Es el método de enseñanza donde el profesor, siempre toma el rol activo en este modelo. El profesor es el “transmisor” del conocimiento (o de la información), el único evaluador y el único en decidir el qué y el cómo del proceso educativo en general. Por consiguiente, el alumno reacciona de manera pasiva. El rol del estudiante es el de “receptor” del conocimiento o de la información y no tiene y no tiene decisión en la evaluación o en el proceso educativo general. Entendimiento. Se defina como la facultad intelectual de conocer. Entrevista. Es una conversación entre dos o más personas, en la cual uno es el que pregunta (entrevistador). Estas personas dialogan con arreglo a ciertos esquemas o pautas de un problema o cuestión determinada, teniendo un propósito profesional. Presupone la existencia de personas y la posibilidad de interacción verbal dentro de un proceso de acción recíproca. Como técnica de recolección va desde la interrogación estandarizada hasta la conversación libre, en ambos casos se recurre a una guía que puede ser un formulario o esquema de cuestiones que han de orientar la conversación. Estrategia de enseñanza. Procedimientos y arreglos que los agentes de enseñanza (docentes) utilizan de forma flexible para promover la mayor cantidad y calidad de los aprendizajes en los alumnos. Problemas Selectos de PreCálculo 29 Estrategia didáctica. Conjunto de técnicas de enseñanza y de aprendizaje. Habilidades. Destreza en el uso, manipulación y aplicación de los instrumentos propios de las competencias genéricas y específicas del curso a través de resolución de problemas. Solución de problemas reales o simulados, habilidad para innovar nuevas ideas u objetos que contribuyen a fortalecer el pensamiento lógico matemático espacial. Interpretación. Acción y efecto de explicar dando un sentido determinado a las palabras, actitudes, acciones, etc. Ludomatemáticas. Este término se emplea para designar al conjunto de actividades lúdicas enfocadas al proceso de enseñanza – aprendizaje de las matemáticas. En ocasiones el término suele ser controversial, ya que el juego como tal, es considerado como una actividad que se realiza sencillamente para pasar el tiempo o con el objetivo de entretenerse o divertirse. Sin embargo, los juegos pueden emplearse como recurso educativo, para diversión y además, desarrollar diversas capacidades (intelectuales, psicomotoras, físicas, etc.) de los estudiantes sin que éstos pierdan la motivación. Mediación. Uso del lenguaje u otro signo o instrumento, que intercede entre un estímulo y su respuesta asociativa, tales como un símbolo, una fórmula, un nudo en el dedo o una palabra, entre otros. Obstáculo didáctico. Es una limitante o deficiencia que proviene de un problema de enseñanza. Obstáculo epistemológico. Es una deficiencia que proviene de aplicar a un conocimiento nuevo, nociones y reglas adquiridas en un conocimiento anterior. Para Piaget la representación constituye la capacidad para evocar a partir de un signo o imagen simbólica, el objeto ausente o la acción no realizada. La representación comienza cuando hay simultáneamente Estrategia didáctica. Conjunto de técnicas de enseñanza y de aprendizaje. Habilidades. Destreza en el uso, manipulación y aplicación de los instrumentos propios de las competencias genéricas y específicas del curso a través de resolución de problemas. Solución de problemas reales o simulados, habilidad para innovar nuevas ideas u objetos que contribuyen a fortalecer el pensamiento lógico matemático espacial. Interpretación. Acción y efecto de explicar dando un sentido determinado a las palabras, actitudes, acciones, etc. Ludomatemáticas. Este término se emplea para designar al conjunto de actividades lúdicas enfocadas al proceso de enseñanza – aprendizaje de las matemáticas. En ocasiones el término suele ser controversial, ya que el juego como tal, es considerado como una actividad que se realiza sencillamente para pasar el tiempo o con el objetivo de entretenerse o divertirse. Sin embargo, los juegos pueden emplearse como recurso educativo, para diversión y además, desarrollar diversas capacidades (intelectuales, psicomotoras, físicas, etc.) de los estudiantes sin que éstos pierdan la motivación. Mediación. Uso del lenguaje u otro signo o instrumento, que intercede entre un estímulo y su respuesta asociativa, tales como un símbolo, una fórmula, un nudo en el dedo o una palabra, entre otros. Obstáculo didáctico. Es una limitante o deficiencia que proviene de un problema de enseñanza. Obstáculo epistemológico. Es una deficiencia que proviene de aplicar a un conocimiento nuevo, nociones y reglas adquiridas en un conocimiento anterior. Para Piaget la representación constituye la capacidad para evocar a partir de un signo o imagen simbólica, el objeto ausente o la acción no realizada. La representación comienza cuando hay simultáneamente Problemas Selectos de PreCálculo 30 diferenciación y coordinación entre significantes y significados. Razonado. Para hacer frente a la incertidumbre, el manejo de la incertidumbre en un mundo cambiante en lo social, lo político y lo laboral dentro de una sociedad globalizada y en continuo cambio (Tobon, 2002). Recursos en línea. Es la información seleccionada o diseñada por el docente a la cual los alumnos tienen acceso a través de Internet y les sirve para fortalecer y recordar los temas vistos en clase. Registro de representaciones. Uno de los diferentes modos en que pueden tener lugar las representaciones, a saber: analítico – simbólico, visual, etc. El concepto de representación se toma como equivalente a señal externa que muestra y hace presente un concepto matemático, también como signo con el que los sujetos piensan las matemáticas e, incluso,como aquellas imágenes mentales con los que la mente trabaja sobre ideas matemáticas. Las representaciones matemáticas se han entendido como todas aquellas herramientas que hacen presentes los conceptos y procedimientos matemáticos con las cuales los sujetos particulares abordan e interactúan con el conocimiento matemático (Rico, 2000). Representaciones semióticas. Representaciones relativas a los modos de producción, de funcionamiento y recepción de los diferentes sistemas de signos de comunicación entre los individuos o colectividades. Significado. Contenido diferenciado y agudamente articulado de conciencia que se desarrolla como un producto del aprendizaje simbólico significativo o que puede ser evocado por un símbolo o grupo de símbolos después de que los últimos han estado relacionados de manera sustancial y no arbitraria con la estructura cognoscitiva. Problemas Selectos de PreCálculo 31 Significados de la fracción. Comúnmente la fracción es entendida como la parte que se toma de cierta unidad, pero también emplea otros significados. Situación didáctica. Conjunto de relaciones establecidas entre un alumno, un medio y un proceso educativo, la cual tiene como finalidad que el alumno se apropie o construya un conocimiento. Software. Instrucciones para una computadora. Una serie de instrucciones que realizan una tarea en particular se llama programa o programa de software. El software de sistemas se compone de programas de control, incluyendo el sistema operativo, software de comunicaciones y administrador de base de datos. (Freedman, Alan. Diccionario de Computación, 1993, p.717) Teoría del significado. Es una teoría de la comprensión; esto es, aquello de lo que una teoría del significado tiene que dar cuenta es lo que alguien conoce cuando domina el lenguaje, esto es, cuando conoce los significados de las expresiones y oraciones del lenguaje (Dummett, 1981). Transferencia. Es cuando un conocimiento adquirido en cierto contexto se establece de forma explícita en un contexto diferente de aquél en que fue aprendido. Tutorial. (Freedman, Alan. Diccionario de Computación, 1993, p.800) Libro de instrucciones o programa que guía al usuario a través de una secuencia predeterminada de pasos con el fin de aprender un producto. Contrástese con documentation, la cual, aunque es de naturaleza destructiva, tiende a agrupar por categoría las características y funciones. Valores. Disposición y responsabilidad para el trabajo en equipo. Visualización matemática. Es una herramienta útil y necesaria para el aprendizaje de las matemáticas. Los procesos visuales involucran el pensamiento figurativo y al operacional, por lo Problemas Selectos de PreCálculo 32 que podemos considerar a este proceso un preludio a la abstracción de conceptos (Hitt, 1992) que permitirá formar modelos de una situación. La visualización va más allá de la simple percepción y permite apoyar la formación de imágenes conceptuales (Hitt, Chávez, 1992). Visualización. El proceso de producir y de utilizar representaciones geométricas o gráficas de los conceptos matemáticos, principios o problemas; estas representaciones son generadas por medio de un dibujo hecho a mano o con la ayuda de algún instrumento (Zimmermann y Cunningham, 1991). Acción de interpretar un contenido en el que se privilegia la representación visual sobre el analítico – simbólica. WinPlot. Es un software caracterizado como libre, graficador de funciones de propósito general que permite dibujar y animar curvas y líneas que representan funciones matemáticas en una variedad de formatos. Zona de desarrollo próximo. Permite establecer la existencia de un límite inferior dado por el nivel de ejecución que logra el alumno que trabaja independientemente y sin ayuda; mientras que existe un límite superior al que el alumno puede acceder de forma progresiva con ayuda de un docente capacitado o un compañero más avanzado, (mediador). Problemas Selectos de PreCálculo 33 involucran el pensamiento figurativo y al operacional, por lo que podemos considerar a este proceso un preludio a la abstracción de conceptos (Hitt, 1992) que permitirá formar modelos de una situación. La visualización va más allá de la simple percepción y permite apoyar la formación de imágenes conceptuales (Hitt, Chávez, 1992). Visualización. El proceso de producir y de utilizar representaciones geométricas o gráficas de los conceptos matemáticos, principios o problemas; estas representaciones son generadas por medio de un dibujo hecho a mano o con la ayuda de algún instrumento (Zimmermann y Cunningham, 1991). Acción de interpretar un contenido en el que se privilegia la representación visual sobre el analítico – simbólica. WinPlot. Es un software caracterizado como libre, graficador de funciones de propósito general que permite dibujar y animar curvas y líneas que representan funciones matemáticas en una variedad de formatos. Zona de desarrollo próximo. Permite establecer la existencia de un límite inferior dado por el nivel de ejecución que logra el alumno que trabaja independientemente y sin ayuda; mientras que existe un límite superior al que el alumno puede acceder de forma progresiva con ayuda de un docente capacitado o un compañero más avanzado, (mediador). Mapa conceptual Diseño Instruccional • Actividades • Cuestionarios Profesor Propuesta metodológica Alumno Competencias generadasMateriales • Videos digitales • Cuaderno de trabajo Estrategias para aprender colaborativamente • Tamaño del grupo • Actividades en grupo • Cuestionarios para el Diseña Diseña Diseña Sustenta Sustenta Sustenta Conocimiento Interacciona Problemas Selectos de PreCálculo 34 Problemas Selectos de PreCálculo 35 Capítulo 3 Marco Teórico Elena D. Nesterova Cuerpo Académico Consolidado “Matemática Educativa Avanzada” CUCEI. Universidad de Guadalajara María Luisa Cruz Díaz Escuela Preparatoria 6 Universidad de Guadalajara Problemas Selectos de PreCálculo 36 Elementos teóricos La propuesta didáctica se sustenta en seis directrices: a) Innovación educativa, b) Las TIC en la enseñanza y aprendizaje de las matemáticas, c) Resolución de problemas, d) El aprendizaje significativo, e) Las representaciones Semióticas de Duval, y f) Diseño instruccional. Se menciona que el aprendizaje significativo y las representaciones semióticas de Duval será el punto medular del marco teórico de la propuesta y sobre dichas corrientes cognoscitivistas se diseñaron los materiales y se generaron las actividades de aprendizaje que desarrollan en las diez sesiones planeadas para el curso de inducción. Innovación educativa Las instituciones educativas son testigos de la aparición de las TIC en el siglo XXI, lo que ha provocado cambios importantes en el sistema educativo y que ha propiciado un transformación sustancial en la forma de instruir, porque ha sido tal impacto que ninguna institución educativa, de los distintos niveles, han quedado al margen de la innovación educativa, concepto que en este trabajo se entiende como el proceso de formación y producción cultural en todas las áreas del conocimiento humano, ligado a la creatividad, lo que implica el reconocimiento de un problema, la identificación de formas de resolverlo, la toma de decisiones y la instrumentación de las acciones para lograrlo. Es un cambio en la práctica escolar, tendiente a direccionar los procesos que respondan de la mejor manera a los requerimientos formativos de la sociedad, lo que implica que los actores de la Problemas Selectos de PreCálculo 37 enseñanza y aprendizaje se deben capacitar y actualizar, para poder enfrentar los retos que emergen de esta nueva forma de adquirir conocimiento, como es el soporte brindado por las TIC. En los albores del siglo XXI la comunicación, en función de la ciencia y la tecnología, seha innovado, ya sea por la telefonía celular, la video conferencia, los Ipod, el video digital o un simple mensaje electrónico. Así que los actores de la educación, son los primeros que requieren adquirir una cultura y una alfabetización informática selectiva (Bautista, 1994 b), porque es tan amplio el abanico de los avances científicos y tecnológicos, que, en primer lugar, la formación adquirida por el profesor en el uso de las TIC es muy pobre, en segundo lugar, porque los estudiantes tienen ciertas habilidades para el manejo de estas nuevas herramientas, pero no las encausan a lograr aprendizaje de los contenidos escolares, y por último, los administradores, que carecen en muchas ocasiones del conocimiento de lo que se puede hacer por la educación con las TIC y se niegan a dotar de equipos modernos a los laboratorios. La capacitación y actualización de los actores debe ser permanente, como en el caso del profesor, al incluir las TIC en su práctica docente, debe adquirir la habilidad para usar, por ejemplo, adecuadamente los ordenadores en la enseñanza, porque existen investigaciones que demuestran que favorece el desarrollo de las capacidades de los alumnos, colaboran en su aprendizaje, en interpretar información y en resolver problemas. Se pretende que con la innovación educativa, el rol del docente tradicional que imparte clases magistrales, cerrado y rígido, se trasforme al de un tutor, coordinador y facilitador, que ayude a sus estudiantes a incrementar su capacidad de reflexión y análisis, cambiar de actitud, desarrollar el ingenio y aumentar posibilidad de resolver problemas con las herramientas del conocimiento, además de promover que sean responsables de su propio aprendizaje. Problemas Selectos de PreCálculo 38 Se incluye el uso de la computadora como un ambiente de aprendizaje, con la finalidad de mejorar el desempeño académico de los alumnos, mediante la visualización de videos digitales explicativos y la manipulación del programa WinPlot, y así aprovechar al máximo los beneficios que proporciona esta herramienta para apoyar al aprendizaje, tendiente a que se cumplan, en lo posible, los objetivos educativos planteados en los programas educativos vigentes. Por lo tanto, se requiere que el alumno disponga de conocimientos básicos del uso y manejo de la computadora, para evitar que tenga dificultad al interaccionar con el WinPlot y los videos digitales incluidos en un DVD. En el caso de los videos digitales, se integra texto, video, sonido, gráficas, figuras y animaciones para los contenidos de matemáticas seleccionados. Los videos en formato digital incrementan la motivación, son auténticos, promueven el aprendizaje e inspiran habilidades de pensamiento superior, y se pueden consultar en un lector de DVD de computadora o de hogar, generando una interacción con el estudiante de manera sencilla. Por la disponibilidad de material didáctico en las redes sociales se han seleccionado videos que tratan los temas incluidos en los contenidos del curso de inducción, que se pretende sean analizados por los alumnos en actividades dentro y fuera del aula, como una opción alternativa de asesoría. Como parte de un proyecto multimedia (Pimentel, 1999), se integraron videos digitales para los contenidos de áreas de figuras geométricas, elaborados por los cuerpos académicos “Enseñanza de las Matemáticas con tecnología” del ITCG, “Matemática educativa Avanzada” de la Universidad de Guadalajara y Matemática Educativa de la Universidad Autónoma de Nayarit, en el que participaron equipos interdisciplinarios de profesores de la asignatura (Druin y Solomon, 1996), ya que para generar un proyecto multimedia, se requieren diseñadores gráficos, especialistas en sonido digital, creadores de animaciones por computadora, especialistas en video y Problemas Selectos de PreCálculo 39 audio digital, profesores del área de interés, técnicos en el manejo de las nuevas tecnologías e investigadores. Este equipo de trabajo en conjunto construye el guión y la estructura computacional de los contenidos temáticos que se incluyeron, a los que se denominan guionistas y desarrolladores. A los especialistas en los contenidos matemáticos, se les identifica como los guionistas, cuyas funciones son: • analizar los temas a desarrollar, • proponer la secuencia de la presentación, • seleccionar los problemas, ejercicios y ejemplos, • elaborar los instrumentos de evaluación y las gráficas o videos a incluir en la opción multimedia. El guionista tiene la responsabilidad de garantizar que lo tratado en los contenidos, se apoye en fuentes confiables y que tengan un fundamento sólido en teorías actuales del conocimiento. El otro grupo de colaboradores son los especialistas en programación con experiencia en el trabajo de computación, conocidos como los desarrolladores, quienes además de ser capaces de instalar y dar mantenimiento al equipo, realizan las siguientes actividades: • Proponer al guionista la plataforma de trabajo en la que se desarrollará el multimedia, • Interpretar lo propuesto por el guionista y transcribirlo al lenguaje de programación elegido, • Seleccionar las rutas de navegación, la presentación, el diseño gráfico, las formas de interactuar, la elaboración de la ayuda, la generación de las animaciones y la digitalización de video. Problemas Selectos de PreCálculo 40 La computadora y las TIC en la educación Las TIC son un adelanto científico y tecnológico de invaluable riqueza, porque han sido, son y serán precursoras de grandes cambios en todos los sectores integrantes de la sociedad como lo son el industrial y el educativo, por mencionar solo dos. El dispositivo que ha sido elemento sólido en la revolución educativa en esta era electrónica ha sido el computador electrónico, que por sus propiedades y versatilidad, prácticamente se ha integrado a todos los sectores, desde el familiar hasta el científico. Características de la computadora como la velocidad de procesamiento y su capacidad para almacenar información, se han visto incrementadas constantemente en beneficio del usuario, más aún, sus bondades se han visto fortalecidas por la integración de los distintos periféricos que facilitan la tarea del diseño de medios y materiales digitales, como la pizarra electrónica, los monitores de alta resolución, el servicio de internet inalámbrico, el DVD, la memoria USB, los discos duros externos, el bluetooth, las Ipod, las Tablet, entre otros, que propician comunicación síncrona y asíncrona, la elaboración de programas multimedia o de software especializado de matemáticas. Con respecto de la elaboración de software, se han creado sistemas computacionales que abarcan bases de datos, graficadores, simuladores, procesadores de texto y sistemas específicos, que son utilizados de manera exitosa en la: • Empresa: se orientan a tareas como elaborar un simple informe, manipular una base de datos, elaborar un memorándum o controlar procesos industriales; • Comunidad científica: se emplea para reducir el tiempo de cálculo, así como para diseñar, modelar y simular prototipos; • Educación: porque su aplicación y/o utilización se ha reducido Problemas Selectos de PreCálculo 41 a la administración y al apoyo de carreras como informática y ciencias computacionales. En este sentido se pregunta: ¿En qué medida la computadora es un buen apoyo para el proceso docente? Actualmente, las instituciones de nivel superior han implantado diversas acciones para lograr la modernización que exige la época actual, entre ellas: • Actualización docente. • Reacondicionar los laboratorios. • Creación de centros de cómputo. • Actualización y revisión continua del curriculum. • Renovación y acondicionamiento de los centros de información. De las acciones mencionadas, todas se relacionan directa o indirectamente con la computadora. La actualizacióndel personal docente ha incluido cursos sobre computación, dirigidos al uso de tutoriales de paquetes específicos o como una herramienta; • Al reacondicionar los laboratorios se han incluido tutoriales, simuladores, graficadores que requieren de equipo de computo; • La creación de laboratorios de computo se ha dado en todos los niveles del sistema educativo nacional, pero ha tenido más influencia en los niveles medio superior y superior; • Los centros de información (bibliotecas), poco a poco se han automatizado y su modernización comprende desde leer una ficha bibliográfica, consultar información en un CDROM o DVD, hasta adquirir información de bases de datos nacionales e internacionales. En lo que respecta a la actualización curricular en el área de Matemáticas, las instituciones de nivel superior (DGEST y Universidad de Guadalajara) en su más reciente revisión, incluyeron el uso de software en un gran número de asignaturas de las Problemas Selectos de PreCálculo 42 diferentes áreas del conocimiento (Cálculo, Ecuaciones Diferenciales, Algebra Lineal, Probabilidad y Estadística y Métodos Numéricos). Entre los sistemas computacionales comerciales se mencionan el DERIVE, MATHCAD, MATHEMATICA, SPSS, STATHGRAPHICS, CABRI GEOMETRY, MAPLE, AUTOCAD, MATHLAB y software de autoría libre (Villalpando, 2011) como WinPlot y Geogebra. Así pues, de esta invasión de software comercial y libre de matemáticas, se desprenden los cuestionamientos siguientes: • ¿Cómo se ha dado la introducción del computador en la enseñanza y aprendizaje de las matemáticas? • ¿La incursión en el aula fue la novedad? • ¿Fue la modernización? Una de las posibilidades de la incursión masiva de la computadora fue la modernización del sistema educativo nacional, situación que me lleva a otro bloque de preguntas: • ¿Bajo qué bases? • ¿En qué teorías del conocimiento se ha fundamentado su incursión? • ¿Qué método de enseñanza es el adecuado? • ¿Cuáles son las condiciones para introducir el software de matemáticas en el aula? Se sabe de los problemas ancestrales de la enseñanza y el aprendizaje de las matemáticas en todos los niveles, en los diversos temas, como el lenguaje aritmético y algebraico, el concepto de función, de límite, de derivada e integral. Ahora, aunado a esto, se introducen las TIC en el aula, sin importar la forma en cómo se empleará y cuáles son los objetivos a lograr. Problemas Selectos de PreCálculo 43 El hecho de que los actores de la enseñanza y aprendizaje de las matemáticas, eviten planificar cómo introducir el computador en el aula es preocupante, porque grupos especialistas en el área relacionada con la docencia e investigación de la matemática educativa (educación matemática o enseñanza de las matemáticas, o didáctica de las Matemáticas), sugieren que la introducción de las TIC en el aula no sea arbitraria y sin planificar. Uno de estos grupos especialistas es el Grupo Internacional de Psicología de Educación Matemática (PME). El PME es un grupo de investigadores, fundado en 1976 en el Congreso Internacional sobre Educación Matemática (ICME3) en Karlsruhe, Alemania, cuyos objetivos de la organización son promover: • Contactos internacionales y el intercambio de información científica en el campo de la educación matemática; • Estimular la investigación interdisciplinaria en la zona mencionada; • Una comprensión más profunda y más correcta de la psicología y otros aspectos de la enseñanza y el aprendizaje de matemáticas y las consecuencias de los mismos. En el PME se da la bienvenida a todos los que están interesados en cómo los estudiantes aprenden matemáticas, cómo los instructores enseñan las matemáticas y cómo los matemáticos, profesores y estudiantes hacen matemáticas. La creación de la PME y las reuniones periódicas anuales, se han convertido en un foro en el que trabajos referentes a la educación matemática se presentan. Inicialmente las áreas de matemáticas que se incluyeron en la PME fueron los números, las fracciones, la geometría, las operaciones aritméticas, el uso de símbolos y los ambientes computacionales. Posteriormente, las líneas de investigación en Problemas Selectos de PreCálculo 44 educación matemática se han extendido a conceptos de matemática avanzada como lo son funciones, límites, continuidad, el problema del infinito, derivación, integración, ecuaciones diferenciales y probabilidad y estadística. El avance de las investigaciones en los distintos campos de la educación matemática, ha sido fructífera y continuamente se dan a conocer investigaciones realizadas en diversos temas, diferentes niveles, en ambientes distintos y con variadas metodologías, con resultados diferentes por ser distintos los objetivos, las hipótesis y los contextos, pero las conclusiones de las investigaciones no se contraponen unas a otras, por el contrario, cada día el campo de la Educación Matemática se ha visto enriquecida con los productos de tales estudios. Ejemplo de esto, son los diversos términos que son propios ya de este campo de reciente creación: imagen conceptual y definición del concepto, campo conceptual, intuiciones primarias y secundarias, visualización y semiótica, entre otros. El estudio de diversos temas bajo ambientes computacionales, ha sido una de las líneas que ha captado el interés por parte de los investigadores. Los resultados obtenidos en algunas ocasiones son alentadores y en otras simplemente irrelevantes, lo que se interpreta que la enseñanza y el aprendizaje de las matemáticas bajo ambientes con las TIC tienen problemas en su fundamentación y estructura; entendiendo fundamentación, como el conjunto de objetivos bien definidos sobre cómo resolver los problemas generados en un determinado tema de matemáticas, y estructura como la metodología que se sigue para la solución del problema. Esta situación ha propiciado que el uso de la computadora en la enseñanza y el aprendizaje de la matemática, en todos los niveles de instrucción, se consolide como una línea de investigación, con tendencias a generar estrategias que permitan evaluar, hasta que punto un ambiente de aprendizaje apoyado con las TIC mejora el conocimiento matemático, porque como afirma Fischben, "el uso de Problemas Selectos de PreCálculo 45 la computadora en el proceso instruccional tiene limitaciones. Si estas no son entendidas, la computadora representa un problema real. Desafortunadamente, y me gustaría enfatizar este punto especialmente, somos testigos hoy en día de la penetración de la computadora en todos los niveles de instrucción, sin una seria investigación básica y sin un intento sistemático para evaluar sus efectos didácticos y psicológicos". Ya desde desde finales del siglo XX, John G. Kemeny (1986) en su artículo "Software for the classroom " sugiere cómo se usar la computadora en la educación: 1. Que el profesor utilice los paquetes comerciales adecuando los objetivos del curso en cuestión. Esto trae como consecuencia que el profesor en su labor docente genere estrategias como: a) Explorar el potencial del paquete. b) Determinar la viabilidad de su posible uso. c) Estructurar la clase por medio de la computadora y algún dispositivo de las TIC. d) Llevar a cabo la experimentación. e) Medir si la computadora mejora el proceso de enseñanza y aprendizaje. 2. Que el profesor en conjunto con los estudiantes elabore los programas que se requieren, orientándolos a cubrir los objetivos del curso. Elegir esta estrategia trae varias situaciones paralelas como: a) Competir con una compañía que dedica tiempo y recursos financieros y para elaborar un sistema computacional. b) El tiempo que tiene asignado el curso, no permite a los estudiantes y al profesor elaborar sus programas, debido en gran parte a que generalmente los contenidos son amplios y es poco el tiempo para cubrirlos.Problemas Selectos de PreCálculo 46 c) Los lenguajes de programación están en continua revisión y actualización, lo que ocasiona que en un tiempo relativamente corto, nuevas versiones salen al mercado, lo que obliga al usuario a permanecer en constante actualización de programación e incluso se llega a la necesidad de adquirir nuevo equipo donde se pueda ejecutar el lenguaje. Por otra parte, esta carrera de nuevas versiones de lenguajes de programación vs. actualización ocasiona problemas a los profesores y a los alumnos sobre sí el curso en cuestión es de programación o de Matemáticas. 3. Otra de las formas en la que el computador se ha introducido en el aula, es la elección de un libro de texto que contemple software. En este caso se corre el riesgo de que el texto no cubra el curso ni los objetivos en su totalidad, debido a que cada institución elabora el curriculum de las carreras ofertadas, selecciona los contenidos de sus cursos para su contexto, de tal forma que el tratar de adecuar necesidades y objetivos a un texto determinado puede ser contraproducente debido a que la bibliografía se actualiza continuamente y nuevos textos salen al mercado. La tendencia es que el profesor use las TIC para fortalecer propuestas didácticas y que el alumno adquiera conocimiento en el contenido seleccionado, en particular para este proyecto, temas selectos de precálculo, en donde su participación sea la relevante, comparada con la del profesor, inclusive, en las actividades extraclase planteadas consulte, solucione los ejercicios, intente demostraciones y que se examine por medio de un generador aleatorio de exámenes. Con la propuesta se pretende que: • el alumno sea responsable (situación que debido a la sociedad y a la época actual es difícil de lograr), y que deje el papel estático que asume en sus responsabilidades, a cambio de apropiarse del papel dinámico que se requiere. Problemas Selectos de PreCálculo 47 • los profesores que imparten la asignatura propicien el trabajo en equipo, con la finalidad de estructurar el programa, las actividades para aprendizaje y la información de consulta, en suma, dejar de lado la improvisación. • la institución en su papel de formadora de gente preparada, construir centros de cómputo acondicionados para dar el servicio que requiere la asignatura, lo que es difícil pero no imposible. Por otra parte, el software que se elabore para cursar determinada asignatura, se organizará de acuerdo a los objetivos y normas establecidas en las instituciones y al menos tendrá las siguientes características, de acuerdo al concepto de interacción de los sistemas computacionales: • el software permitirá la interacción del alumno con la computadora. • cada tema deberá estar explicado en varias pantallas, con sus gráficas, ayudas y ejemplos, al menos. • en cada lección que tome el estudiante, el software tendrá una sección para preguntas y consultas de dudas. • en cada tema el alumno se examinará y se le negará el acceso al siguiente nivel siguiente si no acredita su examen parcial. • el alumno solicitará al profesor el permiso para acreditar la asignatura de manera virtual. Los involucrados en el uso de las TIC en la enseñanza de las matemáticas se dan cuenta de que conforme pasa el tiempo, que la tecnología informática avanza a pasos agigantados, por ejemplo, las nuevas calculadoras del mercado, disponen de dispositivos electrónicos conocidos como sensores, que trabajan en tiempo real y muestran las gráficas y los datos en pantalla, situación que a finales del siglo XX parecería nunca se podría visualizar. Problemas Selectos de PreCálculo 48 Esta situación es motivo de preocupación para los que están inmersos en el campo de la educación, y que hace necesario plantear y replantear continuamente las estrategias sobre cómo usar las TIC en la enseñanza y aprendizaje de las matemáticas, que para concluir cito la frase de A. Kemeny "si no usas la computadora en el salón de clases, privas a tus estudiantes de una maravillosa herramienta pedagógica y no los preparas para el mundo real", que se podría sustituir por la frase “si no usas las TIC en el aula, privas a tus estudiantes de maravillosas herramientas didácticas y no los preparas para el mundo real”. Bajo el marco descrito, el interés por usar la computadora y las TIC en el aula es una realidad, situación que no se puede generalizar en todas las instituciones, pero que en el curso de inducción se ha incluido el software WinPlot, el video digital explicativo integrado en el DVD, con la finalidad de aprovechar las bondades, pero la experiencia indica que con el paso del tiempo, la inercia de las instituciones, los grupos numerosos que atienden y la deficiente capacitación y actualización del docente, que entre otras situaciones, hace difícil que los profesores se transformen en el investigador que requiere el sistema educativo nacional, en particular, en el proceso enseñanza de las aprendizaje de las matemáticas en ambientes de aprendizaje soportados con la computadora y las TIC. Aprendizaje Basado en problemas (ABP) El ABP es un enfoque didáctico basado en el principio de usar problemas de la vida cotidiana, de corte abierto o cerrado, como punto de partida para la adquisición, integración y transferencia de nuevos conocimientos, en el que sugiere que los alumnos trabajan en grupo colaborativo. La solución de problemas ha ocupado un lugar importante en el desarrollo de la matemática. En las últimas décadas, esta actividad ha sido considerada como elemento central en la enseñanza de los Problemas Selectos de PreCálculo 49 curso de matemáticas a todos los niveles educativos, porque se considera un elemento preponderante para complementar el trabajo algorítmico que se ha realizado por años en el aula, donde el devenir diario es, por ejemplo, factoriza la expresión 2 3 2x x+ + o simplifica la fracción 2 3 2 2 x x x + + + , ejercicios en el que se sobrepone el algoritmo sobre los acercamientos analítico, gráfico o numérico. El interés por incluir la resolución de problemas en la enseñanza y aprendizaje de las matemáticas no es reciente, ya que en la National Council Teacher of Mathematics (NCTM) los sugiere y las universidades americanas lo integraron a sus currículos, al igual que en otros países del mundo, los contenidos de la currícula de matemáticas en los diversos niveles educativos, están planteados con el enfoque en la solución de problemas. Puig y Cerdán (1996) señalan que se tiene conocimiento de diversos problemas alrededor del año 3000 a. c., en la tablillas elaboradas por la cultura babilónica, en los que se pone énfasis en el intento de comprender la naturaleza de los procesos que se ponen en juego, situación que se busca generar en los alumnos, que se involucren en el desarrollo de alguna actividad matemática relacionada con su contexto. Ya Comenius (1592-1670), señalaba que la función del profesor es diseñar actividades para enseñar y que el alumno es aprender, pero no de manera arbitraria, sino de una forma organizada, metodológica, porque como se comenta, les daba a los alumnos un dibujo donde mostraba una situación, y les decía: “mañana traigan lo que ven por escrito en alemán, checo y latín. Pero, —decían los alumnos — no sabemos ninguna gramática y la repuesta de Comenius era: ese es problema de ustedes, tienen que ir a buscarla y aplicarla”. Problemas Selectos de PreCálculo 50 El ABP se desarrolló con el objetivo de mejorar la calidad de la educación médica, al cambiar la orientación de un currículum que se basaba en una colección de temas y exposiciones del maestro, a uno más integrado y organizado, sustentado en problemas de la vida cotidiana y donde concurren las diferentes áreas del conocimiento que se ponen en juego para dar solución al problema. El ABP en la actualidad es utilizado en la educación superior
Compartir