lunes, 9 de junio de 2014

Geometria y su didactica para maestros

I.              RESUMEN:

La geometría y sus aplicaciones trata de naturaleza de los objetos geométricos, de las aplicaciones de la geometría, de las situaciones introductorias de los componentes elementales de las figuras geométricas que incluye los puntos, rectas, planos y espacio, los segmentos y ángulos y de las curvas y polígonos en el plano que incluye las curvas y regiones, las curvas poligonales y polígonos, los triángulos y su clasificación que incluye las definiciones y propiedades, clasificación de triángulos, elementos notables de un triángulo, construcción de triángulos, los cuadriláteros y su clasificación que incluye la situación introductoria: clasificación de los cuadriláteros, descripciones y propiedades de los cuadriláteros.

II.            UNIVERSO VOCABULAR:

La geometría, Objetos geométricos, Construcción de triángulos

III.           FUNDAMENTACION:

·         Naturaleza de los objetos geométricos:

El “lenguaje” geométrico tiene su origen en nuestra necesidad de describir el mundo de las formas de los cuerpos perceptibles que nos rodean, su tamaño y posición en el espacio.

Cuando pedimos a un niño que entre una colección de paralelogramos identifique los rectángulos, no le exigimos que discrimine la forma perceptible de los rectángulos de entre las restantes figuras, sino que sea capaz de aplicar los convenios que hemos establecido para el uso de la palabra ‘rectángulo’. Siendo un poco exigentes, incluso podemos criticar la pertinencia de esa tarea, ya que visualmente es imposible saber si un romboide cuyos ángulos miden 89º (y 91º) debemos considerarlo o no como un rectángulo. La respuesta correcta que un niño debería dar sería algo así como, “si estos ángulos de estas figuras son efectivamente rectos, entonces decimos que son rectángulos”; también debería incluir los cuadrados entre los rectángulos.

La Geometría estudia las formas de las figuras y los cuerpos geométricos. En la vida cotidiana encontramos modelos y ejemplificaciones físicas de esos objetos ideales de los que se ocupa la Geometría, siendo muchas y variadas las aplicaciones de esta parte de las matemáticas.

·         Puntos, rectas, planos y espacio

En el cuadro adjunto hemos escrito las letras A, B, P, Q a la derecha de una diminuta marca redondeada. Decimos que dichas marcas son puntos. Igualmente diríamos que se trata de puntos si en lugar de usar una impresora láser para hacer la impresión usáramos un lápiz con una punta gruesa, o un lápiz imaginario que dibuja puntos tan finos que sean prácticamente imperceptibles.

·         Segmentos y ángulos

Un segmento se puede definir también como la intersección de dos semirectas contenidas en una misma recta. Los segmentos pueden ser abiertos o cerrados según que en las semirectas se consideren incluidos o no los extremos.

Un ángulo se puede considerar como la intersección de dos semiplanos cerrados, obtenidos a partir de dos rectas incidentes. Ambas semi rectas son los lados del ángulo y el punto de concurrencia es el vértice. También se usa la palabra ángulo para designar a la figura geométrica formada solamente por el conjunto de los lados y el vértice. La figura siguiente representa el ángulo formado por las semirectas AB y AC; se suele designar como ángulo.

·         Curvas y regiones

Una curva plana se puede describir de manera intuitiva e informal como el conjunto de puntos que un lápiz traza al ser desplazado por el plano sin ser levantado. Si el lápiz nunca pasa dos veces por un mismo punto se dice que la curva es simple. Si el lápiz se levanta en el mismo punto en que comenzó a trazar se dice que la curva es cerrada. . Si el único punto por el que el lápiz pasa dos veces es el del comienzo y final del trazado se dirá que la curva es cerrada y simple. Se requiere que las curvas tengan un punto inicial y otro final, por lo que las rectas, semirecta y ángulos no son curvas.

·         Curvas poligonales y polígonos

Una curva simple que está formada por segmentos unidos por sus extremos se dice que es una curva poligonal. Si dicha curva es cerrada se dice que es un polígono: a los segmentos que la forman se llaman lados y a los extremos de esos segmentos, vértices. Si todos los lados de un polígono son iguales se dice que es regular.

·         Los triángulos

Es un polígono de tres lados, es decir, una porción de plano limitada por tres segmentos unidos, dos a dos, por sus extremos. Los tres segmentos que limitan el triángulo se denominan lados, y los extremos de los lados, vértices.
En un triángulo se consideran dos tipos de ángulos: interior (formado por dos lados) y exterior (formado por un lado y la prolongación de otro).

·         Los cuadriláteros

Después de los triángulos, los polígonos más sencillos, por tener menor número de lados, son los cuadriláteros. Todos conocemos dibujos de diversos tipos de cuadriláteros (cuadrados, rectángulos, rombos, etc.) pero realizar clasificaciones de estos objetos geométricos no solo ayuda a entender mejor sus propiedades sino a establecer relaciones entre ellos. Para clasificar hay que estudiar las características comunes que tienen estas figuras, lo que dependerá a su vez de los criterios o variables que observemos:

- Paralelismo de lados
- Igualdad de lados
- Igualdad de ángulos
- Número de ángulos rectos
- Posición relativa de las diagonales
- Concavidad y convexidad

IV.          JUICIO CRITICO:

Debemos tener claro que cuando hablamos de “figuras o formas geométricas” no nos referimos a ninguna clase de objetos perceptibles, aunque ciertamente los dibujos, imágenes y materializaciones concretas son, al menos en los primeros niveles del aprendizaje, la razón de ser del lenguaje geométrico y el apoyo intuitivo para la formulación de conjeturas sobre las relaciones entre las entidades y propiedades geométricas.



V.           REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS:

SESION GRUPAL:“INTERPRETAMOS RELACIONES ENTRE FORMAS DE FIGURAS GEOMÈTRICAS”

      I.        SECUENCIA CURRICULAR- DIDÁCTICA

1.1.        Denominación:

“INTERPRETAMOS RELACIONES ENTRE FORMAS  DE  FIGURAS
GEOMÈTRICAS”


1.2.        Justificación:


Mediante el presente diseño didáctico de Enseñanza – Aprendizaje de la geometría tiene como punto de partida las experiencias, vivencias y saberes previos de los niños; con el propósito de interpretar las relaciones entre las formas de figuras geométricas desarrollando las siguientes habilidades:Observar, manipular, comparar, relacionar e interpretar. Para los logros de esta actividad utilizaremos el método inductivo: observación, análisis, comparación, abstracción y conclusión. Según los niveles  planteados por  Van Hiele.

      I.        FUNDAMENTOS TEÓRICOS CIENTÍFICOS

1.1.        TEORIAS

1.1.1.      Fundamento Didáctico:

·         Nivel 0: VISUALIZACIÓN:
-Reconoce las figuras y las nombra basándose en las características globales que tienen.
-La apariencia es un factor dominante.
-Percibe los objetos en su totalidad y como unidades.
-No reconoce explícitamente los componentes y propiedades de los objetos.
·         Nivel 1: ANÁLISIS: (o descripción):
- Describe los objetos por su aspecto físico y los clasifica  (semejanza y diferencias)
- Percibe los objetos como formados por partes y dotados de propiedades (no identifica las relaciones entre ellas)
- Describe los objetos de manera informal mediante el reconocimiento de sus componentes y propiedades sin las restricciones del objeto.

·         Nivel 2: DEDUCCIÓN INFORMAL:
-Desarrollan relaciones entre estas propiedades.
-Argumentos lógicos sobre las propiedades.
-Deduce nuevas relaciones entre componentes o nuevas propiedades de manera informal a partir de la experimentación.
-Las demostraciones pueden ser más de tipo intuitivo que rigurosamente deductivas.
·         Nivel 3: DEDUCCIÓN:
- Examinan algo más que las propiedades de la forma.
- Cuestionan los teoremas, definiciones y postulados.
- Es capaz de realizar razonamientos lógicos formales.
- Comprende la estructura axiomática de las matemáticas.
- Acepta la posibilidad de llegar al mismo resultado desde distintas premisas.
Un estudiante puede demostrar que los diagonales de un cuadrado son iguales siguiendo un razonamiento deductivo. Godino, Juan. D. y Ruíz, Francisco. (2002)
1.1.2.      Fundamentos Psicológicos
Desarrollo cognitivo y progresión en el aprendizaje

Teoría del desarrollo de los conceptos espaciales en el niño

Las primeras interacciones del niño pequeño con su entorno, previas al desarrollo del lenguaje, se basan casi totalmente en experiencias espaciales, muy en particular a través de los sentidos de la vista y el tacto. Más tarde se desarrolla el lenguaje y adquiere significado en el seno y en el contexto del entorno físico.
Piaget, como resultado de sus numerosos experimentos propuso una teoría del desarrollo de los conceptos espaciales en el niño. Distingue entre percepción, que define como el “conocimiento de objetos resultante del contacto directo con ellos”, y representación(o imagen mental), que “comporta la evocación de objetos en ausencia de ellos”.

Las capacidades de percepción del niño se desarrollan hasta la edad de dos años (estadio sensorio-motor), mientras que la capacidad de reconstrucción de imágenes espaciales comienza hacia la edad de dos años, y en la mayoría de los casos es perfeccionada desde los siete años en adelante en el niño medio (el período de operaciones concretas). Mientras que los test de “percepción” pueden fundarse en la capacidad de discriminación entre diferentes objetos presentados visualmente, los test de “representación” (imaginería mental) de que se vale Piaget se fundan en la capacidad para identificar formas al tacto y en la capacidad para reproducir formas mediante palillos o dibujos.En cada uno de estos estadios de desarrollo, Piaget distingue, además, una progresiva diferenciación de propiedades geométricas, partiendo de aquellas propiedades que él llama topológicas, o sea, propiedades globales independientes de la forma o el tamaño, como son las siguientes:
§  cercanía (“proximidad”); por ejemplo, dibujar un hombre con los ojos juntos, aun cuando éstos puedan haber sido situados por debajo de la boca;
§  separación; por ejemplo, no traslapar la cabeza y el cuerpo;
§  ordenación; por ejemplo, dibujar la nariz entre los ojos y la boca;
§  cerramiento, como dibujar los ojos dentro de la boca;
§  continuidad, como hacer que los brazos formen un continuo con el tronco y no con la cabeza.
El segundo grupo de propiedades que según Piaget distinguen los niños son las que denomina propiedades proyectivas, que suponen la capacidad del niño para predecir qué aspecto presentará un objeto al ser visto desde diversos ángulos. Por ejemplo, los niños pequeños pueden querer dibujar una cara de perfil y seguir, sin embargo, poniendo dos ojos en ella; o pueden no ser capaces de darse cuenta de que al mirar un lápiz desde un extremo se verá un círculo.La “rectitud” es una propiedad proyectiva, dado que las líneas rectas siguen mostrando aspecto rectilíneo cualquiera que sea el punto de vista desde el que se las observe.

El tercer grupo de propiedades geométricas son las euclídeas, esto es, las relativas a tamaños, distancias y direcciones, que conducen por lo tanto a la medición de longitudes, ángulos, áreas, etc. Se pueden distinguir, por ejemplo, un trapecio y un rectángulo basándose en los ángulos y en las longitudes de los lados. (Desde el punto de vista proyectivo, ambas figuras son equivalentes, ya que el tablero de una mesa rectangular ofrece aspecto de trapecio visto desde ciertos ángulos). Los niños pueden en este estadio reproducir la posición exacta de un punto en una página, o una figura geométrica. Godino, Juan. D. &Ruíz, Francisco. (2002).

1.1.3.      Fundamentos Disciplinarios

La Geometría es la matemática del espacio, se aplica en la realidad (en la vida cotidiana, la arquitectura, la pintura, la escultura, la astronomía, los deportes, la carpintería, la herrería, etc.). Permite desarrollar en los alumnos su percepción del espacio, su capacidad de visualización y abstracción, su habilidad para elaborar conjeturas acerca de las relaciones geométricas en una figura o entre varias. Se enseña Geometría para desarrollar estrategias de pensamiento, para descubrir las propias posibilidades creativas y aprender una materia interesante y útil; ya que permite fomentar la sensibilidad hacia lo bello y trabajar matemáticas experimentalmente, agudizando la visión del mundo que nos rodea.
Por lo tanto es importante crear espacios de aprendizaje en el aula, donde los estudiantes puedan construir significados para aprender matemática desde situaciones de la  vida real en diversos contextos partiendo de una situación problemática que les interese a los niños y de esa manera  comprender el problema para resolverlo.López, E. O. y García, P. S. (2008).
1.1.4.      Teorías curriculares
La matemática forma parte del pensamiento humano y se va estructurando desde los primeros años de vida en forma gradual y sistemática, a través de las interacciones cotidianas. Los niños identifican formas geométricas en su entorno inmediato, utilizando el conocimiento de sus elementos, propiedades y relaciones entre las mismas para incrementar su comprensión de dicho entorno y desarrollar nuevas posibilidades de acción en el mismo.
La finalidad  de las matemáticas en educación primaria es construir los fundamentos de razonamiento Lógico-Matemático en los niños y niñas de esta etapa, y no únicamente la enseñanza del lenguaje Simbólico-Matemático. Diseño Curricular Nacional (2008).

1.2.        RESUMEN TEÓRICO CIENTÍFICO

CLASIFICACIÓN DE LAS FORMAS
Existen muchas clases de formas, se pueden establecer diferentes clasificaciones según:
1. Origen:
·                    Naturales: Son las que provienen de la propia naturaleza.
·                    Artificiales: Son las que han sido creadas por el ser humano.
2. Naturaleza:
·                    Geométricas: Son las que se organizan a partir de un orden matemático.
·                    Orgánicas: Tienen un perfil y una superficie interior irregulares.
3. Configuración:
·                    Bidimensionales: Tienen dos dimensiones, como las hojas de papel.
·                    Tridimensionales: Tienen tres dimensiones, por ejemplo una pelota.
4. Apariencia:
·                    Simple: formada por pocos elementos.
·                    Compuesta: son formas más complejas, constituidas por varios elementos, como la mano mecánica de un robot.

CUALIDADES DE LAS FORMAS
Todo lo que vemos tiene una forma que lo caracteriza. La forma como apariencia lleva implícita una serie de atributos que nos permiten distinguirlas unas de otras.
·                    Configuración: Se refiere a la estructura de la forma, ésta puede ser plana (bidimensional) o con volumen (tridimensional).
·                    Tamaño o proporción: Éste se establece por comparación con las formas que la rodean siendo el contexto un factor determinante.
·                    Materia: Composición física de la forma que la determinan y condicionan, la iluminación, peso, color, etc.
·                    Posición y situación o localización: Hace referencia a su colocación y ubicación de la forma ante el observador. Influyendo tanto el punto de vista escogido como las características fisiológicas y culturales de observador.

RECURSOS PARA REPRESENTAR FORMAS
Tenemos diferentes recursos para representar las formas y la elección de uno u otro dependerá unas veces de nuestro propio gusto, y otras del mensaje que queramos comunicar.
Los recursos básicos son:
·                    Silueta: Es la representación de una forma mediante un solo color.
·                    Contorno: Es la línea que bordea el perfil de una figura. En el mundo real las formas no tienen contorno, por ello al elegir este recurso nos alejamos de una representación fiel a la realidad.
·                    Dintorno: Llamamos dintorno a todas las líneas, los colores y las texturas que configuran la superficie de una forma. Se elige este recurso cuando se quieren describir formas detalladamente, destacando el interior de la figura con respecto a su perfil.

LAS FORMAS BIDIMENSIONALES
Toda forma bidimensional se desarrolla en dos direcciones, y aunque su apariencia pueda dar lugar a efectos contrarios, carece de profundidad. La forma bidimensional por excelencia es el plano. Pueden adquirir diversas posiciones dando lugar a la apariencia visual de volumen.

LAS FORMAS TRIDIMENSIONALES
Atributos formales
Las formas tridimensionales se desarrollan en el espacio, ya no en el plano, siendo ésta su primera y principal diferencia en el sentido perceptual, con relación a las planas.
Se pueden observar desde varios puntos de vista.El espectador se ve obligado a moverse en torno a las que tienen volumen para recoger toda la información que poseen.El concepto de contorno, que en las formas bidimensionales es fijo, en éstas adquiere unas características absolutamente distintas, por ofrecer variadas apariencias.

EXPRESIVIDAD DE LAS FORMAS
Desde la infancia poseemos la capacidad de comunicarnos a través del lenguaje visual. Éste va cambiando con la edad, las experiencias personales y el enriquecimiento cultural. La fantasía es una facultad que poseemos que nos permite modificar las imágenes de la realidad o bien inventar imágenes nuevas.
Recursos expresivos
Además de la calidad del trazo, existen otros recursos expresivos que se utilizan en la composición de las formas para generar distintas sensaciones visuales.
Las formas geométricas producen una sensación visual de orden y serenidad.
Las formas cerradas también producen esa sensación, y si las combinamos la acentuamos.


Las formas orgánicas producen sensación de movimiento.
Las formas abiertas también producen esa sensación, y si las combinamos la acentuamos.

LA PROPORCIÓN EN LAS FORMAS
La proporción se puede definir como la relación de correspondencia entre las partes con un todo o entre dichas partes.
La proporción está ligada al concepto de correspondencia donde intervienen tanto las medidas y tamaños como las relaciones y comparaciones de las dimensiones.
Perceptualmente la buena proporción se identifica con la sencillez y la armonía.
Relaciones proporcionales:
ü    Igualdad: Dos figuras son iguales cuando además de corresponder en forma lo hacen en tamaño.
ü    Simetría: Dos figuras son simétricas cuando no cambia de tamaño sino su orientación.
ü    Semejanza: Dos figuras son semejantes cuando mantienen la forma (mismos ángulos) pero varía el tamaño.

SESION "APRENDEMOS A MEDIR ANGULOS"

I.        SECUENCIA CURRICULAR           

2.1 Denominación                          : “Aprendemos a medir ángulos

2.2 Justificación

El presente diseño didáctico se realiza con la finalidad de lograr que los alumnos de 6º “A” desarrollen la capacidad de medir ángulos utilizando instrumentos de medición, aplicando el método de Polya para lograr desarrollar las capacidades de:
·         Observa
·         Representa
·         Interpreta

  • Medir 

I.        FUNDAMENTACIÓN TEÓRICO-CIENTÍFICO


3.1 Fundamentación curricular

3.1.2 Teorías curriculares
La matemática forma parte del pensamiento humano y se va estructurando desde los primeros años de vida en forma gradual y sistemática, a través de las interacciones cotidianas. Los niños observan y exploran su entorno inmediato y los objetos que lo configuran, estableciendo relaciones entre ellos cuando realizan actividades concretas de diferentes maneras: utilizando materiales, participando en juegos didácticos y en actividades productivas familiares, elaborando esquemas, gráficos, dibujos, entre otros.
La finalidad  de las matemáticas en educación primaria es construir los fundamentos de razonamiento Lógico-Matemático en los niños y niñas de esta etapa, y no únicamente la enseñanza del lenguaje Simbólico-Matemático. Sólo así podrá la educación matemática cumplir sus funciones formativas (desarrollando las capacidades de razonamiento y abstracción); instrumental (permitiendo posteriores aprendizajes tanto en el área de matemática como en otras áreas), y funcional (posibilitando la comprensión y resolución de problemas de la vida cotidiana). Diseño Curricular Nacional (2008).
3.1.2. Fundamento Pedagógico:
TEORIA DE PIAGET
EL APRENDIZAJE DE LAS MATEMATICAS SEGÚN LAS ETAPAS O ESTADIOS DE PIAGET

PERIODO DE OPERACIONES CONCRETAS  
Operaciones concretas complejas espacio temporales (10-12 años)
Operaciones físicas: nociones de conservación (sustancia, peso, volumen)
Operaciones espaciales: espacio que ocupan los objetos y su desplazamiento (topológicas, proyectivas euclidianas, métricas
Operaciones temporales y cinéticas: orden de sucesión de los objetos en el espacio

PERIODO DE OPERACIONES FORMALES
Génesis de operaciones formales (12-14años)
Comienza con un periodo de preparación y estructuración de las operaciones formales, de transición entre el pensamiento concreto y el formal
Clasificar clasificaciones, seriar seriaciones hasta la combinatoria.
Se accede al grupo de las  cuatro transformaciones o INRC, (identidad, negación, reciprocidad, correlatividad.)

3.1.3. Fundamento Didáctico:
El método de George Pólya (1945)
Contempla cuatro fases principales para resolver un problema:

1. comprensión del problema:
Para poder resolver un problema primero hay que comprenderlo. Se debe leer con mucho cuidado y explorar hasta entender las relaciones dadas en la información proporcionada. Para eso, se puede responder a preguntas como:
- ¿Qué dice el problema? ¿Qué pide?
- ¿Cuáles son los datos y las condiciones del problema?
- ¿Es posible hacer una figura, un esquema o un diagrama?
- ¿Es posible estimar la respuesta?

2. Elaborar un plan.
En este paso se busca encontrar conexiones entre los datos y la incógnita o lo desconocido, relacionando los datos del problema. Se debe elaborar un plan o estrategia para resolver el problema. Una estrategia se define como un artificio ingenioso que conduce a un final. Hay que elegir las operaciones e indicar la secuencia en que se debe realizarlas. Estimar la respuesta. Algunas preguntas que se pueden responder en este paso son:
- ¿Recuerda algún problema parecido a este que pueda ayudarle a resolverlo?
- ¿Puede enunciar el problema de otro modo? Escoger un lenguaje adecuado, una notación apropiada.
- ¿Usó todos los datos?, ¿usó todas las condiciones?, ¿ha tomado en cuenta todos los conceptos esenciales incluidos en el problema?
- ¿Se puede resolver este problema por partes?
- Intente organizar los datos en tablas o gráficos.
- ¿Hay diferentes caminos para resolver este problema?
- ¿Cuál es su plan para resolver el problema?

3. Ejecutar el plan.
Se ejecuta el plan elaborado resolviendo las operaciones en el orden establecido, verificando paso a paso si los resultados están correctos. Se aplican también todas las estrategias pensadas, completando –si se requiere– los diagramas, tablas o gráficos para obtener varias formas de resolver el problema. Si no se tiene éxito se vuelve a empezar. Suele suceder que un comienzo fresco o una nueva estrategia conducen al éxito. Según Dante2, “El énfasis que debe ser dado aquí es a la habilidad del estudiante en ejecutar el plan trazado y no a los cálculos en sí. Hay una tendencia muy fuerte (que debemos evitar) de reducir todo el proceso de resolución de problemas a los simples cálculos que llevan a las respuestas correctas”.

4. Hacer la verificación.
En el paso de revisión o verificación se hace el análisis de la solución obtenida, no sólo en cuanto a la corrección del resultado sino también con relación a la posibilidad de usar otras estrategias diferentes de la seguida, para llegar a la solución. Se verifica la respuesta en el contexto del problema original.
En esta fase también se puede hacer la generalización del problema o la formulación de otros nuevos a partir de él. Algunas preguntas que se pueden responder en este paso son:
- ¿Su respuesta tiene sentido?
- ¿Está de acuerdo con la información del problema?
- ¿Hay otro modo de resolver el problema?
- ¿Se puede utilizar el resultado o el procedimiento que ha empleado para resolver problemas semejantes?
- ¿Se puede generalizar?

3.1.4 Fundamento Psicológico:
Teoría de Piaget:
Operacional formal (11 años en adelante):
Es capaz de resolver problemas abstractos en forma lógica. Su pensamiento se vuelve más científico. Desarrolla intereses por aspectos sociales y por la identidad.
"La operaciones formales se caracterizan por la posibilidad de razonar sobre hipótesis distinguiendo la necesidad de conexiones debidas a la forma y a la verdad de los contenidos”. (Piaget, p. 49 Epistemología genética). "En efecto, el primer carácter de las operaciones formales es el de poder realizarse sobre hipótesis y no sólo sobre objetos; ésta es la novedad fundamental cuya aparición todos los autores han señalado la edad de los 11 años” (p.58).
La novedad fundamental en este último período del desarrollo de la inteligencia como señala Piaget, es la capacidad para trabajar con hipótesis, supuestos que no están en la realidad concreta.
Las hipótesis dice Piaget no son objetos son proposiciones, su veracidad es interproposicional y el pensamiento deductivo que permite sacar conclusiones de las hipótesis es interproposicional. Operar sobre operaciones, esta capacidad de formar operaciones sobre operaciones es lo que permite que el conocimiento  se libere de lo real, de lo concreto, de los objetos y pueda trabajar con pensamientos que abren una vía de posibilidades combinatorias infinitas.