Reasoning by contradiction in dynamic geometry

Resumen basado en el de la publicación

An algorithm for automatic checking of exercises in a dynamic geometry system: iGeom

One of the key issues in e-learning environments is the possibility of creating and evaluating exercises. However, the lack of tools supporting the authoring and automatic checking of exercises for specifics topics (e.g., geometry) drastically reduces advantages in the use of e-learning environments on a larger scale, as usually happens in Brazil. This paper describes an algorithm, and a tool based on it, designed for the authoring and automatic checking of geometry exercises. The algorithm dynamically compares the distances between the geometric objects of the student`s solution and the template`s solution, provided by the author of the exercise. Each solution is a geometric construction which is considered a function receiving geometric objects (input) and returning other geometric objects (output). Thus, for a given problem, if we know one function (construction) that solves the problem, we can compare it to any other function to check whether they are equivalent or not. Two functions are equivalent if, and only if, they have the same output when the same input is applied. If the student`s solution is equivalent to the template`s solution, then we consider the student`s solution as a correct solution. Our software utility provides both authoring and checking tools to work directly on the Internet, together with learning management systems. These tools are implemented using the dynamic geometry software, iGeom, which has been used in a geometry course since 2004 and has a successful track record in the classroom. Empowered with these new features, iGeom simplifies teachers` tasks, solves non-trivial problems in student solutions and helps to increase student motivation by providing feedback in real time. (c) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Cálculo no ensino médio: uma proposta para o ensino de derivada na primeira série

Este trabalho traz uma proposta de atividades, a serem desenvolvidas em sala de aula, com o objetivo de introduzir o conceito de derivadas para os alunos da primeira série do Ensino Médio. Antes das atividades, estão presentes algumas breves pesquisas. O histórico da presença de tópicos do Cálculo Diferencial e Integral no Ensino Médio no Brasil, assim como a análise de alguns livros didáticos, serve para mostrar como o assunto já foi e está sendo tratado no país. Também são exibidos aspectos sobre o Ensino Médio na Alemanha e nos Estados Unidos, países onde o cálculo está presente na Escola Secundária, embora de formas bastante diferentes. Um capítulo sobre a preparação adequada para as aulas também foi incluído, uma vez que a simples inserção da derivada poderia causar problemas de tempo para o cumprimento do cronograma e não trazer os resultados esperados. São necessários algum grau de adequação dos conteúdos ministrados e de cooperação com professores de Física. As atividades visando o ensino dos conceitos iniciais de derivada são motivadas por um problema físico de movimento. O foco é dado na intuição e na visualização de gráficos, para que haja uma melhor compreensão dos conceitos envolvidos. A utilização de um software de geometria dinâmica é requerida em boa parte do tempo, como importante ferramenta de apoio pedagógico

O desenvolvimento do raciocínio dedutivo ao nível do ensino secundário : recurso a geometrias planas

Este trabalho, no âmbito da Didáctica da Matemática, foca-se no estudo de abordagens alternativas de ensino e aprendizagem da Geometria Euclidiana, no Ensino Secundário, no sentido de promover níveis estruturados do pensamento matemático. Em particular, as potencialidades do recurso a outros modelos de Geometria Plana (e.g. Geometria Hiperbólica, Geometria do Motorista de Táxi) em relação a este problema serão investigadas. A opção pelo Ensino Secundário deve-se ao facto de se tratar de um nível de ensino onde se regista uma elevada taxa de insucesso escolar (especialmente no 10º ano) e onde é notório o abismo existente, entre o ensino Secundário e Universitário, no âmbito do raciocínio lógico - dedutivo. O trabalho a desenvolver pretende aprofundar o estudo de questões ligadas à natureza do conhecimento envolvido que estarão na base de decisões, tais como: Quais os processos que vão ser ensinados? Que processos queremos que os alunos dominem? E, por outro lado, ter em conta que se pretende desenvolver capacidades de ordem superior, significando que o ensino da Matemática deve dirigir-se para níveis elevados de pensamento, tais como: resolução de problemas; comunicar matematicamente; raciocínio e demonstração. No currículo de matemática para o Ensino Básico e Secundário tem-se negligenciado a demonstração matemática, contribuindo para que exista uma desconformidade entre os graus de ensino, secundário e universitário. Muitas vezes as abordagens de ensino centram-se na verificação de resultados e desvalorizam a exploração e explicação (Villiers, 1998). Actualmente, assiste-se a uma tendência para retomar o raciocínio lógico - dedutivo. O principal objectivo desta investigação é analisar ambientes de aprendizagem em que os alunos sejam solicitados a resolver problemas de prova em contextos diversificados e, de uma forma mais geral promover o desenvolvimento do raciocínio dedutivo e uma visão mais alargada do conhecimento matemático. Em particular, a abordagem de problemas de prova num contexto de geometria não Euclidiana, com recurso a artefactos e a software de geometria dinâmica, será investigada.

A creative approach to isometries integrating Geogebra and Italc with ‘paper and pencil’ environments

Creativity is recognized nowadays as a basic skill. However, the educational system fails in promoting their development. On the other hand, a growing acknowledgement of the importance of geometry emerges. Conceptual renewal, namely on isometries, requires new approaches based on mathematically significant tasks. The digital revolution has brought powerful tools but demands changes in the educational process. The use of Dynamic Geometry Environments (DGE), complementing ‘paper and pencil’, can contribute to provide rich learning environments, enhanced by Classroom Management Systems (CMS) such as iTALC. Indeed, the qualitative case study we carried out suggests that: the creation of an "atmosphere" of cooperation, collaboration and sharing seems to increase creativity dimensions; the use of DGE can facilitate the emergence of more creative productions; development of knowledge and geometrical capabilities seems to benefit from a complementary approach that combines DGE and ‘paper and pencil’ environments. Different approaches, with a more technological and exploratory nature seem to promote more favourable attitudes towards mathematics in general, and geometry, in particular.

Isometrias: uma abordagem interdisciplinar no 8º ano de escolaridade

A sociedade atual requer indivíduos preparados para apresentar soluções inovadoras aos problemas encontrados nas mais variadas situações, sendo a criatividade considerada, na última década, uma competência essencial para o progresso. Neste contexto, emerge a necessidade da escola fomentar o seu desenvolvimento em qualquer área, e em particular, na Matemática. Por outro lado, não será alheio a este facto a promoção de um ensino, também ele, criativo. Tal ensino exige desde logo uma original, fluente e flexível gestão curricular envolvendo uma adequada seleção e ou (re) criação de tarefas relevantes, criteriosamente sequenciadas e autonomamente resolvidas pelos alunos, numa lógica de interdisciplinaridade e com recurso a tecnologia. No caso especifico das transformações geométricas isométricas, uma abordagem interdisciplinar reforçada com o recurso a ambientes de geometria dinâmica poderá constituir uma mais-valia nesse processo. Assim, desenvolveu-se este estudo, com o objetivo de avaliar o impacto de uma abordagem interdisciplinar, potenciada com o GeoGebra, no desenvolvimento de competências geométricas relacionadas com as isometrias, frisos e rosáceas, e em simultâneo, no desenvolvimento da criatividade e representações da mesma, de alunos do oitavo ano de escolaridade. Para isso desenvolveu-se um estudo de caso, centrado em três pares de alunos, que resolveram um conjunto de tarefas de natureza exploratória, com recurso ao GeoGebra e envolvendo a disciplina de Educação Visual. A análise dos dados recolhidos foi, essencialmente, de natureza qualitativa, tendo sido a observação, a inquirição e a análise documental,as principais técnicas de recolha de dados. A análise de conteúdo a que foram submetidos os dados, permitiu concluir que a implementação de uma abordagem interdisciplinar, centrada numa sequência de tarefas e aliada ao GeoGebra, potenciou a apropriação dos conhecimentos geométricos em causa e a sua aplicação. Contribuiu, também, para o desenvolvimento de atitudes favoráveis em relação à matemática e à geometria em particular. Por outro lado, os dados sugerem que tal abordagem permite obter indícios do desenvolvimento da criatividade nos alunos e de alterações a algumas das suas representações.

El problema de Alhacén

El presente documento es un estudio detallado del problema conocido bajo el título de Problema de Alhacén. Este problema fue formulado en el siglo X por el filósofo y matemático árabe conocido en occidente bajo el nombre de Alhacén. El documento hace una breve presentación del filósofo y una breve reseña de su trascendental tratado de óptica Kitab al-Manazir. A continuación el documento se detiene a estudiar cuidadosamente los lemas requeridos para enfrentar el problema y se presentan las soluciones para el caso de los espejos esféricos (convexos y cóncavos), cilíndricos y cónicos. También se ofrece una conjetura que habría de explicar la lógica del descubrimiento implícita en la solución que ofreció Alhacén. Tanto los lemas como las soluciones se han modelado en los software de geometría dinámica Cabri II-Plus y Cabri 3-D. El lector interesado en seguir dichas modelaciones debe contar con los programas mencionados para adelantar la lectura de los archivos. En general, estas presentaciones constan de tres partes: (i) formulación del problema (se formula en forma concisa el problema); (ii) esquema general de la construcción (se presentan los pasos esenciales que conducen a la construcción solicitada y las construcciones auxiliares que demanda el problema), esta parte se puede seguir en los archivos de Cabri; y (iii) demostración (se ofrece la justificación detallada de la construcción requerida). Los archivos en Cabri II plus cuentan con botones numerados que pueden activarse haciendo “Click” sobre ellos. La numeración corresponde a la numeración presente en el documento. El lector puede desplazar a su antojo los puntos libres que pueden reconocerse porque ellos se distinguen con la siguiente marca (º). Los puntos restantes no pueden modificarse pues son el resultado de construcciones adelantadas y ajustadas a los protocolos recomendados en el esquema general.

Where is the rate in the rule?

A well-developed understanding of rate is foundational to conceptual understanding of introductory calculus. Many students achieve procedural competence with the application of rules for differentiation without developing an awareness of the connection between derivative and rate. In addition, rate-related reasoning is needed to make informed decisions in many everyday applications of rate. This paper reports on additional data collected during interviews for a project investigating the different ways rate may be experienced by pre-calculus students. Many researchers (for example Kaput, 1999) have suggested that the conceptual understanding of function may be enhanced through the presentation and exploration of multiple representations of a variety of functions. In this paper, one section of each interview is considered in detail to evaluate the participants’ understanding in a specific rate context. Participants were asked to discuss a dynamic geometry simulation of a blind on two different windows one rectangular and the other not. Detailed analysis of the video-record of each participant’s interview provides insights into their perceptions of rate in several different representations. In the sections below, the conceptual framework is described; details of the interviews and the computer-based simulation are provided; and the analysis of the data is discussed.

Windows on practice : investigating equity in technology based mathematics classrooms

The strengths and weaknesses of using ethnographic research to investigate equity in a study of a grade 9 class that used a dynamic geometry program with laptop computers will be presented. It will be argued that research approaches that involve “windows on practice” provide understanding of not only who is advantaged and disadvantaged in technology-mediated classrooms but how this occurs. The way that other paradigms such as reflexive methods may enhance qualitative research will be proposed. Studies that involve “windows on equitable practice” will provide mathematics educators with models for advancing equity in mathematics learning when teaching with technology.

Experienciando Materiais Manipulativos para o Ensino e a Aprendizagem da Matemática

This paper presents some outcomes from research based on classroom experiences. The main themes are the use of mirrors, kaleidoscopes, dynamic geometry software, and manipulative material considering their possibilities for the teaching and learning of Euclidean and non-Euclidean geometries.

Um estudo exploratório sobre o uso da informática na resolução de problemas trigonométricos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Professores de matemática que utilizam softwares de geometria dinâmica: suas características e perspectivas

Pós-graduação em Educação Matemática - IGCE

Padrões fractais: contribuições ao processo de generalização de conteúdos matemáticos

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Atividades investigativas em grupos online: possibilidades para a educação matemática a distância

Pós-graduação em Educação Matemática - IGCE

Um estudo de fractais geométricos através de caleidoscópios e softwares de geometria dinâmica

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)