uma abordagem alternativa para o ensino de análise combinatória no ensino médio

111 Pages·2014·2.98 MB·Portuguese

SOCIEDADE BRASILEIRA DE MATEMÁTICA
INSTITUTO NACIONAL DE MATEMÁTICA PURA E APLICADA
PROGRAMA DE MESTRADO PROFISSIONAL EM MATEMÁTICA

UMA ABORDAGEM ALTERNATIVA PARA O ENSINO DE ANÁLISE
COMBINATÓRIA NO ENSINO MÉDIO

RAFAELA RAMOS SOARES GONÇALVES

Rio de Janeiro
2014
RAFAELA RAMOS SOARES GONÇALVES

UMA ABORDAGEM ALTERNATIVA PARA O ENSINO DE
ANÁLISE COMBINATÓRIA NO ENSINO MÉDIO:
A UTILIZAÇÃO DO PRINCÍPIO MULTIPLICATIVO E DA
RESOLUÇÃO DE PROBLEMAS COMO FERRAMENTA
DIDÁTICO-PEDAGÓGICA

Dissertação de mestrado apresentada ao
Programa de Mestrado Profissional em
Matemática, como parte dos requisitos para a
obtenção do título de Mestre em Matemática.
Área de concentração: AnáliseCombinatória

ORIENTADOR: Roberto Imbuzeiro de Oliveira

Rio de Janeiro
2014
RAFAELA RAMOS SOARES GONÇALVES

UMA ABORDAGEM ALTERNATIVA PARA O ENSINO DE
ANÁLISE COMBINATÓRIA NO ENSINO MÉDIO:
A UTILIZAÇÃO DO PRINCÍPIO MULTIPLICATIVO E DA
RESOLUÇÃO DE PROBLEMAS COMO FERRAMENTA
DIDÁTICO-PEDAGÓGICA

Esta dissertação foi julgada adequada para a
obtenção do título de Mestre em Matemática
e aprovada em sua forma final pelo
Orientador e pela Banca Examinadora.

Banca Examinadora:

_________________________________________________
Prof. Dr. Roberto Imbuzeiro Oliveira, IMPA.

_________________________________________________

_________________________________________________

Rio de Janeiro - Março de 2014
DEDICATÓRIA

Dedico este trabalho à minha mãe, Remilda Ramos Soares, que sempre me
incentivou e apoiou minhas decisões acadêmicas e profissionais.
AGRADECIMENTOS

Ao Programa de Mestrado Profissional em Matemática, coordenado pela
Sociedade Brasileira de Matemática, pela oportunidade de realização de trabalhos
em minha área de pesquisa.
Aos colegas e parceiros do curso, Alan Rangel, Gabriella Marques,
LynkCardia e Leandro Freitas, pelo auxílio nas tarefas desenvolvidas durante o
mestrado e apoio na revisão deste trabalho.
Às minhas amigas e colegas de profissão e estudos Lori Ribeiro, Patrícia
Martins e Erica Aragão por todo o apoio emocional e acadêmico.
Ao meu orientador, Roberto Imbuzeiro, pela disponibilidade em me auxiliar
neste trabalho, com comentários e instruções fundamentais.
Aos amigos Rogério Nóboa e Bianca Manzani pela revisão conjunta deste
trabalho.
À Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
pela provisão da bolsa de mestrado.
Ter fé é acreditar naquilo que você não vê;
a recompensa por essa fé é ver aquilo
em que vocêacredita!

(Santo Agostinho)
RESUMO

A aprendizagem de Análise Combinatóriasempre se mostrou como um obstáculo
aos alunos, devido à forma de abordar esse conteúdo, que geralmente é através da
aplicação de fórmulas, o que faz perder o sentido da resolução de problemas.
Portanto, este presente trabalho teve por objetivo verificarcomo está o ensino de
Análise Combinatória no Ensino Médio e avaliar a aprendizagem dos alunos com
diversas metodologias observadas. Além de verificar e avaliar o ensino desse
conteúdo, este trabalho também tem por objetivo mostrar a eficácia de outra
abordagem de ensino, utilizando a resolução de problemas e as técnicas do
Princípio Fundamental da Contagem, para desenvolvimento do raciocínio
combinatório em alunos do Ensino Médio, melhorando, desta maneira, o ensino da
matemática. As principais fontes de pesquisa foram os Parâmetros Curriculares
Nacionais, artigos em revistas e periódicos, dissertações e teses.A partir desses
referenciais teóricos foi elaborada a problematização da pesquisa, assim definida: A
metodologia de resolução de problemas facilita o entendimento e a aprendizagem
em Análise Combinatória? Como é ensinado esse conteúdo aos nossos alunos? A
simples aplicação de fórmulas inibe o desenvolvimento do raciocínio combinatório?
Esta aplicação é útil em algum momento? Para isso, foiobservada a evolução do
raciocínio combinatório de quatro turmas do segundo ano do Ensino Médio do
Colégio São Paulo, situado na cidade de Teresópolis, no Estado no Rio de Janeiro.
A metodologia de pesquisa utilizada foiqualitativa, para avaliar de forma exploratória
a evolução dos alunos no aspecto cognitivo em relação ao conteúdo trabalhado e
quantitativo, para apurar a aprendizagem dos alunos de forma padronizada, através
de avaliações e questionários. Para responder os problemas da pesquisa foram
utilizadas avaliações diagnósticas iniciais, intermediárias e finais e análise das
provas dos alunos e dos métodos de resolução de problemas, além de uma revisão
bibliográfica acerca do assunto abordado.

Palavras-chave: Análise Combinatória. Ensino da matemática. Princípio
fundamental da contagem. Resolução de problemas.
ABSTRACT

The learning of Combinatorics has always been an obstacle to many students due to
the way of approaching this content, which is usually done through the use of
formulas, what makes the solving of mathematical problems senseless. Hence, the
current paper aimed at assessing not only how the teaching of Combinatorics in High
School is, but also at evaluating students’ learning with the diverse methodologies
observed. Besides assessing and evaluating the teaching of this content, this paper
also aimed at showing the efficiency of a teaching approach, using problem solving
and the Fundamental Counting Principle for the development of combinatorial
reasoning in high school students, thus improving Mathematics teaching. The main
research sources were the ParâmetrosCurricularesNacionais (Brazilian Curricular
Parameters), scientific papers, dissertations and theses. From these theoretical
frameworks, the following research questions were formulated: Does the
methodology of problem solving facilitate the understanding and learning in
Combinatorics? How is this content taught to our students? Does the simple
application of formulas inhibit the development of combinatorial reasoning? Is this
application useful at any point? In order to answer such questions, the evolution of
combinatorial reasoning of four classes of the second year of high school at Colégio
São Paulo, were observed. The school is located in the city of Teresópolis, Rio de
Janeiro State, Brazil. A qualitative methodology of research was used in order to
assess the cognitive aspect of students’ development in an exploratory way. A
quantitative methodology was used so as to gauge students’ learning in a
standardized way through evaluations and questionnaires. In order to address the
problems of the research, initial, intermediate and final diagnostic evaluations and
analyses of students’ tests and methods of problem solving were used,in addition to
a literature review on the subject matter.

Keywords: Combinatorics. Mathematics teaching. Fundamental Counting
Principle.Problemsolving.
LISTA DE FIGURAS

Figura 1 – Stomachion .............................................................................................. 16
Figura 2 – Resolução da questão pelo diagrama de árvores.....................................34
Figura 3 – As quatro etapas da Engenharia Ddiática.................................................46
Figura 4 – Solução apresentada para a primeira questão ......................................... 52
Figura 5 – Outra solução apresentada para a primeira questão ............................... 52
Figura 6 – Solução apresentada para a segunda questão ........................................ 53
Figura 7 – Outra solução para a segunda questão ................................................... 53
Figura 8 – Solução apresentada para a terceira questão .......................................... 54
Figura 9 – Outra solução apresentada para a terceira questão ................................ 55
Figura 10 – Resposta para a questão 1 .................................................................... 60
Figura 11 – Resposta para a questão 2 .................................................................... 60
Figura 12 – Resposta para a questão 3 .................................................................... 60
Figura 13 – Resposta para a questão 4.....................................................................60
Figura 14 – Resposta apresentada de forma incorreta ............................................. 61
Figura 15 – Outra resposta apresentada de forma incorreta ..................................... 61
LISTA DE GRÁFICOS

Gráfico 1 – Rede de formação acadêmica (%)..........................................................35
Gráfico 2 – Primeiro contato com questões de Análise Combinatória (%) ................ 36
Gráfico 3 – Metodologia de ensino usada pelo professor na maior parte do tempo
(%).......................................................................................................................36
Gráfico 4 – Formação acadêmica (%) ....................................................................... 40
Gráfico 5 – Sentiu dificuldades na área de Análise Combinatória enquanto aluno?
(%) ..................................................................................................................... 40
Gráfico 6 – Sentiu dificuldades na área de Análise Combinatória enquanto
professor? (%) .................................................................................................... 41
Gráfico 7 – Utiliza qual metodologia (na maior parte do tempo) para o ensino da
Análise Combinatória? (%) ................................................................................. 41