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UMA ANÁLISE DAS CONCEPÇÕES DE ALUNOS DA 8ª SÉRIE/9º ANO

RELATIVAS AOS CONCEITOS ÁREA E PERÍMETRO E SUA APLI CAÇÃO NO

ESTUDO DO RETÂNGULO ÁUREO

Autora: Cleide Betenheuser Rox1

Orientadora: Tânia Teresinha Bruns Zimer2

Resumo

Os conceitos área e perímetro são fundamentais no ensino-aprendizagem de Matemática e podem ser aplicados a outros conhecimentos matemáticos. A construção desses conceitos envolve aspectos geométricos e de grandezas que não são explorados de uma forma geral em sala de aula, privilegiando-se apenas os aspectos numéricos e algébricos, ou seja, exclusivamente o cálculo a partir de fórmulas dadas. O presente artigo relata a análise quanto à compreensão e assimilação dos conceitos área e perímetro por alunos de 8ª série/9º ano, aplicando-os no estudo do retângulo áureo, a partir da implementação de atividades de investigação matemática. Essas atividades foram elaboradas com base em estudos das pesquisadoras francesas Regine Douady e Marie-Jeanne Perrin Glorian, relatados por Baltar, Bellemain, Lima, Brito e outros. A produção didática surgiu com o intuito de pensar atividades investigativas que envolvessem conteúdos de área e perímetro, levando os alunos a assimilarem os conceitos básicos no que se refere aos quadros geométrico, numérico e das grandezas, relacionando-os por fim ao quadro algébrico. E, para uma aplicação com conteúdos curriculares específicos, esses conceitos foram explorados no estudo de razão e proporção e de semelhança, de uma forma interativa, com o uso do GeoGebra e conciliando a análise histórica e atual de proporções no retângulo áureo. A Unidade Didática que engloba metodologicamente essas atividades constituiu requisito obrigatório para a implementação do Projeto de Intervenção Pedagógica junto ao Programa de Desenvolvimento Educacional (PDE), implantado pela Secretaria de Educação do Estado do Paraná. Os resultados obtidos no decorrer da implementação dessas atividades serviram de subsídio para redação do presente artigo científico, com o objetivo de socializá-los e contribuir para estudos de outros professores e pesquisadores na área da educação.

Palavras-chave: Área e Perímetro; Proporção Áurea; Investigação Matemática; Dificuldades de Aprendizagem.

1 Professora PDE 2010. SEED – PR. E-mail: [email protected] 2 Professora orientadora – UFPR – Curitiba. Doutora em Educação pela USP

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1. Introdução

Área e perímetro são conceitos fundamentais no ensino-aprendizagem de

Matemática e podem ser aplicados a outros conhecimentos matemáticos. A

construção desses conceitos envolve aspectos geométricos e de grandezas que não

são explorados de uma forma geral em sala de aula, privilegiando-se apenas os

aspectos numéricos e algébricos, ou seja, exclusivamente o cálculo a partir de

fórmulas dadas. Por isso, muitos alunos possuem dificuldades em assimilá-los e/ou

diferenciá-los, confundindo-se inclusive entre aplicações de fórmulas e unidades de

medida.

Nas séries finais do Ensino Fundamental, tais conhecimentos são aplicados

a outras situações de ensino. Nesses momentos, observam-se as dificuldades de

entendimento ou não assimilação desses conceitos, vindo a ser um dos fatores que

prejudicam e/ou dificultam a aplicação ou resolução de situações-problema. Em vista

disso, surgiu a necessidade de revisar e ensinar alguns pontos básicos e

necessários de área e perímetro, aplicando-os a outros específicos de 8ª série/9º

ano - razão e proporção e semelhança de polígonos -, os quais também apresentam

dificuldades no ensino-aprendizagem.

A partir dos trabalhos de Baltar (1996, apud Duarte, 2004), Bellemain e Lima

(apud Brito e Bellemain, 2004), Teles e Bellemain (2010) e outros pesquisadores,

que se basearam nos estudos das pesquisadoras francesas Regine Douady e

Marie-Jeanne Perrin Glorian, procedeu-se a uma pesquisa de como ocorre a

assimilação dos conceitos área e perímetro em sua sequência de complexidade,

levando-se em conta os quadros geométrico, numérico e das grandezas

identificados por Douady e Perrin Glorian, relacionando-os por fim ao quadro

algébrico.

Esses estudos serviram de base para a elaboração de uma produção

didática, requisito obrigatório para a implementação do Projeto de Intervenção

Pedagógica junto ao Programa de Desenvolvimento Educacional (PDE), implantado

pela Secretaria de Educação do Estado do Paraná, com o intuito de buscar formas

de contribuir para a melhoria da educação pública.

Nessa perspectiva, a seguinte questão-problema norteava o estudo e a

elaboração de tal produção didático-pedagógica: “Quais compreensões os alunos

evidenciam dos conceitos área e perímetro e suas ap licações no estudo de

proporções no retângulo áureo mediante uma metodolo gia envolvendo

atividades de investigação matemática?”

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A Unidade Didática elaborada surgiu com o intuito de pensar atividades

investigativas que envolvessem conteúdos de área e perímetro, levando os alunos a

assimilarem os conceitos básicos no que se refere aos quadros geométrico,

numérico e das grandezas, relacionando-os por fim ao quadro algébrico. E, para

uma aplicação com conteúdos curriculares específicos de 8ª série/9º ano, esses

conceitos foram explorados no estudo de razão e proporção e de semelhança de

uma forma interativa, conciliando a análise histórica e atual de proporções no

retângulo áureo.

Os resultados obtidos no decorrer da implementação dessas atividades

serviram de subsídio para redação do presente artigo científico, com o objetivo de

socializá-los e de contribuir para estudos de outros professores e pesquisadores na

área da educação.

2. Os conceitos área e perímetro: uma problemática

O estudo das grandezas geométricas é de grande importância para a

formação do pensamento do aluno e para aplicações em sua vida diária.

Comprimento, área e volume, como componentes do campo conceitual das

grandezas geométricas, possuem um campo privilegiado de articulações com a

geometria, a aritmética e a álgebra, além das possíveis conexões com outras

disciplinas abordadas na escola, como a Geografia e a Física. (BRITO e

BELLEMAIN, 2004, p. 2).

Apesar disso, várias pesquisas realizadas por educadores matemáticos

detectaram problemas no ensino e na aprendizagem das grandezas geométricas,

pois esse processo de construção dos conceitos geralmente é trabalhado de forma

insatisfatória, gerando ou reforçando dificuldades de aprendizagem, como: a

confusão que os alunos fazem entre perímetro e área e entre contorno e superfície;

confusão entre grandezas e medidas de grandeza; cálculo de medidas, usando

fórmulas, mas sem saber o que calculam; suposição de que somente os polígonos

que têm nome e fórmulas, têm também perímetro e área. Há também “uma carência

nos livros didáticos no sentido de explorar situações de comparação (sem a ação de

medir) que favoreçam a construção dos conceitos de comprimento e de área como

grandezas”. (BRITO e BELLEMAIN, 2004, p. 3-4)

Ignácio (2006, p. 32) ressalta ainda que geralmente os conceitos de área e

perímetro são apresentados aos alunos num mesmo momento, tendo como

consequência a confusão entre as duas grandezas. Eles associam também a ideia

de área à operação de multiplicação e a ideia de perímetro à de adição.

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Baltar (1996, apud Duarte, 2004, p. 1) identificou dificuldades conceituais na

construção do conceito de área em seu estudo, ao analisar avaliações do

desempenho de alunos franceses, entre elas: a confusão entre perímetro e área,

utilização de fórmulas errôneas e uso inadequado de unidades. Mesmo localizando-

se no contexto do sistema educativo francês, Baltar observa que esses aspectos da

aprendizagem dos conceitos de área e perímetro também são complexos e

problemáticos no contexto brasileiro.

Lima e Bellemain e Lima (apud Brito e Bellemain, 2004, p. 2) constatam, nas

últimas décadas, um certo descaso com o estudo das grandezas geométricas em

nossas escolas, tendo, como possível razão, o fato de que esse estudo faz parte do

conteúdo de geometria em muitas propostas curriculares e livros didáticos, mas é

praticamente abandonado no ensino escolar.

Porém, nos últimos anos, muitos professores e pesquisadores têm se

dedicado à “reflexão, elaboração, implementação e avaliação de alternativas”, no

sentido de resgatar o processo de ensino das grandezas geométricas, como se

observa na proposta dos Parâmetros Curriculares Nacionais (PCNs) para o Ensino

Fundamental, no qual o conteúdo de Geometria encontra-se distribuído em dois

blocos: Espaço e Forma; Grandezas e Medidas, sendo possível identificar neste

último uma maior interligação entre os campos da aritmética e da geometria.

(IGNÁCIO, 2006, p. 12)

Outros avanços são verificados nas mudanças encontradas nos livros

didáticos atuais, com uma evolução na maneira de abordar geometria e grandezas.

Em algumas coleções de livros didáticos, esses assuntos deixaram de ser

trabalhados apenas no final do livro. Uma outra mudança está na exploração de

situações contextualizadas relacionadas ao cotidiano e às atividades profissionais.

(BRITO e BELLEMAIN, 2004, p. 2-3)

Atualmente, com a estruturação das Diretrizes Curriculares da Educação

Básica de Matemática da Rede Pública do Estado do Paraná, nota-se a

preocupação com a identificação e organização dos campos de estudos

fundamentais para a compreensão da disciplina de Matemática, sendo

caracterizados como Conteúdos Estruturantes: Números e Álgebra; Grandezas e

Medidas; Geometrias; Funções; Tratamento de Informação. (PARANÁ, 2008, p. 49)

Observa-se que, a partir das Diretrizes Curriculares de Matemática, há

também uma valorização dos “conhecimentos geométricos, que não devem ser

rigidamente separados da aritmética e da álgebra”, sendo que “conceitos,

propriedades e questões aritméticas ou algébricas podem ser clarificados pela

geometria”. (Ibid, p. 57)

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Há uma crescente preocupação com o ensino significativo de conhecimentos

geométricos de uma forma mais contextualizada e interdisciplinar, para que o aluno

possa entender e aplicar os conceitos básicos em seu cotidiano escolar e social.

3. Os conceitos área e perímetro: uma significação

As pesquisadoras Douady e Perrin Glorian (1989, apud Silva e Bellemain,

2010) propõem uma abordagem do conceito de área de figuras planas como uma

grandeza, o que corresponde a distinguir três quadros: o geométrico, o das

grandezas e o numérico.

De acordo com Teles e Bellemain (2010, p. 4), o quadro geométrico refere-

se às superfícies planas (triângulos, quadriláteros, figuras com contornos

curvilíneos); o quadro numérico refere-se às medidas da área das superfícies, que

pertencem ao conjunto dos números reais positivos; e o quadro das grandezas

refere-se ao estabelecimento de classes de equivalência formadas por figuras de

mesma área, integrando os dois primeiros quadros.

Para considerar a área como uma grandeza é preciso distinguir área e figura (pois figuras distintas podem ter a mesma área) e também área e número (pois se medimos a área de uma figura com diferentes unidades, obtemos números diferentes para expressar a medida de área e obviamente a área não se altera). (TELES e BELLEMAIN, 2010, p. 4)

A abordagem de área como grandeza articula-se do ponto de vista do

desenvolvimento cognitivo com a ideia de conservação, a qual permite ao sujeito

admitir que figuras qualitativamente diferentes possam ser equivalentes quanto ao

atributo área. (Ibid, p. 4)

Segundo Kordaki (2003, apud Teles e Bellemain, 2010, p. 4), a noção de

conservação de área articula-se com a ideia de equidecomposição de polígonos e

permite falar em área enquanto grandezas. A área, como um espaço dentro de uma

figura, e a noção de conservação da área são conceitos preliminares para a

compreensão do conceito e da medida da área.

Na construção do conceito de área enquanto grandeza, Douady e Perrin-

Glorian (1989, apud Silva e Bellemain, 2010, p. 6) afirmam:

Que é preciso elaborar um processo de aprendizagem de área relacionando-a com o lugar ocupado por uma superfície no plano. Do ponto de vista matemático, o que se procura é uma função, denominada função medida, que associa superfícies planas a números, de tal forma que seu domínio seja um certo conjunto de superfícies planas e seu contradomínio seja o conjunto de números reais não-negativos.

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Silva e Bellemain (2010, p. 6) destacam ainda que na “medição de área

atribui-se um número real positivo a cada superfície plana, ou seja, constrói-se uma

função (função área) com valores numéricos, de modo que comparar superfícies

planas reduz-se a comparar números, que são as medidas de área.” Para isso,

“escolhe-se uma superfície de valor um (superfície unitária). A partir daí, a medição

de área de uma superfície plana consiste na indagação intuitiva: ‘Quantas vezes a

superfície unitária cabe na superfície plana em questão?’ ”

Construída a função área, define-se área como sendo uma classe de

equivalência de superfícies planas de mesma área, pertencente a esse conjunto. E a

área da superfície unitária passa a ser denominada de unidade de área. (Ibid, p. 6.)

Baltar (1996, apud Silva e Bellemain, 2010, p. 7) analisa a construção do

conceito de área sob a ótica da Teoria dos Campos Conceituais, de Gerard

Vergnaud. Dessa forma, propõe uma classificação dos tipos de situações que dão

sentido à área: situações de comparação, de medida e de produção. Em Brito e

Bellemain (2004, p. 6) e em Silva e Bellemain (2010, p. 7), constam exemplos dessa

classificação, conforme interpretados a seguir:

• Situações de comparação: situam-se em torno do quadro das grandezas.

Comparando-se duas superfícies, pode-se verificar se elas pertencem ou não

a uma mesma classe de equivalência.

Exemplo: Dando uma só mão de tinta, em qual das paredes o pintor gastaria mais tinta.

(SILVA e BELLEMAIN, 2010, p.7)

• Situações de medida: destacam-se o quadro numérico em si e a passagem

do quadro das grandezas ao quadro numérico através da escolha da unidade.

O resultado esperado nessa situação é um número seguido de uma unidade.

Exemplo: Usando uma régua, meça os lados do retângulo abaixo e calcule o seu perímetro.

(SILVA e BELLEMAIN, 2010, p.7)

• Situações de produção: são diferentes das anteriores do ponto de vista da

tarefa cognitiva do aluno, pois, enquanto nas situações de comparação e

medida em geral há apenas uma resposta correta para cada situação, as

situações de produção admitem frequentemente várias respostas corretas.

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Exemplo: Numa folha de papel quadriculado, considerando um quadradinho dessa folha ( □ ) como unidade de medida, desenhe polígonos de:

a) área igual a 16 quadradinhos; c) área igual a 48 quadradinhos;

b) área igual a 11 quadradinhos; d) área igual a 8,5 quadradinhos.

(SILVA e BELLEMAIN, 2010, p.7)

Lima (1995, apud Duarte, 2004, p. 4) propôs adicionar aos três quadros

relativos ao conceito de área propostos por Douady e Perrin-Glorian um quarto

quadro, o algébrico-funcional , que considera uma álgebra das grandezas e as

fórmulas de área. O esquema abaixo (Figura 1) mostra as relações entre os quadros

mencionados.

Figura 1 – Relações entre os quadros que compõem o conceito de área

Fonte: DUARTE, 2004, p. 4

Alguns objetos e ferramentas conceituais, pertencentes a dois ou mais

quadros do esquema anterior, podem ser mobilizados quando inseridos em uma

situação de aprendizagem. Exemplificando, quando em uma situação que envolve a

comparação entre a área de duas figuras, sem o emprego de medidas, requer-se a

articulação dos quadros geométrico e das grandezas; em uma situação onde é

necessária a intervenção das medidas de área, é previsível a articulação entre os

conceitos dos quadros geométrico, numérico e das grandezas; enquanto que os

conceitos do quadro algébrico-funcional são utilizados, por exemplo, em situações

onde é necessário o uso das fórmulas de áreas de figuras conhecidas.

Para Baltar (1996, apud Facco, 2003, p. 33) e outros estudiosos,

os diferentes conceitos sobre área são identificados por meio da verificação da medida da área, da comparação de áreas e superfícies, da construção de superfícies de mesma área de uma superfície dada, das superfícies de área mínima para um contorno fixo e da verificação das deformações que conservam a área.

Quadro geométrico

Quadro algébrico-funcional

Quadro das grandezas

Quadro numérico

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Baltar (Ibid, p. 33) destaca ainda que, para definir uma aplicação de medida

entre superfícies planas e números, é necessário, antes de construir a área como

grandeza autônoma, deixar claras as diferenças existentes entre área e perímetro.

Assim, a autora (1996, apud BALDINI, 2004, p. 20-21) classificou essa distinção de

acordo com quatro pontos de vista:

• Topológico , pelo qual os conceitos de área e perímetro correspondem a

objetos geométricos distintos, sendo a área associada à superfície e o

perímetro a seu contorno;

Figura a Figura b

Na Figura a, a superfície que corresponde à área foi destacada de cinza

azulado; e na Figura b, o destaque de cinza foi dado ao seu contorno, o perímetro da

figura.

• Dimensional , o qual evidencia que uma superfície e seu contorno são

objetos matemáticos de naturezas distintas, no que diz respeito às

dimensões, trazendo consequências imediatas sobre o uso das unidades

adaptadas à expressão das medidas de área e perímetro;

Figura c Figura d

A Figura c é bidimensional, ou seja, tem duas dimensões e é adequada para

o cálculo de áreas. A Figura d é unidimensional, ou seja, possui uma única

dimensão, adequada para o cálculo de perímetro.

• Computacional , que corresponde à aquisição das fórmulas de área e

perímetro de figuras usuais;

Área = b . h

Perímetro = b + b + h + h = 2b + 2h

Figura e

• Variacional , que consiste na aceitação de que área e perímetro não

variam necessariamente no mesmo sentido, e que figuras de mesma área

podem ter perímetros distintos e vice-versa.

b

h

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Área = 12 u2 Área = 12 u2

Perímetro = 16 u Perímetro = 14 u

Figura f Figura g

As Figuras f e g apresentadas são exemplos de superfícies que possuem

mesma área e perímetros diferentes.

Quando pensamos em comprimento de uma curva, devemos considerar que

curvas distintas podem ter o mesmo comprimento. A grandeza comprimento não é

igual ao segmento de reta. O comprimento nos dá a ideia de distância entre dois

pontos; já o segmento está no quadro geométrico, onde se encontram os desenhos.

Conclui-se que distância é o comprimento de um segmento. Assim, observa-se que

a grandeza área e a grandeza comprimento são completamente distintas. (SILVA e

BELLEMAIN, 2010, p. 5)

De acordo com os três quadros identificados por Douady e Perrin-Glorian

(ou seja: o geométrico, o das grandezas e o numérico), em relação ao conceito de

comprimento, do quadro geométrico participam as linhas abertas ou as fechadas -

constituindo-se estas últimas no que chamamos de contorno de uma figura plana,

poligonal ou não. O comprimento faz parte do quadro das grandezas e caracteriza-

se de forma distinta das linhas, pois diferentes linhas podem ter o mesmo

comprimento. O perímetro é um caso particular da grandeza comprimento,

diferenciando-se do objeto geométrico em si, que é uma linha fechada. E o quadro

numérico é composto das medidas de comprimento usando diferentes unidades.

(BRITO e BELLEMAIN, 2004, p. 5). Podemos afirmar que perímetro é a medida do

contorno de uma determinada figura e não apenas a “soma das medidas dos lados”,

pois esta definição pode ser estendida também ao cálculo do perímetro de uma

circunferência.

4. Metodologia

O presente artigo relata os resultados observados durante e após a

aplicação das atividades de investigação matemática constantes na Unidade

Didática estruturada para servir de instrumento-base para as investigações.

As atividades foram desenvolvidas com 16 alunos de 8ª série/9º ano das

turmas do matutino, no Colégio Estadual Bom Pastor – Ensino Fundamental e

Médio, situado no município de Curitiba, Estado do Paraná, entre os meses de

setembro a novembro de 2011. Os encontros ocorriam nas segundas-feiras, no

período vespertino. Como ocorrem muitos recessos devido a feriados nesse período,

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a presença nesses encontros oscilava entre 12 a 16 alunos. Os alunos que tiveram,

no mínimo, 80% de presença, destacaram-se por seguir a sequência de atividades

em sua lógica de complexidade e construção. Estes alunos, os sujeitos desta

pesquisa, são identificados pela atribuição do seguinte código: A1; A2; A3; A4; A5;

A6; A7; A8; A9; A10; A11; A12; A13; A14; A15 e A16.

Os conteúdos foram abordados metodologicamente na Unidade Didática por

meio de atividades de Investigação Matemática, uma das tendências metodológicas

da Educação Matemática incorporada às Diretrizes Curriculares do Estado do

Paraná, com o intuito de contribuir para a melhor compreensão da matemática.

Como se presumiu que os alunos não estavam familiarizados com atividades

de exploração e investigação matemática, a princípio foram elaboradas tais

atividades sob a forma de um “estudo dirigido”, auxiliando-os na delimitação das

estratégias que iriam explorar para solucionar as questões das atividades e construir

por si o conhecimento matemático.

Para uma abordagem mais interativa, os conteúdos básicos – área e

perímetro, razão e proporção e semelhança de polígonos – foram explorados

também no estudo da proporção áurea. Nesse momento, foi utilizado como recurso

tecnológico o software de Geometria Dinâmica GeoGebra, para a construção do

retângulo áureo e medição de seus lados, objetivando uma análise mais detalhada

da proporção áurea.

Incluíram-se, de uma forma mais restrita, atividades investigativas de

proporções entre áreas e perímetros a partir da Sequência de Fibonacci, que podia

ser observada nas construções geométricas incorporadas no retângulo áureo.

Para o fechamento e conclusão da unidade, incluiu-se, também, uma

atividade investigativa complementar, objetivando a análise histórica e atual de

algumas aplicações da proporção áurea na arquitetura, nas artes, na fotografia e no

design gráfico.

Com o fim de nortear o estudo e as observações, duas questões centrais

foram delimitadas:

• Os alunos assimilarão melhor as noções básicas dos conceitos de área e

perímetro - em seus aspectos geométrico, numérico e das grandezas -, a

partir das atividades investigativas envolvendo tais conceitos?

• Como os alunos compreenderão os conceitos de área e perímetro aplicando-

os em proporções num retângulo áureo?

O objetivo inicial era de identificar a compreensão dos alunos com relação

aos aspectos geométrico, numérico e das grandezas dos conceitos área e

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perímetro. Assim, as quatro primeiras atividades estavam relacionadas

especificamente com esses aspectos. As atividades investigativas seguintes já se

relacionavam com a aplicação desses conceitos de área e perímetro em razão e

proporção, em especial, no retângulo áureo. Por isso, a análise a seguir prioriza os

aspectos observados e os resultados obtidos nas primeiras intervenções.

5. Análise dos aspectos observados

1ª Atividade Investigativa: Investigando áreas de fi guras geométricas

A primeira atividade investigativa tinha como objetivo a análise de como é

evidenciado o conceito de área de figuras geométricas nos seus aspectos

geométrico e das grandezas. A partir de um quadro onde constavam ilustrações de

oito formas geométricas dentro de uma malha quadriculada (Figura 2), os alunos

deveriam inicialmente identificar a área de cada forma, procedendo a seguir à

análise da equivalência entre as áreas.

Figura 2 – Figuras geométricas para relacionar equivalência de áreas

Fonte: A autora

Como os alunos estão acostumados com o cálculo de área a partir de

fórmulas, alguns ficaram confusos, pois não sabiam como calcular de modo tão

simples. Questionados inicialmente quanto às possibilidades de resolução, surgiram

como respostas: “Calculando os quadriculados da malha, somando os cm” (A1);

“Multiplicando e dividindo suas medidas” (A2); “Por centímetros e metros” (A8);

“Lado x lado” (A14 e A15); “Com uma régua, dependendo do seu tamanho, ou uma

fita métrica” (A16).

Apenas A3, A4 e A5 aproximaram-se da resposta esperada, respectivamente

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citada: “Contando a área pintada”; “Dizendo o número da quantidade de quadrados”;

“É só contar quantos quadrados tem”. Esses alunos evidenciaram modos de

resolução que não se baseiam no uso de fórmulas e, ainda, permitem que se

observe a maneira como fazem a contagem das unidades de área, conforme

enunciado por A3: “Como a G tem dois meios, dois meios vale um”, ao se referir na

contagem de um quadradinho formado por duas metades.

Ao serem interrogados quanto ao significado de equivalente, surgiram

respostas como “semelhante” e “igual”, o que denota a confusão conceitual que

pode ter havido, devido à possibilidade de não terem entendido ainda o conceito de

semelhança, o qual estava sendo trabalhado na sala de aula regular.

A ideia de equivalente considerada neste trabalho é a que admite que duas

figuras são equivalentes, quando possuem áreas iguais. Quando da análise de

áreas equivalentes com as formas geométricas variadas, ao serem interrogados

sobre quando é que duas superfícies têm a mesma área, dos dezesseis sujeitos,

sete apresentaram a seguinte resposta: “Quando há a mesma quantidade de

quadradinhos pintados”. Entretanto, foram observados conceitos equivocados,

como: “Quando são a mesma figura ou semelhante” (A1). Tal resposta denota que o

entendimento do aluno é o de que só as figuras com a mesma forma é que possuem

superfícies equivalentes.

O conceito de equivalência de áreas, conforme o quadro das grandezas

abordado por Douady e Perrin-Glorian, teve sua assimilação bem observada na

resolução da questão em que deveriam ser identificadas as possibilidades de

associações juntando figuras que possuíam áreas equivalentes. Com a união de

figuras como F e G, seria possível encontrar uma área equivalente à figura C. Nesta

questão, havia um total de cinco possibilidades diferentes de associações, mas os

alunos em sua maioria só identificaram corretamente até duas associações durante

a resolução das questões. Nota-se como não estão acostumados a observar e

identificar regularidades em figuras com formas variadas, diferentemente do

quadrado e do retângulo, a que estão acostumados. Apenas ao final, na discussão

em grupo, ao serem incentivados a procurar outras soluções, ainda identificaram

mais duas delas.

Uma questão interessante feita por A16: “Se não houvesse nenhuma

unidade de medida, como poderíamos fazer?” Observa-se aqui a necessidade de os

alunos sempre utilizarem uma unidade de medida padrão, como o metro e o

centímetro. Ainda não haviam assimilado a possibilidade de o quadradinho da malha

ser a própria unidade de medida, sem uma padronização específica.

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2ª Atividade Investigativa: E se a unidade de medida mudar, como

calcular a área?

A segunda atividade investigativa também versava sobre os aspectos

geométrico, numérico e das grandezas do conceito de área. Mais especificamente, a

medição da área era efetuada a partir de diferentes unidades. O quadro numérico

que expressava a medida da área se alterava, mas a área como superfície

propriamente dita, não. Como unidade de medida de área, não foi utilizado apenas

um quadradinho, mas unidades de medida com quantidade diferente de

quadradinhos. (Figura 3)

Figura 3 – Áreas de figuras a partir de unidades dadas

Fonte: BALDINI, 2004, Anexo III, seção VII

Inicialmente, a maioria dos alunos sentiu dificuldades no entendimento de

como calcular a área utilizando diferentes unidades de medida. Só após o

questionamento de quantas vezes a unidade 1 cabe na Figura A, por exemplo, eles

passaram a compreender. Um aluno evidenciou que teria que identificar quantas

vezes usaria a unidade 1 para completar um retângulo em cada figura. Nesse caso,

ele respondeu 2 vezes. De certo modo, entendeu que a unidade era formada pela

junção dos quatro quadradinhos.

Ao comparar as medidas de área encontradas em uma figura, conforme as

unidades empregadas, os alunos deveriam responder às perguntas: “Aumentando a

unidade de medida, o que acontece com a medida da figura?” e “Explique com suas

palavras por que isso acontece.” Era importante que o aluno verificasse aqui que as

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figuras têm várias áreas porque foram utilizadas várias unidades de medida. A área

em si não se altera, ou seja, não diminui a quantidade de quadradinhos que

compõem sua superfície. Surgiram respostas que denotam o entendimento da

relação entre a unidade de medida e a superfície medida, apesar da dificuldade que

se observa no modo correto de alguns alunos ao se expressarem: A2: Aumenta e diminui a área. Por causa do tamanho da figura que compõe a área das outras figuras (unidade de medida). A14: Diminui. Quanto maior a unidade de medida, menos vezes ela se repete na figura. A16: Conforme as áreas foram aumentando e depois diminuindo de novo. Porque as unidades de medida são totalmente diferentes.

(Fonte: Dados de campo)

Após essas conclusões, eles deveriam identificar figuras com áreas

equivalentes apesar de serem medidas por unidades diferentes. Observou-se que a

noção de equivalência de áreas foi assimilada, pois os alunos, em sua maioria,

identificaram A e B como figuras com áreas equivalentes e, em alguns casos

também, observaram que a própria unidade de medida 2 é equivalente à unidade de

medida 4 (A1, A2, A14 e A16).

3ª Atividade Investigativa: Investigando perímetros de figuras

geométricas

Esta atividade tinha como objetivo principal a análise de como é evidenciado

o conceito de perímetro de figuras geométricas nos seus aspectos geométrico,

numérico e das grandezas.

Para tanto, o aluno deveria identificar inicialmente a diferença entre os

conceitos área e perímetro, a partir da atividade citada abaixo, sem se preocupar

ainda com medidas a partir de unidades padronizadas:

a) Construa, na malha quadriculada simples, três figuras diferentes. Registre, abaixo de cada uma, a

área e o perímetro, usando, como unidade de comprimento, o lado do quadrado da malha e, como

unidade de área, a área desse quadradinho.

Pretendia-se que os alunos não criassem apenas retângulos e quadrados,

mas que também explorassem outras formas. Durante o procedimento, dois deles

entenderam que, para identificar o perímetro, teriam de contar quantos quadradinhos

contornavam a área pintada ou hachurada. Essa ideia errada sobre o contorno foi

sanada depois da explicação de que a unidade de comprimento utilizada para o

perímetro é o lado do quadradinho , e não o quadradinho .

Houve a oportunidade de alunos observarem casos interessantes na relação

entre área e perímetro: quando a medida do perímetro encontrado foi maior do que a

área e vice-versa; quando o perímetro era menor do que a área, a figura se

aproximava ou era exatamente no formato de um quadrado (A15); quando a medida

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da área era igual à do perímetro (A1, A6 e A9).

Surgiram dois casos de construção de figuras, formadas pela união de duas

metades de quadradinhos para formar um quadradinho de unidade. (A13 e A14). Ao

calcular o perímetro, houve uma intervenção no sentido de pensarem: “Será que

essa diagonal no quadradinho forma uma unidade de medida de comprimento igual

à unidade que estavam utilizando para identificar o perímetro?” Procedeu-se ao

desenho de um esboço no quadro (Figura 4), para melhor análise.

Figura 4 – Medida da diagonal de um quadrado Fonte: Dados de campo

Então eles verificaram que não seria exatamente igual, e sim, um pouco

maior do que a unidade do lado do quadradinho. Convencionou-se, então, que

poderiam utilizar essa medida como aproximadamente igual à unidade utilizada para

se ter uma estimativa do valor do perímetro (Figura 5).

Figura 5 – Construções geométricas dos alunos A13 e A14 com medidas de perímetro aproximadas

Fonte: Dados de campo

Observa-se que essa seria uma ótima oportunidade para explorar a

identificação da medida da diagonal ℓ.√ 2 de um quadrado (sendo ℓ a medida do lado

do quadrado).

Nas questões seguintes, o aluno deveria estabelecer, no decorrer processo,

relações entre perímetros de retângulos e outras figuras geométricas que possuíam

mesma medida de área. A partir da atividade citada abaixo, o aluno iria observar o

uso da unidade de medida padrão, o centímetro.

b) Desenhe na folha quadriculada todos os retângulos possíveis, utilizando 36 quadradinhos de 1

cm de lado . Nomeie-os de acordo com as letras sugeridas na tabela abaixo. Para cada retângulo

obtido, determine as medidas dos lados (neste caso, chamadas de base e altura ). Complete a tabela

abaixo, identificando a área, com o quadradinho de 1 cm de lado como unidade. A seguir, complete a

medida do perímetro , usando o lado do quadradinho de 1 cm como unidade de comprimento:

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Retângulo Base (cm) Altura (cm) Área (cm 2) Perímetro (cm)

A

B

C

D

E

Ao construir os retângulos, os alunos observaram que os dados encontrados

em relação à base e à altura não alteravam os resultados de área e perímetro dos

retângulos, mesmo se estes fossem trocados de posição ao desenhar. Apenas os

alunos A2, A5, A10 e A13 registraram como se fossem casos diferentes: 9x4 e 4x9,

18x2 e 2x18, 3x12 e 12x3.

O aluno A4 perguntou se poderia construir em diagonal. Foi-lhe questionado,

então: “Qual a condição para que fosse um retângulo?” Fazendo-o pensar no nome,

respondeu: “Ângulos retos.” Foi-lhe então sugerido que não fizesse em diagonal

ainda, pois a construção dos retângulos poderia ficar comprometida, visto que tais

retângulos possuem ângulos retos. Também, na identificação dos perímetros e das

áreas, a unidade de medida do lado do quadradinho já não seria exatamente o

centímetro, havendo a necessidade do uso de régua para medição. Isso resultaria

em dados aproximados.

Três grupos demoraram para identificar as opções 6x6 e 36x1. A opção 36x1

foi realmente a última a surgir, até porque não cabia na folha em malha quadriculada

1x1 cm. Assim sendo, como sugestão, os alunos construíram na malha simples, com

quadriculado menor. Interessante como ocorreu uma certa rejeição pelos alunos A9,

A13 e A16 para identificar o quadrado 6x6 como resposta. Eles diziam que não era

um retângulo, o que denota o pouco conhecimento geométrico da classificação dos

quadriláteros.

A partir da construção dos retângulos e identificação do perímetro e da área,

o aluno deveria descobrir que o retângulo com menor perímetro é o quadrado, com

24 cm. Quanto a isso, apenas o grupo dos alunos A3, A6 e A9 teve que ser

auxiliado. Esta descoberta facilitou a resolução das questões seguintes, cuja

resolução buscava a fixação e o entendimento desse aspecto da noção do conceito

de perímetro. Evidenciam-se as questões d, e e f, cuja sequência de raciocínio

incentivou alguns alunos a formular hipóteses e conjecturas interessantes:

d) Se identificarmos retângulos com 100 cm 2 de área:

- Qual deles possui o menor perímetro?........................................................................

- Qual é a medida desse perímetro?..............................................................................

Os alunos, em sua maioria, responderam que o quadrado com 10 cm de

lado é o retângulo de menor perímetro, medindo 40 cm, ou seja, a maioria dos

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alunos conseguiu generalizar o conceito desenvolvido na malha quadriculada para

outras situações similares.

e) Você pode fazer um quadrado com perímetro igual a 100 cm? E com 50 cm?

f) Como encontrar o menor perímetro quando não é possível formar um quadrado?

Na questão e, todos os alunos logo identificaram que um quadrado, com os

lados medindo 25 cm, possui perímetro igual a 100 cm, o que não ocorre se forem

lados medindo 50 cm, pois, neste último caso, não é possível formar um quadrado

perfeito utilizando números inteiros. A2 respondeu: “Com 50 fica quebrado.”

Assim, eles se depararam com um caso em que o perímetro com menor

medida não seria possível a partir de um quadrado perfeito. Presumia-se que eles

descobrissem que o retângulo, cujas medidas se aproximam ao máximo de um

quadrado, é aquele em que encontrariam o menor perímetro. Mas a dificuldade foi

justamente ao responder a letra f. Foi necessária a intervenção nos grupos, com o

intuito de analisarem mais uma vez as respostas das questões anteriores. Surgiram

então ideias como as seguintes: A2: Formando um retângulo. A base e a altura têm que ficar próximos. A4: Montando um retângulo e mantendo números próximos na altura e na base. A14: Fazendo um retângulo mais parecido com um quadrado possível.

(Fonte: Dados de campo)

Ao final, na reunião do grande grupo, os alunos foram incentivados a

descobrir quais seriam as medidas para que o retângulo de 50 cm se aproximasse

de um quadrado. Segue-se um diálogo: A1: Poderia ser 10x15? Professora: Poderiam ser medidas de base e altura que mais se aproximassem de um quadrado. A4: Poderia ser entre 10 e 15. Tipo passar um para lá. Tipo menos um de um lado e mais um de outro. (...) Professora: Se dois lados fossem 11, quanto seriam os outros lados? A2: Se fosse 11 seria 11x14. A14: Seria 13x12 para se aproximar de um quadrado.

(Fonte: Dados de campo)

Foi-lhes comentado que, quanto menor o perímetro, se fosse o caso de

cercar um terreno, a quantidade de arame farpado a ser utilizada seria menor. A

partir daí, surgiram algumas conclusões: A13: Poderia juntar meio mais meio para formar o quadrado? Professora: Sim. E quanto seria então a medida de cada um dos lados para formar o quadrado com perímetro de 50 cm? A13: 12 e mais meio. 12 e meio.

(Fonte: Dados de campo)

Na questão seguinte, os alunos trabalhariam com o raciocínio dedutivo de

que o produto das medidas dos lados do retângulo é igual à medida da área.

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g) Responda à questão seguinte sem desenhar.

Se um retângulo dado tivesse 30 cm 2 de área e um de seus lados medisse 5 cm:

- Qual seria a medida do outro lado?.............................................................................

- Qual seria a medida do perímetro desse retângulo?...................................................

Os alunos não tiveram dificuldade em resolvê-la, talvez devido ao fato de

que já tenham compreendido que a multiplicação entre as medidas dos lados maior

e menor do retângulo resulta na área deste e a soma das medidas dos lados

corresponde ao perímetro. Na verdade, tais raciocínios correspondem às “fórmulas”

de cálculo da área e do perímetro do retângulo, numa lógica construída pelo aluno.

Observa-se aqui que, para se chegar à resposta, o aluno deveria efetuar

mentalmente operações inversas às de multiplicação e adição para chegar ao

resultado.

Era também importante que os alunos assimilassem o fato de que as

dimensões entre as grandezas área e perímetro não são as mesmas. Como o

perímetro se refere ao comprimento do contorno da figura, sua medida é

unidimensional. Já a área, por estar associada à superfície, possui medida

bidimensional. O questionamento seguinte sugeriu tal associação.

h) Se você observar no quadro inicial (onde registrou os dados encontrados com medidas de base,

altura, perímetros e áreas), essas medidas estão identificadas em cm e cm2. Por que a unidade de

medida utilizada para o perímetro está em centímetros e a unidade de medida para a área está em

centímetros quadrados ? Explique com suas palavras.

Surgiram respostas que demonstraram o entendimento por parte dos alunos

da distinção entre os conceitos área e perímetro. As citações a seguir reforçam os

pontos de vista topológico e computacional dessa distinção classificada por Baltar

(1996, apud BALDINI, 2004, p. 20-21): A1: Porque área é medida lado e lado, e perímetro se conta o contorno dos retângulos. A7: O perímetro é só o contorno do quadrado, e a área é o quadrado preenchido, tendo que contar todos os quadrados de dentro. A14: Porque a área é lado x lado por isso é elevado ao quadrado. Já o perímetro é lado mais lado (soma dos lados) por isso não é elevada ao quadrado. A15: Porque a área é lado x lado que multiplicando dá área do “quadrado”. E o perímetro é só contorno, ou seja, linhas retas.

(Fonte: Dados de campo)

4ª Atividade Investigativa: Analisando relações entr e área e perímetro de

retângulos

As questões formuladas nessa atividade visavam analisar outras relações

entre áreas e perímetros de retângulos, partindo da identificação da medida de área

de retângulos construídos a partir de uma medida de perímetro dada.

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As atividades anteriores são parecidas com as que serão analisadas a

seguir, mas agora o foco central não é uma medida de área pré-estabelecida, e sim,

uma medida de perímetro.

Inicialmente, os alunos deveriam desenhar, na folha quadriculada, todos os

retângulos cujos perímetros fossem de 20 cm e os lados formados só de números

inteiros. A seguir, eles deveriam registrar numa tabela os respectivos valores da base

e da altura dos retângulos e determinar a área de cada um.

Como se presumia, inicialmente os alunos pensaram que era a mesma

atividade do dia anterior, na qual deveriam determinar o perímetro de retângulos de

área dada. Foi-lhes solicitado que lessem novamente o enunciado da questão e,

sem necessidade de maiores explicações, logo os grupos foram entendendo o

objetivo da questão. Nesse caso, alguns alunos sentiram a dificuldade inicial em

construir os retângulos, pensando em lados paralelos que deveriam ter a mesma

medida dois a dois. Seguem abaixo alguns diálogos que especificam pensamentos

de alunos para a construção dos retângulos: A12: Tem que fazer com 20 assim. (mostrou o comprimento de uma linha) Professora: Formaria um retângulo? A12: Não. Professora: Isso formaria uma linha.

Logo após, em outra construção, pensando com os colegas: A12: Se tiver 4 com 4 cada lado e 5 com 5 dá 20? A3: Não, dá 18. A12: 3 com 3 dá 6, sobra 14 para cada lado. Professora: 14 para cada lado? A12: Não, dá 7 para cada lado.

(Fonte: Dados de campo)

Os alunos A1, A2, A7 e A16 demoraram a identificar o quadrado 5x5 cm

como resposta. Por isso, foi-lhes incentivado a pensarem um pouco mais nessa

outra opção de retângulo, pois logo sentiriam dificuldades para analisar as questões

seguintes:

b) Qual é o retângulo que tem maior área? E o que possui menor área?

c) Se fosse o caso de uma planta da construção de um barracão, qual área seria a que aproveitaria

melhor o espaço físico para depósito de materiais? Por quê?

d) Se identificarmos retângulos com 32 cm de perímetro :

- Qual deles possui a maior área?..................................................................................

- Qual é a medida dessa área?......................................................................................

Ao responder às questões b e c, a maioria dos alunos logo percebeu que o

retângulo que possui a menor área é o de 9x1 cm e o que tem a maior área é o

quadrado, com 25 cm2, sendo este também o que possui maior aproveitamento de

espaço físico no caso de uma construção.

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Observou-se, no entanto, que os alunos com dificuldades na atividade inicial

(quadrado 5x5 cm), foram os mesmos que não conseguiram perceber que, para a

questão d, a resposta seria a construção de um quadrado de 8x8 cm, com 64 cm2 de

área.

Houve uma questão que chamou a atenção, pois constituiu-se em uma

atividade matemática investigativa genuína, na qual o aluno foi chamado a: agir

como matemático ao formular as questões e conjecturas; realizar as provas e

refutações; apresentar seus resultados; discutir e argumentar com seus colegas e

com o professor (PONTE, 2009, p. 23). Eis a questão:

e) Escolha agora como medida 14 cm para o perímetro de retângulos. Desenhe-os, compare as áreas

e anote os resultados. Como podemos identificar a maior área nesse caso?

Nesta situação, os alunos observaram que a maior área que se aproxima de

um quadrado é o retângulo 3x4 cm. Foi possível observar o trabalho investigativo do

aluno A4, que tentou identificar quais deveriam ser as medidas dos lados e da área

de forma que não apenas se aproximasse da superfície de um quadrado, mas que

fosse realmente um quadrado. No início, ele fez suas conjecturas e tentou

demonstrar geometricamente, mas não se convencia, afirmando: “Eu entendo

porque o perímetro não daria certo, pois 3,5x3,5 dá 12,25 de área, mas faltaria um

pedacinho” (para determinar o perímetro de 14 cm, apontando para o quadradinho

ao lado em seu desenho). (Figura 6)

Figura 6 – Esquema do aluno A4 para identificar a maior área que se aproxima de um quadrado com 14 cm de perímetro

Fonte: Dados de campo

Na realidade, A4 não observou que, juntando mais duas vezes duas meias

unidades de lado, daria a medida 14 cm de perímetro. Exatamente uma semana

depois, durante as aulas no período normal, ele explicou que o perímetro dá

realmente 14 cm e “não falta pedacinho”. Interessante a perseverança que o levou a

buscar a solução para sua conjectura.

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Ao final, no grande grupo, como fechamento dos trabalhos desta atividade,

os alunos foram incentivados a recordar e analisar que, se quisermos aproveitar o

maior espaço numa construção, o formato de quadrado é o melhor, pois possui

maior área e perímetro menor.

5ª Atividade Investigativa: Investigando geometricam ente área,

perímetro, razão e proporção

O desenvolvimento da 5ª atividade foi mais complexo. O objetivo geral era

analisar as relações entre áreas e perímetros de retângulos, aplicando-as em

situações envolvendo razão e proporção. Ainda, os cálculos de área e perímetro não

se baseavam mais apenas na observação do número de quadradinhos (para

identificar área) ou lado dos quadradinhos (para o perímetro).

A partir de figuras desenhadas num quadro (Figura 7), inicialmente foram

encaminhadas questões, nas quais os alunos identificavam e analisavam áreas de

quadriláteros que possuíam unidades de medida diferentes, mas de mesma

superfície, reforçando a noção de conservação de área. Outra questão era a de

identificação de áreas de quadriláteros que possuíam unidades de medida e de

superfícies diferentes, mas medidas de área iguais.

Figura 7 – Áreas de figuras com superfícies ou unidades de medida iguais

Fonte: A autora

Presumia-se que o aluno observasse que a área como superfície é a mesma

nas Figuras 1 e 2, mudando apenas o número correspondente à unidade de

medida: na Figura 1, a área é igual a 60 quadradinhos e na Figura 2, igual a 15

quadradinhos. Em relação às Figuras 3 e 4, o número correspondente à unidade de

medida é o mesmo, ou seja, 16, mas a superfície das duas figuras não é a mesma,

isto é, não há equivalência entre elas.

As respostas com relação à análise das Figuras 1 e 2 foram diferenciadas.

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Apesar de, em sua maioria, referirem-se apenas à semelhança entre elas,

destacam-se: A1 e A2: Que cada quatro quadradinhos da figura 1 equivalem a 1 quadradinho da figura 2. A4: São iguais o tamanho, mas com medidas diferentes (...), mas pode utilizar a F1 como centímetros quadrados e metro na F2. A12: A figura 2 é a metade da metade da figura 1. A14: Que a figura um a unidade de medida é menor que a figura 2. A15: A figura 2 tem 4 vezes mais de área do que a figura 1. Porém elas têm o mesmo formato e tamanho. Semelhantes.

(Fonte: Dados de campo)

Com relação à afirmação de A4, observa-se que, apesar de unidades

desproporcionais, a noção de proporção entre as figuras e uso de unidades de

medida mais cabíveis para medição são destacadas. A12 referiu-se à medida de

área encontrada. Ainda: houve desatenção do aluno A15 ao se relacionar às

Figuras 1 e 2, invertendo-as no relato. Também, quando redigiu área, talvez

estivesse querendo indicar unidade de medida de área.

Quanto à análise das Figuras 3 e 4, destacam-se: A1: Que os quadrados são semelhantes. Possuem o mesmo número de quadradinhos. A4: As medidas são diferentes, pois a figura 3 é medida como exemplo centímetro e a 4 em metros. A6 e A14: Que a área é a mesma, mas a figura 4 é maior. A15: Elas têm a mesma área e o mesmo formato, porém tamanhos diferentes. Semelhantes.

(Fonte: Dados de campo)

Observa-se que a noção de semelhança entre os retângulos e os quadrados

ficou estabelecida. Ressalta-se, também, o entendimento da noção de conservação

de área por parte dos alunos. Comparando-se as duas superfícies dos quadrados,

pode-se verificar que elas não pertencem a uma mesma classe de equivalência,

diferentemente dos retângulos que, apesar de possuírem unidades de medida

diferentes, sua superfície é equivalente.

Na questão seguinte, observando que cada quatro quadradinhos da Figura

1 equivalem a um quadradinho da Figura 2, os alunos deveriam identificar

perímetros dos quadriláteros de mesmo tamanho. Inicialmente, utilizando o lado do

quadradinho menor como unidade de comprimento e, depois, utilizando o lado do

quadradinho maior como unidade de comprimento. Ao registrar suas conclusões,

eles chegaram às mesmas respostas, sem dificuldades de entendimento: que,

utilizando o lado do quadradinho menor como unidade de medida nas Figuras 1 e 2,

a medida do perímetro é a mesma, ou seja, 32 unidades. Utilizando-se o lado do

quadradinho maior como unidade de medida, ambas as figuras terão perímetro igual

a 16 unidades.

Com o propósito de aplicar esses conhecimentos assimilados no decorrer

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das atividades propostas, foi-lhes apresentado um novo quadro, como o da Figura 8,

a partir do qual os alunos iriam analisar a razão de proporção entre perímetros e

áreas de retângulos semelhantes.

Figura 8 – Áreas de retângulos proporcionais

Fonte: A autora

A partir desse momento, o aluno iria trabalhar com medidas envolvendo

números com vírgula, pois teriam que proceder à medição “exata” dos lados maior e

menor dos retângulos, para depois efetuar a razão entre eles. Para essa atividade,

foi necessário o uso da régua e ficou evidente o pouco domínio com relação aos

instrumentos de medição, pois não faltou a famosa pergunta: “Começo a medir do

zero ou do 1?”

Após, os alunos deveriam calcular os valores do perímetro e da área desses

retângulos, a partir das medições efetuadas dos lados e, também, poderiam utilizar a

calculadora, já que o objetivo nesse momento não era o procedimento do algoritmo

da operação a ser efetuada, mas sim, o raciocínio do cálculo.

Ao efetuar a razão entre os valores dos perímetros das Figuras 6 e 2, nessa

ordem, os alunos identificaram facilmente a razão de proporção direta igual ou

aproximadamente igual a 2. Praticamente em todos os registros ficou reforçada a

ideia de que os retângulos são semelhantes.

As duas últimas questões referiam-se à análise da razão de proporção entre

as medidas de áreas encontradas entre as Figuras 6 e 2, nessa ordem. Como

previsto, os alunos sentiram dificuldade em perceber que a proporção não é direta,

pois o resultado não será o mesmo encontrado para a razão entre os lados dos

retângulos e o perímetro, o que poderia levá-los a pensar que não há

proporcionalidade.

Nesse momento, observou-se que, por coincidência, a razão entre as áreas

encontradas tinha o mesmo valor que o dobro da razão entre os perímetros, o que

os deixou confusos. Entre as questões, constava a seguinte observação em

destaque: “A razão entre as áreas de figuras semelhantes é igual ao quadrado da

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razão de semelhança”. Mesmo assim, as respostas foram praticamente unânimes de

que a razão da área é o dobro da razão do perímetro, ou seja, 4.

Na reunião do grande grupo, foi-lhes solicitado que observassem bem o

enunciado em negrito e, após a explicação da coincidência de que o quadrado de 2

é o mesmo que o dobro de 2, foram sugeridos exemplos em que a razão entre os

perímetros fosse igual a 3 ou 4. Os alunos concluíram, então, que a razão entre as

áreas seria 9 ou 16.

Ao final, A4 perguntou: “Por que em perímetro não precisa elevar ao

quadrado a razão?”. Foi-lhe exposto que, ao calcular o perímetro, apenas somamos

as medidas dos lados numa única dimensão, por isso a razão é a mesma dos lados

correspondentes. Ao calcular a área, utilizamos duas dimensões, efetuando a

multiplicação lado x lado. Como nos baseamos em quadrados como unidade de

área, a razão também se eleva ao quadrado.

6ª e 7ª Atividades Investigativas: “Conhecendo um pouc o o GeoGebra”

e “O retângulo áureo no GeoGebra. Qual a relação com área e perímetro?”

Essas atividades tinham como objetivos gerais: explorar as principais

ferramentas do GeoGebra, utilizadas para a construção e medição de polígonos e

análise de áreas e perímetros; identificar a razão áurea como razão de proporção

entre as medidas de área e perímetro do retângulo áureo construído no GeoGebra.

A partir da observação dos arquivos salvos pelos alunos, verificou-se que

eles não tiveram dificuldades quanto ao manuseio do software e identificação de

área e perímetro nos polígonos. Uma observação interessante: alguns alunos

notaram que, a partir de acionada a opção Polígono, enquanto não delimitavam a

região poligonal clicando em seus vértices, não conseguiam identificar a área,

porque a superfície interna do polígono não estava estruturada.

Praticamente todos os alunos conseguiram encontrar o valor do número de

ouro como razão de proporção entre os lados do retângulo áureo construído no

GeoGebra, de acordo com as especificações dadas. Esse número, também

chamado de razão áurea, possui um valor aproximadamente igual a

1,6180339887..., por ser um número irracional, cuja razão entre dois comprimentos

não pode ser expressa por uma fração (como um número racional). É uma grandeza

que pode ser traçada, mas não pode ser medida. É chamado de Fi ou Phi, cujo

símbolo é Ф, em homenagem ao famoso escultor grego Phidias (ou Fidias), que

viveu entre 490 e 430 a.C. (LIVIO, 2009, p. 15-16)

No momento em que os alunos deveriam calcular o perímetro do maior

retângulo, observado no retângulo áureo construído, para depois identificar a razão

de proporção entre o retângulo maior e o menor, o aluno A4 efetuou um

procedimento diferente dos outros. Em sua maioria, eles simplesmente verificavam

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as medidas dos segmentos que contornavam o retângulo maior com as ferramentas

do GeoGebra e depois procediam à soma dessas medidas. O aluno A4 primeiro

identificou a soma dos valores dos perímetros do quadrado e do retângulo menor em

sua construção geométrica (19,85 + 16,05 = 35,9), depois subtraiu duas vezes a

medida do lado “conjugado” entre os dois polígonos (ou seja, 9,92 = 2 . CB). (Figura

9)

Figura 9 – Dados do raciocínio do aluno A4 para identificar o perímetro do retângulo maior em sua

construção geométrica Fonte: Dados de campo

Os alunos concluíram, ao final das atividades, que a razão áurea é a medida

aproximada entre os lados do retângulo e entre os perímetros dos retângulos

identificados. Mas pairou a dúvida quanto às áreas, devido a problemas técnicos nos

computadores que impossibilitaram a finalização da atividade.

8ª Atividade Investigativa: Investigando retângulos de Fibonacci

O objetivo geral desta atividade era identificar a razão áurea como razão de

proporção entre as medidas de área e perímetro no retângulo áureo formado a partir

da Sequência de Fibonacci.

Essa sequência é assim chamada em homenagem ao matemático italiano

Leonardo Fibonacci de Pisa, um dos responsáveis pela divulgação do sistema de

numeração na Europa. A sequência infinita, formada pelos números 1, 1, 2, 3, 5, 8,

13, 21, 34..., possui relação com o número de ouro Fi. (LIVIO, 2009, p. 120)

Um retângulo áureo tem a interessante propriedade de, se o dividirmos num

quadrado e num retângulo, o novo retângulo é também áureo. Repetindo esse

processo infinitamente e unindo os vértices dos quadrados onde estes cortam os

retângulos na razão áurea, obtém-se uma espiral a que se dá o nome de espiral

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áurea. Os quadrados que formam essa espiral áurea “crescem” de acordo com a

Sequência de Fibonacci. (Figura 10)

Figura 10 – Sequência de Fibonacci no retângulo áureo

Fonte: A autora

Como atividade inicial, os alunos investigaram, a partir da montagem de um

quebra-cabeça, a maneira como ocorre a regra de formação e as regularidades no

retângulo áureo construído a partir de quadrados com medidas dos lados iguais à

Sequência de Fibonacci. Após, identificaram o número de ouro como razão

aproximada entre um número da Sequência de Fibonacci e seu antecessor.

Ao calcular a razão entre o valor do perímetro de um dos quadrados que

forma essa sequência pelo perímetro do quadrado imediatamente inferior, todos os

alunos encontraram, como resultado aproximado, o número de ouro 1,618....

Comprovaram, assim, que há proporção direta entre os perímetros dos quadrados e,

consequentemente, também entre os retângulos formados, como revelam os dados

registrados por A2. (Figura 11)

Figura 11 – Razão de proporção entre os perímetros dos quadrados identificados pela Sequência de

Fibonacci Fonte: Dados de campo

Mas, ao efetuar o mesmo procedimento do cálculo da razão entre as

medidas encontradas das áreas dos quadrados, observou-se que os valores não

são imediatamente iguais ao número de ouro. Apenas os alunos A1, A2 e A7

verificaram que essa razão não é direta, efetuando, assim, o cálculo da raiz

quadrada do valor encontrado. Dessa forma, identificaram o número de ouro como

razão aproximada de proporção entre as áreas, com foi registrado por A2. (Figura

12)

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Figura 12 – Razão de proporção entre as áreas dos quadrados identificados pela Sequência de

Fibonacci Fonte: Dados de campo

No grande grupo, ao analisar os resultados encontrados com relação à

proporção entre as áreas dos quadrados formados na Sequência de Fibonacci, foi

necessário lembrar os alunos também de que, no caso específico do quadrado, a

operação que nos dá o valor da área pode ser relacionada a uma potenciação.

Analisando que a operação inversa da potenciação é a raiz quadrada, os alunos A4,

A5 e A13 também chegaram à conclusão de que deveriam calcular a raiz quadrada

do número encontrado para identificar a razão entre as áreas.

Conclusão e Considerações Finais

A partir da sequência didática construída, foi possível observar que os

alunos assimilaram os conceitos básicos de área e perímetro em seus aspectos

geométrico, numérico e das grandezas, incorporando-os ao aspecto algébrico.

Mesmo considerando que tais conceitos não eram o foco principal nas

últimas quatro intervenções, sendo apenas empregados como aplicação no estudo

da proporção áurea nos retângulos, percebeu-se que os alunos não se equivocaram

quanto ao raciocínio correto, quando necessitaram do cálculo de área e perímetro

como componentes das atividades investigativas solicitadas. Ficou bem definida a

noção básica de que área relaciona-se à superfície de um polígono e perímetro

relaciona-se ao contorno dele.

Ao implementar a proposta pedagógica na Escola, observou-se o interesse

dos alunos em atividades que os levassem a manusear materiais simples e/ou

tecnológicos para a construção do conhecimento. Apesar disso, trabalhar com

atividades de investigação matemática, nas quais os alunos constroem seus

conceitos, ainda é um desafio, pois eles não estão acostumados a formular questões

e conjecturas, testá-las, apresentar resultados, discutir e argumentar. Pode-se dizer

que apenas três dos dezesseis alunos se encantaram com esse processo.

Mas, analisando positivamente, há um rompimento com a linearidade do

currículo, pois os conteúdos são entrelaçados e contextualizados, o que exige um

domínio pleno do assunto por parte do professor, pois o processo de aprendizagem

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está nas mãos do aluno, sendo o professor apenas o orientador e mediador desse

conhecimento.

Outros aspectos não relatados de forma específica no artigo, mas que

puderam ser observados durante os procedimentos de implementação, foram a falta

de leitura e a dificuldade de interpretação de textos que alguns alunos possuem,

necessitando de auxílio para entender aspectos básicos de questões formuladas.

Acrescenta-se, ainda, a dificuldade em expressar o que sabem com palavras de um

vocabulário matemático mais específico.

A definição de quadrado e retângulo também é confusa para alguns alunos.

Observou-se que possuíam conhecimentos superficiais com relação ao fato de que

todo quadrado é também um retângulo, com a característica especial de possuir

todos os lados iguais. Esses conceitos foram construídos no decorrer do processo, o

que se nota por relatos como: “Sim, pois o retângulo pode ser formado de vários

modos e o quadrado não”. (A2); “O quadrado pode ser retângulo porque tem todos

os lados iguais e os outros retângulos não” (A13); “É porque alguns retângulos não

têm todos os lados com a mesma medida.” (A6, A12 e A14).

Verificou-se, também, que os alunos não estão acostumados a observar

regularidades, o que dificultou inicialmente o entendimento das propostas

apresentadas na 8ª atividade investigativa, na qual teriam que identificar como era

construída a Sequência de Fibonacci. Outro aspecto a que os alunos não estão

acostumados a considerar é o registro em respostas, principalmente de forma

correta, das unidades para medição de perímetro e área, como cm e cm 2.

Por fim, considerou-se como válido o trabalho desenvolvido, visto que houve

um acréscimo de conteúdos pedagógicos tanto para o professor quanto para os

alunos participantes, com a proposta inovadora do Programa GeoGebra e a

dinâmica do conceito do número de ouro.

Referências

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BRITO, Alexsandra Felix de; BELLEMAIN, Paula Moreira Baltar. Influência do uso de materiais manipulativos na construção da grandeza comprimento. In: ENCONTRO NACIONAL DE EDUCAÇÃO MATEMÁTICA, 8., 2004, Recife. Anais... Recife:

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Universidade Federal de Pernambuco, 2004. 1 CD-ROM.

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IGNÁCIO, Renato da Silva. Um estudo das concepções de professores polivalentes sobre área e perímetro. 122 f. Dissertação (Mestrado) – Centro de Educação, Universidade Federal de Paraíba. João Pessoa, 2006. Disponível em: <http://www.ce.ufpb.br/ppge/Dissertacoes/dissert06/Renato%20Silva%20Ignacio/Renato_da_S_Ignacio.pdf> Acesso em 02.dez.2010.

LIVIO, Mario. Razão áurea: a história de Fi, um número surpreende nte. Trad. Marco Shinobu Matsumura. 4 ed. Rio de Janeiro: Record, 2009.

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