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Estudando matemática na construção e no manuseio de artefatos robóticos

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Resumo Um ensino de matemática vinculado a situações reais do aprendiz é uma demanda constante entre os docentes. Por isso, a pesquisa relatada neste artigo se propôs a elaborar e acompanhar um conjunto de atividades, aplicado a grupos de alunos, em sala de aula. Elas foram preparadas para explorar situações favoráveis ao ensino e aprendizagem de conteúdos matemáticos, a partir da construção e manipulação de artefatos robóticos, à luz da teoria da robótica educacional e da modelagem. Os dados para a análise foram coletados através do método da observação sistemática. Os resultados da análise reforçam a importância da inserção do ensino de matemática, contextualizado em situações reais. Constatou-se que esta área carece de mais trabalhos, com pesquisas aprofundadas. Experiências, ainda que simples, merecem ser realizadas, pois estimulam o envolvimento pessoal e são proveitosas para alunos e professores. Palavras chave: Ensino de matemática, Matemática contextualizada, Robótica educacional. Introdução O processo educativo, no complexo ambiente escolar, depende da ação colaborativa entre professores e estudantes, e tem como objetivo principal gerar novos conhecimentos, a partir de conceitos preexistentes. Esse processo é mediado por símbolos, signos e instrumentos que estabelecem a forma de relação entre os sujeitos e os objetos do conhecimento. Estudando matemática na construção e no manuseio de artefatos robóticos XIII CIAEM-IACME, Recife, Brasil, 2011. 2 Nesse sentido, buscam-se instrumentos para inovar o processo de aprendizagem, sem perder a dimensão reflexiva, com a finalidade de otimizar a aquisição do conhecimento e atender às demandas contemporâneas de nossa sociedade. Esses pressupostos são defendidos por Zilli (2004), repercutindo, assim, a necessidade de sensibilidade à dinâmica da realidade que a escola deve ter. Pensando na comunhão entre conceitos tradicionais e inovações, é possível destacar que esse processo de aproximação sofre resistências de ambas as partes, inerentes à reorganização do trabalho pedagógico, imposto pela inserção de um elemento novo.

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Esta pesquisa tem por objetivo investigar o impacto de um ambiente robótico nas estratégias e representações utilizadas por estudantes na interpretação de gráficos apresentando relações entre distância, tempo e velocidade. Como metodologia de pesquisa utilizamos Design Experiments de Kelly e Lesh (2000), isto é, um processo cíclico das reflexões acerca do ensinar e do aprender. Para o desenvolvimento das atividades buscamos referência na concepção construcionista de Seymour Papert (1994), em que o professor estimula os alunos a criarem soluções inovadoras, a partir de suas conjecturas por meio de desafios. Analisamos as dificuldades quanto à interpretação de gráficos apontadas em diversas pesquisas como Beichner (1994), Murphy (1999) e Brown e Crowder (2006) e também as dificuldades encontradas em ambientes computacionais, tendo como referência Arzarello e Robutti (2004), Parnafes e Disessa (2004) e Simpson, Hoyles e Noss (2006). Optamos por utilizar os materiais de robótica da LEGO Education e o software Robolab 2.0 para programar os modelos construídos. As atividades foram aplicadas em uma turma de alunos da 8 série do Ensino Fundamental e outra do 1 ano do Ensino Médio, de uma escola privada localizada na cidade de São Bernardo do Campo no estado de São Paulo. Segundo nossas análises, as dificuldades envolvidas na interpretação de gráficos apontadas nas pesquisas anteriores também emergem quando os alunos interagem num ambiente robótico, mas nossos resultados indicam que o trabalho com robôs proporciona oportunidades para criar conexões entre diversas representações. Em especial, a atividade envolvendo a construção de um radar para medir a velocidade contribuiu para a superação das dificuldades, particularmente para os alunos do 1 ano do Ensino Médio This study aims to investigate the impact of a robotic environment on the strategies and representations used by students in the interpretation of distance-time graphs. It adopted a methodology based on Design Experiments (Kelly and Lesh, 2000), that is a cyclical process of reflections upon learning and teaching. A constructionist conception, following Seymour Papert (1994), informed the design of the research activities, which were intended to involve students in the creation of innovative solution strategies in the face of challenging problems. Difficulties related to the interpretation of graphs as described in the researches of Beichner (1994), Murphy (1999) and Brown and Crowder (2006) were identified, along with conflicts, such as those discussed by Arzarello e Robutti (2004), Parnafes e Disessa (2004) e Simpson, Hoyles e Noss (2006), experienced within computational environments. For the research activities, we used robotic materials of LEGO Education and the software Robolab was used by students to program the LEGO models they constructed. The activities were realized with one class of 8th grade middle-school students and one class of students from the 1st year of high school in a private school in the city of São Bernardo do Campo in the state of São Paulo. Analyses indicated that the difficulties related to the interpretation of graphs raised in other studies also emerge when students interact in a robotic environment. However, the results also suggest that work with robots, the opportunities to make connections between diverse mathematical representations. Especially the activities involving the construction of their own velocity radar contributed to the overcoming of some of these difficulties, particular as far as the students from the 1st year of high school were concerned
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