CAS e Ensino de Cálculo

Uma tecnologia da informação e comunicação como um CAS pode ser utilizada facilmente no ensino de Cálculo Diferencial. Inclusive como uma ferramenta de auxílio para cálculos algorítmicos. A questão de interesse dessa pesquisa, ao

investigar as compreensões dos estudantes acerca das integrais de linha nas atividades de campo, é justamente explorar outras formas de abordagem por meio dessas tecnologias favorecendo, a princípio, posturas mais investigativas por parte do estudante. Corroboramos com D. Tall (1991) ao apontar possíveis tarefas integradas com a tecnologia informática: “Na educação, pode ser usado para os mesmos objetivos, e para um outro propósito importante: ajudar os alunos a conceber e construir por si mesmos a matemática que já foi formulada por outros. (TALL,1991, p. 231, tradução nossa)19

Na perspectiva do Cálculo diferencial, podemos afirmar que os computadores inauguram um novo cenário para a investigação dentro da educação superior. Por meio dessa tecnologia é possível obter representações geométricas de objetos matemáticos que até então seriam impossíveis de serem visualizadas num ambiente convencional. Segundo Tall (1991), diversas conjecturas, teoremas e resultados da matemática técnica científica tem utilizado dessa tecnologia para auxiliar nas tentativas mais precisas de provas numéricas e exemplos ou contra-exemplos gerados de forma mais rápida pelos computadores. A conjectura de Euller, por exemplo, realizado com prodigiosos cálculos só foi mostrada que é falsa por meio de um contra-exemplo gerado por Lander e Parkin, num computador:

Quase dois séculos atrás, depois de um prodigioso número de cálculos, Euler formulou a conjectura de que uma soma de pelo menos n potências positivas enésimas de inteiros são necessários para produzir um enésima potência. Então pelas restrições dos cálculos necessários para investigar obrigou-os a ficar sem prova ou refutação até uma pesquisa de computador em 1969 por Lander e Parkin produziu o contra-exemplo: 275 + 845 + 1105 + 1335 = 1445. (TALL, 1991, p. 232, tradução nossa)20

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In education it can be used for the same objectives, and for one other major purpose: to help students conceptualize, and construct for themselves, mathematics that has already been formulated by others.

20

Nearly two centuries ago, after a prodigious number of calculations, Euler formulated the conjecture that a sum of at least n positive nth powers of integers are required to produce an nth power. So forbidding were the calculations required to investigate this that it stood without proof or refutation until a computer search in 1969 by Lander and Parkin produced the counter-example:

Por outro lado, a conjectura de Goldbach permanece aberta, ainda que os computadores tenham encontrado uma decomposição em dois primos para todos os pares até um tamanho extremamente significativo. Segundo Tall (1991), a prova formal pode ser auxiliada pelo computador uma vez que os processos lógicos de construção e cálculos podem ser reduzidos a um número reduzido de casos para levantar possíveis conjecturas. É o caso, segundo Tall (1991), do problema das quatro cores, reduzido para um número finito (mas grande) de alternativas que poderia ser resolvidas pelo computador. Essas aplicações podem ser encontradas facilmente nos problemas combinatórios em teoria de grupos, geometria algébrica e outras áreas que são constituídas de algoritmos programáveis favorecendo a utilização do computador nas partes de cálculos complexos (TALL,1991). Evidentemente estas práticas não agradam todos os matemáticos, visto que muitas vezes faz-se necessário questionar a programação, o processo lógico, o modo como os conceitos se encaixam podendo conduzir argumentos falaciosos (TALL,1991). Esse seria outro lado para se pesquisar. Entendemos que as atividades matemáticas, em geral, podem ser integradas aos computadores embora seja necessário reconhecer possíveis pontos negativos no processo.

A integração de uma tecnologia da informação e comunicação no ensino de Cálculo deve, sobretudo, auxiliar o estudante a explorar o conceito matemático do objeto de ensino:

Isso abre uma possibilidade adicional para o uso do computador na educação matemática, através do desenvolvimento de programas de computador projetados para ajudar o aluno a conceituar idéias matemáticas. (TALL,1991, p. 234, tradução nossa)21

Dessa forma, acreditamos que seja necessária uma investigação mais refinada das propostas de tarefas nesses ambientes nas quais possuam elementos potencializadores da exploração de ideias matemáticas sob os diversos aspectos ou

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This opens up a further possibility for the use of the computer in mathematical education, through the development of computer software designed to help the student conceptualize mathematical ideas.

representações possíveis como simbólicas gráficas e numéricas, podendo assim confirmar ou refutar a hipótese na qual aponta a autonomia como uma competência gerada quando o estudante busca soluções alternativas.

O que pretendemos com este tópico é sugerir ao leitor a reflexão de possíveis pontos de convergência entre as TIC’s e o ensino de Cálculo sob uma perspectiva de integração dessa tecnologia, os estudantes e o objeto matemático de ensino.

Tall (1991) destaca os dois softwares CAS mais utilizados, apontando características de exploração de conceitos matemáticos mais fortemente presente em cada programa. Analisa, do ponto de vista técnico e pedagógico, alguns elementos comuns aos dois e outros pontos distintos. Destaca a Matemática como uma inovação nessa área já que, segundo Tall (1991), ele possui uma versão na qual a sintaxe da descrição matemática de um cálculo não é necessariamente aquela composta de um conjunto de símbolos. Mas a própria palavra que descreve o conceito pode ser entendida como uma sintaxe para a realização de um cálculo (TALL,1991).

A partir dessas reflexões destacadas e das questões levantadas anteriormente, vemos como uma necessidade a produção de mais pesquisas com o CAS no sentido de apontar elementos constituídos na sua natureza de questões de reflexão acerca do alcance instrucional destas tecnologias no processo de ensino e aprendizagem. Sobretudo, pela crescente expansão desses programas no meio acadêmico. E isso também sugere uma demanda de pesquisas nas quais se investiguem qualitativamente as potencialidades matemáticas educacionais dessas tecnologias informáticas no ensino superior. Essa necessidade vai ao encontro da pretensão dessa pesquisa na qual deseja construir um quadro de conhecimentos relativos às compreensões matemáticas de estudantes de Cálculo ao realizarem tarefas mediadas pelo Maple.

De acordo com a teoria da reorganização de Tikhomirov (1981, apud BARBOSA, 2009), as ideias de coletivo pensante (LEVY, 1993) e a proposta de convergência destas teorias como sugerem Borba & Vilarreal (2005, apud BARBOSA, 2009), fica evidenciado uma proposta de abordagem acerca da tecnologia informática no ensino de Cálculo: a integração. Essa expressão pode significar efetivamente o que pretendemos com essa pesquisa.

O Maple é um software matemático. Acreditamos, corroborando com Lévy (1993) e Tikhomirov (1981, apud BARBOSA, 2009), que esse software em si não ensina. E

também não apenas completa o trabalho manual de um estudante ou professor. Mas se pensarmos nas possibilidades de exploração da potencialidade procedimental e de estímulo visual que esse software proporciona em tarefas matemáticas envolvendo a Integral de Linha de Campos Vetoriais? É possível mobilizar diferentes partes da imagem de conceito relativo ao conceito envolvido? Essas perguntas constituem a região de investigação inserida no corpo dessa pesquisa evidenciando o modo como iremos analisar as atividades de campo.

4 – INTEGRAL DE LINHA DE CAMPOS VETORIAIS E TRABALHO REALIZADO: