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Comunicações Científicas

 

CABRI-GÉOMETRE E TEORIA VAN HIELE: possibilidades de avanços na construção de conceitos geométricos
Ivonélia da Purificação Maria Tereza Carneiro Soares

Resumo

Este trabalho de pesquisa em desenvolvimento pretende analisar avanços do pensamento geométrico de sujeitos ao utilizarem o software educacional Cabri-Géomètre. O trabalho está sendo realizado com alunos da 8ª série do ensino fundamental de uma escola pública de Curitiba, Brasil. Tomamos como referencial teórico, além dos adotados na elaboração do software Cabri, a teoria dos níveis de desenvolvimento do pensamento geométrico de van Hiele. Segundo van HIELE (1986) os alunos apresentam níveis de pensamento geométrico, sendo portanto, possível identificar esses níveis e também desenvolver um encaminhamento metodológico para avanço dos mesmos. Os níveis são assim classificados: visualização, análise, dedução informal, dedução formal e rigor. Apresentam também cinco níveis de aprendizagem para elevação de níveis: informação, orientação guiada, explicitação, orientação e integração. Seus trabalhos foram desenvolvidos com doutoramento na Universidade de Utrecht em 1957, a partir de preocupações oriundas de suas experiências como educadores. A pesquisa se desenvolve com aplicação do teste de van Hiele, entrevista e atividades com o software. Nossa hipótese é que sujeitos ao utilizarem o software Cabri-Géomètre em uma situação de ensino-aprendizagem, avançam do nível visual para o nível de dedução informal segundo a teoria proposta por van Hiele.

 

Abstract

This current research intends to assess the advances in geometrical thinking of students when the use the educational software Cabri-Géomètre. The field work is being conducted with eight grade students in the fundamental learning of a public school in Curitiba, Brasil. The theorical framework used to analyze the data is based, besides the ones aplied on Cabris’software, on van Hiele’s theory about levels of geometrical thinking development.

According to van Hiele (1986) students show five levels of geometrical thinking, therefore, it’s possible to identify this levels and develop a work to their advance. The levels are: visualization, analysis, deduction informal, deduction formal and rigor. These levels can also be used to geometrical thinking diagnosis and advance.

There are still five learning levels to advances levels: information, guided orientation, explicitation, free orientation and integration. His research was developed at Utrech University in 1957, basead on his concerns from his professional experience.

The assessment comprises the aplication of van Hiele’s test, interviews and activities using Cabri’s educational software. This assessment aims to find out whether students who use Cabri-Géomètre’s software in a learning situation will advance from the visual level to the informal deduction’s one as preposed by van Hiele’s theory.

 

Várias pesquisas tem demonstrado as possibilidades de utilização da informática na educação. (FAGUNDES,1992; PETRY,1992; MISKULIN,1993; VALENTE,1993; SILVA, 1996; SANGIACOMO,1996), principalmente com softwares educacionais.

O estudo da introdução da informática nas escolas brasileiras revela um trabalho desenvolvido tanto em uma perspectiva instrucional, em que o computador é o objeto de estudo, quanto em uma perspectiva construcionista, sendo o computador utilizado como recurso em uma situação de ensino-aprendizagem.( VALENTE, 1993).

Investigações como as de GARCIA NETO (1992) e SILVA(1996) utilizando o recurso da informática com meninos de rua, demonstram que esse propiciou: a melhoria na fluência do raciocínio dos alunos, a autonomia no desenvolvimento de projetos individuais e principalmente a reflexão sobre os erros cometidos no desenvolvimento das atividades.

ALMOULOUD (s/d, p. 141) ressalta que a utilização do computador possibilita individualizar o estudo de comportamento dos sujeitos, tornar os alunos autônomos na gestão de sua aprendizagem e tratar no tempo real uma parte da avaliação. Podendo-se assim integrar informações na formação de conceitos.

Dentre os softwares educacionais utilizados no Brasil, temos observado avanços na utilização do software Cabri-Géomètre como recurso informatizado na relação ensino-aprendizagem. (SANGIACOMO, 1996; SILVA,1997; POVOAS,1997; HENRIQUES,1997; SANTOS,1997).

Ao considerarmos essa ferramenta uma grande aliada no processo ensino-aprendizagem, temos percebido que os alunos interagem com o colega e com a máquina, trocam experiências, levantam hipóteses de resolução das atividades no computador, questionam e buscam outras formas de resolução.

Entendemos como D’AMBROSIO (1997), que a utilização do computador no ensino de matemática possibilita ao aluno a autoconfiança para criar e resolver situações matemáticas, desenvolvendo a autonomia.

Procuramos no presente estudo investigar em que medida o uso do software Cabri-Géomètre auxilia na construção de conceitos geométricos.

A escolha do software Cabri-Géomètre pode ser justificada devido o mesmo ser um software de autoria, assim classificado por ser um programa específico para desenvolver situações de ensino-aprendizagem de um determinado conteúdo. (SCHIOCHET, 1994).

Assim sendo, pode-se com o software Cabri criar e construir figuras que poderão ser deformadas com o deslocamento de seus elementos, permitindo a visualização dos movimentos e conservação de propriedades geométricas.

LABORDE e CAPPONNI(1994) argumentam que o Cabri - Géomètre possibilita o aprendizado das relações visuais e geométricas por três razões:
  • os fenômenos visuais ganham importância pela dimensão dinâmica do Cabri-Géomètre;
  • esses fenômenos são controlados pela teoria, pois são o resultado de uma modelização gráfica e de um modelo analítico de propriedades geométricas;
  • as possibilidades sem limites de situações geométricas podem ser visualizadas com um grande número de objetos de forma precisa.
Por meio de um "submenu histórico", as operações realizadas pelo aluno podem ser retomadas, sendo possível analisar as fases das construções geométricas e os processos mentais de desenvolvimento.

Dessa forma o Cabri permite: visualizar os objetos geométricos criados e movimentá-los, deformando e conservando suas propriedades; identificar as invariantes permitindo ao aluno compreender sua trajetória de um ponto a outro. Assim facilita a análise de como os alunos compreendem a geometria, além de propiciar um ambiente interativo para a aprendizagem de níveis mais complexos de pensamento geométrico.

Como o objetivo desse estudo é a compreensão de como os conceitos geométricos são construídos e não simplesmente a aquisição de técnicas de manuseio de um software específico ou a memorização de definições, consideramos de fundamental importância em nossa revisão de literatura buscar referências a respeito da aprendizagem de conceitos geométricos.

Dentre várias posições sobre o raciocínio e a aprendizagem de conceitos geométricos, optamos pela teoria van HIELE(1986), desenvolvida pelos holandeses Dina e Pierre Marie Van Hiele, por considerarmos ser a que enfoca com relevância o currículo escolar, por ser a teoria que propõe níveis de compreensão de conceitos geométricos e ter a preocupação com as dificuldades apresentadas por alunos na situação escolar.

Os van Hiele observaram que os alunos pareciam progredir no raciocínio geométrico através da seqüência de cinco níveis: visualização, análise, dedução informal, dedução formal e rigor. Os van HIELE(1986) apresentam também cinco níveis de aprendizagem para elevação de níveis: informação, orientação guiada, explicitação, orientação e integração.

Vários pesquisadores que desenvolveram pesquisas utilizando esta teoria (WIRSZUP, 1976; MAYBERRY, 1983; HOFFER, 1985; BURGER& SHAUGHNESSY, 1986; DE VILLIERS, 1987; CLEMENTS & BATTISTA, 1991; NASSER,1992; CROWLEY,1996), confirmam que a aprendizagem de conceitos geométricos parte de um pensamento mais global para um pensamento analítico, finalizando com a dedução matemática mais rigorosa. Os níveis são classificados em:
  • Visualização, quando o conceito geométrico é percebido no plano da aparência e as figuras são observadas mas não conceituadas, como quadrado, triângulo, retângulo e outras.
  • Análise: neste nível o sujeito começa a analisar as figuras geométricas, diferenciando suas propriedades. A criança, no caso, ao identificar o quadrado, relaciona aos lados iguais e ângulos com mesma medida.
  • Dedução informal: o sujeito pode fazer relações entre as figuras, inclusão e implicação, deduzir propriedades e reconhecer as classes de figuras. Neste caso apresenta a relação de inclusão do quadrado nos quadriláteros e retângulos.
  • Dedução formal, nível em que o sujeito trabalha com deduções e compreende as funções dos termos, axiomas, postulados, teoremas e demonstrações. Por exemplo, ocorre a compreensão de que a soma dos ângulos internos de um triângulo é de 180º, com argumentação de axiomas, postulados.
  • Rigor, nível em que a abstração geométrica não - euclidiana é compreendida. O sujeito pode comparar sistemas diferentes, desenvolve sistemas axiomáticos e as relações topológicas mais complexas.
Como bem assevera SANTOS (1997,p.781)


"van Hiele parte de duas premissas básicas. Em primeiro lugar, o objetivo do ensino da geometria é levar o aluno à aquisição de uma rede de relações servindo à expressão de raciocínios, rede na qual as relações são ligadas de forma lógica e dedutiva. Segundo, essa rede de relações deve ser construída pelo próprio aluno, recusando a idéia de receber do professor uma rede relacional completamente pronta."

Na teoria van Hiele encontramos também características essenciais para o desenvolvimento do pensamento geométrico que são, segundo NASSER(1991): hierarquia, lingüística, intrínseco, extrínseco, avanço e desnível.

Em relação a hierarquia observa-se uma seqüência dos níveis, sendo necessários níveis construídos anteriormente para alcançar um mais elevado.

Na lingüística um conceito geométrico é expresso com sua própria linguagem, com símbolos e relações.

Na relação intrínseco e extrínseco os níveis estabelecem uma intersecção, isto é, o que está implícito em um nível, torna-se explícito no nível superior.

No que se refere ao avanço, a teoria van Hiele explicita que os níveis dependem de instrução para serem elevados, mais do que da idade ou da maturidade do aluno.

Com relação aos desníveis, ocorre a necessidade de raciocínio de mesmo nível entre os parceiros da aprendizagem geométrica, ou seja, não ocorrerá uma elevação de nível se a atividade desenvolvida for num nível mais avançado que o construído pelo aluno.

Observamos assim, a importância do professor identificar os níveis em que se encontram seus alunos para então utilizar a linguagem e a instrução adequada.

A teoria dos van Hiele desenvolvida como uma teoria da educação matemática, oriunda da preocupação de professores, procura fornecer dados para a compreensão do movimento entre os níveis de construção do pensamento geométrico (JAIME & GUTIERREZ, 1990). O professor ao desenvolver seu trabalho, segundo essa teoria, deverá adotar os seguintes procedimentos para provocar os progressos dos níveis de compreensão dos conceitos geométricos de seus alunos:
    1. Em um primeiro momento vivenciar a fase da informação, em que alunos e professor discutem as atividades a serem desenvolvidas; perguntas são formuladas e a linguagem especifica ao nível é explicitada, ou seja, os alunos conhecem o trabalho prático.
    2. Fazer a orientação dirigida, com atividades apresentadas aos alunos que revelam as estruturas específicas do nível em questão.
    3. Na fase da explicação, auxiliar o aluno a usar a linguagem apropriada, na expressão e modificação dos seus pontos de vista.
    4. Para orientação livre os alunos elaboram soluções próprias para a atividades, possibilitando assim, várias soluções e problemas em aberto.
    5. Encontrando-se na fase de integração, segundo a teoria van Hiele, o aluno revê e analisa o que aprendeu, formando uma visão geral dos objetos e relações. (grifo nosso)
NASSER(1991) ressalta que as fases expostas podem ocorrer de forma simultânea e em diversas ordens, contudo, para a última fase existe a necessidade do desenvolvimento das fases anteriores pois, são significativas para fornecer as estruturas de aprendizagem.

Na investigação buscamos observar se utilizando o software Cabri-Géomètre, os alunos avançam na compreensão do conceito de quadriláteros do nível visual para o nível de dedução informal.

O desenvolvimento deste trabalho, utilizando o recurso informatizado software Cabri-Géomètre em uma situação de ensino-aprendizagem de geometria com sujeitos do ensino fundamental, busca enfocar a necessidade da utilização das tecnologias da informação e da comunicação sustentada em uma teoria de ensino-aprendizagem possibilitando o desenvolvimento de cidadãos conscientes, criativos, ativos, com novas formas de pensar o mundo.

"O computador permite criar ambientes de aprendizagem que fazem surgir novas formas de pensar e aprender [...] favorece aprendizagem ativa e controlada pelo próprio aluno, já que permite representar idéias, comparar resultados, refletir sobre sua ação e tomar decisões, depurando o processo de construção do conhecimento." (PCN, 1997, p.60)

O trabalho esta sendo desenvolvido com sujeitos, cursando a 8ª série do Ensino Fundamental da rede Estadual de Curitiba, com o seguinte encaminhamento: pré-teste, entrevista, situação com o software Cabri-Géomètre, entrevista e pós-teste.

Aplicamos um pré-teste com cada um dos sujeitos, baseado na teoria van Hiele com o objetivo de identificar em que nível do pensamento geométrico se encontra cada sujeito. O teste de van Hiele, desenvolvido por Usiskin, coordenador do projeto Cognitive Development and Achievement in Secondary School Geometry - CDASSG, tem como objetivo identificar em que nível de pensamento geométrico da teoria van Hiele se encontra cada sujeito (NASSER, 1992). Sentimos a necessidade também de realizar uma entrevista utilizando o recurso do paint brush, sobre a compreensão dos sujeitos em geometria, antes e depois do desenvolvimento de atividades com o software Cabri-Géomètre, isso se faz necessário para compreensão qualitativa do pensamento geométrico dos sujeitos envolvidos na pesquisa. As perguntas que compõem o roteiro da entrevista são as seguintes:


- que figura geométrica é esta?
- como você sabe que é um.....?
- um aluno da turma anterior me disse que essa figura é um (mudar o nome da figura) você acha que ele acertou ou errou? - por que você acha que ele (errou ou acertou)?
- Existe alguma relação entre as figuras que você desenhou? Por quê?

  • Que outras figuras podem ser desenhadas?
Não se pretende aqui explorar em profundidade a gênese da noção das formas geométricas, mas, sim, identificar as categorias presentes nos indicadores de BURGER E SHAUGHNESSY(1986) e a classificação dos níveis.

Até o presente momento foram realizados 12 atendimentos utilizando o software Cabri, com duração de 90 minutos e três vezes na semana, com coleta de dados por meio de fita de vídeo e de disquetes. As respostas dos sujeitos estão sendo categorizadas segundo os indicadores de BURGER E SHAUGHNESSY(1986), que são os seguintes.


nível 1

- uso de propriedades imprecisas, como comparar desenhos e identificar, caracterizar e classificar formas;
- usa como referência protótipos visuais para caracterizar formas;
- inclui atributos irrelevantes na identificação e descrição das formas, baseando-se no desenho da figura;
- não tem habilidade para conceber de uma variedade infinita de formas;
- faz classificações inconsistentes, isto é, classifica utilizando propriedades não utilizadas nas formas de classificação convencional;
- não tem habilidade para usar propriedades como condições necessárias para determinar formas;

nível 2

- compara formas explicitamente por meio de suas propriedades;
- não utiliza inclusões de classes entre tipos gerais de formas;
- classifica com base em um único atributo, como propriedade de lados, negligenciando ângulo, simetria;
- recita um rol de propriedades necessárias em vez de determinar propriedades suficientes;
- descreve tipos de formas por uso explícito de suas propriedades, preferencialmente usando nomes específicos;
- explicita rejeição às definições de livros a favor de caracterizações próprias;
- trata a geometria de forma empírica ao testar a validade de uma proposição;
- explícita falta de compreensão da prova matemática;

nível 3

- forma definições completas de tipos de formas;
- tem habilidade para modificar a definição e imediatamente aceita e usa definições de novos conceitos;
- explicita referências para definições;
- tem habilidade para aceitar formas equivalentes de definições;
- aceita ordenação lógica parcial entre tipos de formas; como inclusão de classes;
- tem habilidade para classificar formas de acordo com diferentes atributos matematicamente precisos;
- usa explicitamente frases com "se, então";
- tem habilidade para formar argumentos dedutivos informais corretos usando implicitamente tais formas lógicas como regras de cadeia (se p implica q e q implica r, então p implica r);

Nível 4

- clarifica perguntas ambíguas e reformulação da tarefa com linguagem correta;
- usa conjectura freqüentemente e tenta verificar dedutivelmente;
- confiança na prova como autoridade final decidindo a verdade de uma proposição matemática;
- compreende as regras dos elementos que compõem o discurso matemático, tais como, axioma, teorema, definições, prova;
- aceitação implícita dos postulados de geometria euclidiana.

Buscamos assim, identificar os níveis de van Hiele, analisando os dados que demonstram a compreensão e percepção dos alunos, como também, respostas compatíveis aos níveis estruturais e indicação de avanços dos mesmos. Por se tratar de pesquisa em andamento, até o momento não temos resultados à serem apresentados, estamos ainda na transcrição e análise dos 12 atendimentos já realizados, no entanto, pudemos observar que ao utilizar o software Cabri-Géomètre os sujeitos realizam as atividades com segurança, discutindo, inferindo, conjecturando e visualizando os conceitos e propriedades geométricas, o que indica, aprendizagem de níveis mais complexo de pensamento geométrico.

A escola não pode alijar-se do processo ensino-aprendizagem com as novas tecnologias. O que se faz necessário são pesquisas que levem a reflexão sobre a utilização dos recursos tecnológicos na formação de nossos alunos. Temos a responsabilidade de proporcionar-lhes estas experiências.

Assim, segundo MARKET "educação do futuro tem que ser aquela que prepara para a vida, para tomar decisões, para integrar conhecimento. É uma educação que prepara o indivíduo para agir, não apenas reagir: planejar e não apenas executar". (1992, p. 18). E diríamos ainda: criar e desenvolver a intuição e sensibilidade.

 

Ivonélia da Purificação
Professora – Universidade Tuiuti do Paraná -UTP
Mestranda Universidade Federal do Paraná – UFPR
e-mail Ivoneliap@martinus.com.br

Maria Tereza Carneiro Soares - orientadora
Profª. Dr.ª - Universidade Federal do Paraná – UFPR
e-mail marite@cwb.matrix.com.br

 

Referências bibliográficas

   
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