UNIVERSIDADE SEVERINO SOMBRA Programa de Pós-Graduação Stricto Sensu Mestrado Profissional em Educação Matemática ROGÉRIO DELFINO DE SOUZA UMA SEQUÊNCIA DIDÁTICA PARA O ENSINO DA MATEMÁTICA PROBABILÍSTICA NA TERCEIRA SÉRIE DO ENSINO MÉDIO COM APOIO DE DISPOSITIVOS MÓVEIS VASSOURAS 2015 ROGÉRIO DELFINO DE SOUZA UMA SEQUÊNCIA DIDÁTICA PARA O ENSINO DA MATEMÁTICA PROBABILISTICA NA TERCEIRA SÉRIE DO ENSINO MÉDIO COM APOIO DE DISPOSITIVOS MÓVEIS Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação Stricto Sensu – Mestrado Profissional em Educação Matemática – da Universidade Severino Sombra, como requisito parcial à obtenção do título de Mestre em Educação Matemática. Orientador: Prof. Dr. Marco Antônio Pereira Araújo VASSOURAS 2015 ROGÉRIO DELFINO DE SOUZA UMA SEQUÊNCIA DIDÁTICA PARA O ENSINO DA MATEMÁTICA PROBABILISTICA NA TERCEIRA SÉRIE DO ENSINO MÉDIO COM APOIO DE DISPOSITIVOS MÓVEIS Dissertação apresentada à Banca Examinadora da Universidade Severino Sombra, como requisito parcial para obtenção do título de Mestre em Educação Matemática, sob orientação do Dr. Marco Antonio Pereira Araújo. __________________________________________________ Prof.Dr. Marco Antônio Pereira Araújo (USS- Orientador) _________________________________________________ Prof. Dr. Carlos Vitor de Alencar Carvalho (USS) _______________________________________________ Prof.ª Dr.ª Janaina Veiga (CEFET-RJ) Vassouras – RJ, 19 de junho de 2015 Autorizo, exclusivamente para fins acadêmicos e científicos, a reprodução total ou parcial desta Dissertação por processos de fotocopiadoras ou eletrônicos. Assinatura:___________________Local e Data:_________ Dedico este trabalho primeiramente a Deus, principal responsável por esta conquista, e à minha esposa, Sonia Maria da Silva de Souza. AGRADECIMENTOS À Deus, por me iluminar e guiar sempre. A Sonia Maria da Silva de Souza, Thiago Delfino de Souza, Maria Helena de Souza, José Messias da Silva, Antonia Pereira da Silva, Andréa Seixas e Jorge Rosário companheiros de todos os momentos. A “vovó” Maria da Conceição Timóteo e Manoel Delfino de Souza (in memorian), pessoas ímpares na minha vida pessoal e profissional. Ao Prof. Dr. Marco Antônio Pereira Araújo, pela orientação desde os primeiros passos na pesquisa, pelo incentivo, confiança e amizade. Aos Professores do Mestrado profissional em Educação Matemática da USS, pelas sugestões, comentários e críticas que tanto contribuíram para a elaboração e evolução desta pesquisa e para o meu crescimento pessoal e profissional. Aos companheiros de turma, por tantas ideias, experiências, conhecimentos e saberes partilhados nos nossos encontros. Aos meus alunos, pois sem eles, não haveria sentido esta pesquisa. RESUMO O presente trabalho está inserido na linha de pesquisa “Metodologias e Tecnologias de Informação Aplicadas ao Ensino da Matemática” do Programa de Pós-Graduação Stricto Sensu, Mestrado Profissional em Educação Matemática da Universidade Severino Sombra. Esta dissertação descreve os procedimentos utilizados de uma sequência didática que tem como objetivo verificar quais as contribuições que os dispositivos móveis associados a resolução de problemas e jogos podem contribuir para a aprendizagem da frequência relativa tendendo para probabilidade clássica em função do número crescente de simulações. O acesso a conteúdos multimídia deixou de estar limitado a um computador pessoal (PC) e estendeu-se também às tecnologias móveis (telemóvel, PDA, Pocket PC, Tablet PC, Laptops), proporcionando um novo paradigma educacional, o mobile learning ou aprendizagem móvel. Tendo esta tecnologia como ferramenta inseridas no processo do ensino da Matemática. Entretanto, os jogos de azar são uns dos principais contextos em que os alunos podem compreender as características das situações aleatórias. O uso de jogos e da resolução de problemas no ensino da Matemática indica que a resolução de problemas é um veículo poderoso e eficaz para a aprendizagem. Os conceitos e os procedimentos matemáticos, em sua maioria – senão todos –, podem ser mais bem ensinados por meio da resolução de problemas, os estudantes devem resolver problemas com enfoque vivenciado o mais próximo possível da realidade com o objetivo de alcançarmos uma Aprendizagem Significativa elaborada por Ausubel. A escolha por esse referencial teórico se deve ao fato de entender-se que ele estabelece premissas suficientes para sustentar os objetivos indicados: o que o estudante já sabe é o ponto de partida para a aprendizagem significativa e o material a ser aprendido, deve ser relacionável à estrutura cognitiva do aprendiz. Desenvolveu-se o tabalho com o uso do aplicativo Dice, jogo de dados e moedas, não específico para o ensino da matemática, e o Software Simulaprob totalmente elaborado para o ensio da matemática probabilística obtendo um aproveitamento satisfatório em relação ao aplicativo Dice. Palavras-chave: Resolução de problemas; Jogos; frequência relativa; probabilidade; Dispositivos móveis. ABSTRACT This work is inserted in the research line "methodologies and Information Technology Applied to Math teaching" of the Graduate Program Stricto Sensu, Professional Masters in Mathematics Education at the University Severino Sombra. This paper describes the procedures used in a didactic sequence aims to determine which contributions that mobile devices associated with problem solving and games can contribute to the learning of the relative frequency tending to classical probability due to the increasing number of simulations. Access to multimedia content is no longer limited to a personal computer (PC) and also extended to mobile technologies (mobile phone, PDA, Pocket PC, Tablet PC, Laptops), providing a new educational paradigm, mobile learning and mobile learning having this technology as inserted tool in mathematics education process. However, gambling is one of the main contexts in which students can understand the characteristics of random situations. The use of games and problem solving in mathematics education indicates that problem solving is a powerful and effective vehicle for learning. The concepts and mathematical procedures, most - if not all - can be better taught through problem solving, students must solve problems focusing lived as close to reality in order to achieve Meaningful Learning elaborate by Ausubel. The choice of this theoretical framework is because to understand that it establishes sufficient data to support the stated goals: what the student already knows is the starting point for meaningful learning and the material to be learned must be relatable the cognitive structure of the learner. The work was developed using the App. Dice, a dice game and coins, not specifically for math teachings, and also the Simulaprob totally developed for probalistic math teachings getting a satisfactory utilization in relation to Dice. Keyword: Troubleshooting; games; relative frequency; probability; mobile technology LISTA DE FIGURAS Figura 1: Recorte do layout do Currículo Mínimo, Sétimo ano do Ensino Fundamental ........ 29 Figura 2: Recorte do layout do Currículo Mínimo, 3ª Série do Ensino Médio ........................ 30 Figura 3: Interface do Aplicativo Dice para Download ........................................................... 60 Figura 4: Tela de Escolha dos Dados e Moedas ....................................................................... 60 Figura 5: Dados e Moedas em conjunto ................................................................................... 60 Figura 6: Tela de Demonstração de Exclusão de Ícones .......................................................... 61 Figura 7: Mapa Conceitual Para o Ensino de Probabilidade .................................................... 67 Figura 8: Imagens do primeiro encontro realizado no Colégio Estadual Rio Dourado ........... 77 Figura 9: Questão seis do Questionário de Conhecimentos Prévios ........................................ 77 Figura 10: Questões de sete a Nove do Questionário de Conhecimentos prévios ................... 78 Figura 11: Tabela de Possibilidades para Yasmim, Isadora e Ísis............................................ 81 Figura 12: Tabela de Possibilidades em Forma de Disco......................................................... 81 Figura 13: Grupo (C) com Dificuldade na Construção do ....................................................... 82 Figura 14: Histograma Clássico de Duas Moedas após a Explicação Sobre Plano Cartesiano 83 Figura 15: Organização do Espaço Amostra da ....................................................................... 85 Figura 16: Distribuição de Frequência (1) ................................................................................ 86 Figura 17: Distribuição de Frequência (2) ................................................................................ 86 Figura 18: Distribuição de Frequência (3) ................................................................................ 86 Figura 19: Histograma Clássico das Somas das Faces ............................................................. 87 Figura 20: Histograma da Soma das Faces dos Dados para 250 Experimentações ou Jogadas .................................................................................................................................................. 88 Figura 21: Evento de Interesse das Moedas ............................................................................. 89 Figura 22: Distribuição de Frequência (1) ................................................................................ 90 Figura 23: Distribuição de Frequência (2) ................................................................................ 90 Figura 24: Distribuição de Frequência (3)................................................................................ 91 Figura 25: Rendimento em Salado Aplicativo Dice ................................................................. 92 Figura 26: Rendimento em Sala do Software Simulaprob ....................................................... 93 Figura 27: Teste e IC para duas Variâncias: ............................................................................. 93 LISTAS DE TABELAS Tabela 1: Percentual de Baixo Rendimento Por Descritor do Primeiro Bimestre de 2011 .............19 Tabela 2: Percentual de Baixo Rendimento Por Descritor do Primeiro Bimestre de 2012 .............20 Tabela 3: Percentual de Baixo Rendimento Por Descritor do Primeiro Bimestre de 2013 .............21 Tabela 4: Percentual de Baixo Rendimento Por Descritor do Segundo Bimestre de 2011 .............22 Tabela 5: Percentual de Baixo Rendimento Por Descritor do Segundo Bimestre de 2012 .............23 Tabela 6: Percentual de Baixo Rendimento Por Descritor do Segundo Bimestre de 2013 .............23 Tabela 7: Percentual de Baixo Rendimento Por Descritor do Terceiro Bimestre de 2011 .............25 Tabela 8: Percentual de Baixo Rendimento Por Descritor do Terceiro Bimestre de 2012 .............25 Tabela 9: Percentual de Baixo Rendimento Por Descritor do Terceiro Bimestre de 2013 .............26 Tabela 10: Análise a priori e a posteriori .................................................................91 LISTA DE SIGLAS CIED CIES CPUB CIET EDUCOM IDEB MEC PRONINFE SEI SAERJ SAERJINHO SEEDUC/RJ SEED/MEC TE TIC UFMG UNICAMP UFPE UFRGS UFRJ USS PROINFO Centros de Informática na Educação de 1º e 2º graus Centros de informática na Educação Superior Centros Pilotos em Universidades Brasileiras Informática na Educação Tecnológica Computadores na Educação Índice de Desenvolvimento da Educação Básica Ministério da Educação e Cultura Programa Nacional de Informática Educativa Secretaria Especial de Informática Sistema de Avaliação da Educação do Estado do Rio de Janeiro Programa de Avaliação Diagnóstica do Processo Ensino Aprendizagem Secretaria de Educação do Estado do Rio de Janeiro Secretaria de Educação a Distância Tecnologias Educacionais Tecnologias da Informação e Comunicação Universidade Federal de Minas Gerais Universidade Estadual de Campinas Universidade Federal de Pernambuco Universidade Federal do Rio Grande do Sul Universidade Federal do Rio de Janeiro Universidade Severino Sombra Programa Nacional de Informática na Educação LISTA DE QUADROS Quadro 1:Resultados da Busca da Revisão Sistemática ........................................................... 41 Quadro 2:Comparativo dos Softwares Encontrados ................................................................. 54 Quadro 3: Aplicativos Encontrados .......................................................................................... 58 Quadro 4: Estrutura de uma Sequência Didática para o Ensino da Probabilidade ................... 70 Quadro 5: Habilidades e Objetivos Pretendidos com as Atividades Propostas ........................ 71 Quadro 6: Orientações das Atividades ..................................................................................... 72 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................... 15 2 ANALISE DOS RESULTADOS SAERJINHO DE DOIS MIL E ONZE A DOIS MIL E TREZE E PROBABILIDADE................................................................................. 18 2.1 PROBABILIDADE NO CURRÍCULO MÍNIMO............................................................. 28 2.2 PROBABILIDADE NO ENSINO MÉDIO ....................................................................... 30 3 REVISÃO SISTEMATICA DA LITERATURAE TECNOLOGIASEDUCACIONAIS .................................................................................................................................................. 37 3.1 REVISÃO SISTEMÁTICA DA LITERATURA................................. 37_Toc422775825 3.2 AS TECNOLOGIAS EDUCACIONAIS COMO SUPORTE À APRENDIZAGEMT .... 45 3.3 ANALISE DOS SOFTWARES E APLICATIVOS PARA DISPOSITIVOS MÓVEIS .. 53 4 TEORIA DA APRENDIZAGEM SIGNIFICATIVA USO DE JOGOS E SOLUÇÃO DE PROBLEMAS EM SALA DE AULA ............................................................................ 62 4.1 TEORIA DA APRENDIZAGEM SIGNIFICATIVA ........................................................ 62 4.2 UMA PROPOSTA SIGNIFICATIVA PARA O USO DE JOGOS E SOLUÇÃO DE PEOBLEMAS EM SALA DE AULA...................................................................................... 67 5 ATIVIDADES E ESTUDO EXPERIMENTAL ............................................................... 71 5.1 ATIVIDADES .................................................................................................................... 71 5.2 EXECUÇÃO DAS ATIVIDADES .................................................................................... 75 5.3 ANALISE DOS RESULTADOS ....................................................................................... 91 6 CONSIDERAÇÕES FINAIS ............................................................................................. 95 REFERÊNCIAS...................................................................................................................... 97 1 INTRODUÇÃO Iniciando a carreira profissional como professor da Rede Estadual de Ensino do Estado do Rio de Janeiro, tive a oportunidade de vivenciar e compartilhar na sala dos professores e reuniões pedagógicas por área,a discussão sobre a dificuldade de ensinar probabilidade com recursos tradicionais. Nós professores já entendemos que há necessidade de recursos mais significativos para que a aula seja produtiva e atraente para ambos, alunos e professores. Sabemos que a introdução à Probabilidade nos Ensino Fundamental e Médio ocorreu apenas nos Parâmetros Curriculares Nacionais de Matemática a partir de 1998, onde foi inserida dentro do bloco Tratamento da Informação em conjunto com a Estatística e a Combinatória. Os PCN defendem sua inclusão devido à demanda social e, por isso, seu ensino não pode ser baseado apenas em definições e fórmulas determinísticas; deve ser trabalhado de modo mais amplo, interdisciplinar e principalmente fazendo conexão com a realidade, sugerindo uma abordagem frequentista, baseado na evidência empírica, considerando os resultados aleatórios em longo prazo, a partir da repetição experimental. Os cálculos de probabilidade nessa perspectiva envolvem, ajuste de curvas, tabelas de distribuição e histogramas, entre outros. Os valores de probabilidades fornecidos nessa interpretação não são exatos, havendo dificuldades em se determinar qual é o número de repetições adequado a um experimento, para se garantir uma estimativa confiável. Acreditamos na importância da incorporação de novas Tecnologias Educacionais (TE) no ensino da Matemática, servindo como ferramenta facilitadora da aprendizagem, no desenvolvimento e na construção de novos conceitos matemáticos. A sequência didática desta dissertação tem o objetivo de contibuir com aprendizagem da probabilidade clássica e frequência relativa auxiliada por dispositivos móveis associados à resolução de problemas e jogos. A escolha do tema desta dissertação foi definida através do levantamento estatístico fornecido pelo governo do Estado do Rio de Janeiro do primeiro, segundo e terceiro bimestres de dois mil e onze a dois mil e treze através da avaliação diagnóstica SAERJINHO. Buscou-se, assim, avaliar as relações entre as ações do sistema didático, utilizando um roteiro definido que cumpra as fases a seguir apresentadas: 16 Fase 1 – Análise Preliminar Para a obtenção das respostas aos problemas identificados, visando auxiliar na consecução dos objetivos propostos, foi realizado, preliminarmente, um levantamento do perfil dos estudantes participantes da oficina pedagógica, bem como, dos seus conhecimentos prévios a respeito da probabilidade clássica e frequência relativa (experimentos aleatórios, espaço amostral, eventos, definição de probabilidade na visão clássica, empírica ou pelo enfoque da frequência relativa).Para isso, foram colhidas informações na SEEDUC/RJ, conforme capítulo 2 , por meio de estatísticas. Esses resultados foram utilizados no estudo de viabilidade e serviram para balizar o grau de informação do conteúdo presente na utilização do Software Simulaprob e o aplicativo Dice. Fase 2 – Apresentação Na fase de apresentação, o Software Simulaprob e o aplicativo Dice foram aplicados em oficina pedagógica realizada no Colégio Estadual Rio Dourado – Casimiro de Abreu, Rio de Janeiro, para estudantes da 3º série do ensino médio. Nesse estágio, utilizou-se um datashow com vista a contribuir para a melhoria da compreensão dos significados de conceitos de probabilidade clássica e frequência relativa. Fase 3 – Análise a Posteriori Nessa fase, foram analisados e consolidados os resultados alcançados, verificando o envolvimento e a compreensão dos estudantes no estudo sobre probabilidade clássica e frequência relativa utilizando os dispositivos móveis, Software Simulaprob e o aplicativo Dice como ferramentas educacionais. Fase 4 – Avaliação dos softwares Nessa fase foram realizadas a avaliação final do Software Simulaprob e do aplicativo Dice, a documentação das pesquisas aplicadas e a divulgação dos resultados alcançados, que constam nesta dissertação. Vale destacar que o objetivo deste trabalho não é demonstrar se a utilização do Software Simulaprob e o aplicativo Dice, aplicado no ensino das propriedades da probabilidade clássica e frequência relativa, é melhor ou pior do que outras ferramentas de ensino, mas mostrar que estes são formas diferenciadas e inovadoras de se ensinar o referido assunto, utilizando as Tecnologias Educacionais (TE). 17 Os capítulos seguintes descrevem detalhadamente cada uma das atividades das fases mencionadas com vistas à validação dos resultados propostos nos objetivos. O capítulo 2 trata das informações colhidas na SEEDUC/RJ, por meio de estatísticas, resultados que foram utilizados no estudo que serviram de norte em relação ao conteúdo com menor rendimento pelos alunos do ensino médio do Estado do Rio de Janeiro através do SAERJINHO e o conceito de probabilidade clássica e relativa. O capítulo 3 trata de uma revisão sistemática em função do ensino da probabilidade e frequência relativa com o auxílio de dispositivos móveis que envolvam solução de problema e jogos. Apresenta um breve relato sobre a importância das tecnologias aplicada à educação matemática, destacando a necessidade de revisão do papel da escola e dos educadores na formação de novos cidadãos, considerando a rápida evolução do mundo em que vivemos em função da crescente globalização. Estão descritos o processo de escolha pelo Software Simulaprob e o aplicativo Dice para dispositivos móveis no que se refere à interface, facilidade de acesso, download, sistema operacional e funcionamento. O capítulo 4 descreve a Teoria da Aprendizagem Significativa, apresentando as condições e vantagens de sua aplicação no processo de facilitação da construção do conhecimento pelo educando, a partir da interação de um conceito geral, já incorporado pelo aprendiz, a um novo conceito apresentado, potencializando a formação de novas informações, o que dá significado real ao conhecimento adquirido.A metodologia utilizada no desenvolvimento da pesquisa realizada, com destaque na concepção e organização do processo por meio da resolução de problemas e jogos. Tem em sua conclusão a relação das atividades utilizando a Tecnologia Educacional móvel, no apoio ao estudo de probabilidade e frequência relativa a serem executadas, com vistas à consecução do processo de construção da pesquisa. O capítulo 5 apresenta a análise dos dados e descreve os resultados qualitativos obtidos na pesquisa avaliando se o Software Simulaprob e o aplicativo Dice contribuíram na aprendizagemdo educando, a partir do desenvolvimento da oficina pedagógica realizada com estudantes do terceiro ano do ensino médio. O capítulo 6 apresenta as considerações finais do trabalho, destacando as conclusões mais relevantes do estudo desenvolvido e, também, algumas recomendações e sugestões do autor. 18 2 ANALISE DOS RESULTADOS SAERJINHO DE DOIS MIL E ONZE A DOIS MIL E TREZE DE PROBABILIDADE A analise dos rendimento por descritores deste trabalho aconteceram a partir de dois mil e onze porque a Secretaria de Estado de Educação do Estado do Rio de Janeiro deu início, em abril do referido ano, ao Saerjinho, sistema de avaliação bimestral do processo de ensinoaprendizagem nas escolas. Os alunos do 5º e 9º ano do Ensino Fundamental e das três séries do Ensino Médio Regular, Integrado e do Curso Normal das escolas estaduais de ensino presencial passaram a fazer ao final de cada bimestre, provas de Língua Portuguesa e de Matemática. Analisou-se em março de dois mil quatorze os gráficos entre os anos de dois mil e onze a dois mil e treze das avaliações internas Saerjinho. verificou-se o baixo rendimento nestes três anos, referente aos conteúdos envolvendo probabilidade e contagem utilizando o princípio multiplicativo ou noções de permutação simples, arranjos simples e/ou combinações. RESULTADOS SAERJINHO 1° BIMESTRE 2011 /2012/2013 As Habilidades e Competências a serem desenvolvidas segundo currículo mínimo estabelecido pela SEEDUC/RJ para estes bimestres foram: - Resolver problemas de contagem utilizando o princípio multiplicativo ou noções de permutação simples e/ou combinação simples. - Utilizar o princípio multiplicativo e o princípio aditivo da contagem na resolução de problemas. - Identificar e diferenciar os diversos tipos de agrupamentos. - Calcular a probabilidade de um evento. (Rio de Janeiro, 2012, p.1) As tabelas 1, 2 e 3, abaixo transcritas, sinalizam Percentuais de Baixo Rendimento Por Descritor dos primeiros bimestres dos anos de 2011, 2012 e 2013 em relação ao aprendizado da matemática na terceira série do ensino médio, envolvendo conteúdos básicos fundamentais para a vida do aluno. Os alunos não obtiveram resultados satisfatórios superiores a vinte e cinco por cento nas habilidades e competências propostas pelo currículo mínimo, conforme o boletim informativo da SEEDUC/RJ, com persistência nos conteúdos referente a “resolver problema de contagem utilizando o princípio multiplicativo ou noções de permutação simples, arranjos simples e/ou combinações simples”(descritores H75, D60 ou H60), “calcular a probabilidade de um evento”(H76 e D67) e “identificar a localização de números reais na reta numérica”(H36). A experiência profissional na Rede Escolar do Estado do Rio de Janeiro evidencia um modelo de ensino tradicional da matemática que por sua vez não estimula o desenvolvimento do estudante com situações concretas e contextualizadas de pesquisa, aprendizagem colaborativa e construções coletivas entre os próprios estudantes. 19 Tabela 1: Percentual de Baixo Rendimento Por Descritor do Primeiro Bimestre de 2011 Habilidades e Competências Percentuais de Acertos (%) Descritores H54 Resolver problema envolvendo P.A./P.G. dada a fórmula do termo geral. 10,5 H75 Resolver problema de contagem utilizando o princípio multiplicativo ou noções de permutação simples, arranjos simples e/ou combinações simples. 11,9 H50 Analisar crescimento/decrescimento, zeros de funções reais apresentadas em gráficos. 13,2 H116 Resolver problemas envolvendo o cálculo da média aritmética ou mediana ou moda. 15,4 H33 Resolver problema envolvendo o cálculo de área de figuras planas, com ou sem malhas. 15,8 H43 Resolver problema envolvendo equação do 2º grau. 16,3 H31 Resolver problema envolvendo noções de volume. 17,0 H36 Identificar a localização de números reais na reta numérica. 21,3 Determinar, valores de seno e cosseno de um arco no intervalo 21,6 Resolver problema que envolva razões trigonométricas no triângulo retângulo (seno, cosseno, tangente). 23,7 H15 [0,2]. H11 H76 Calcular a probabilidade de um evento. Fonte: Matriz de referência SEEDUC/RJ - 2011 24,2 20 Tabela 2: Percentual de Baixo Rendimento Por Descritor do Primeiro Bimestre de 2012 Habilidades e Competências Percentuais Acertos (%) Descritores de D24 Resolver problemas envolvendo a medida da área total e/ou lateral de um sólido (prisma, pirâmide, cilindro, cone, esfera). 5,6 D57 Resolver problemas envolvendo função do 2º grau. 14,5 D32 Calcular o determinante de matrizes quadradas de ordem 2 ou 3. 15.7 D25 Resolver problemas envolvendo noções de volume. 16,0 D55 Resolver problemas envolvendo P.A./P.G. dada a fórmula do termo geral e/ou a soma dos termos. 16,4 D60 Resolver problemas de contagem utilizando o princípio multiplicativo ou noções de permutação simples, arranjos simples e/ou combinações simples. 21,9 D68 Resolver problemas que envolvam porcentagem. 24,9 Fonte: Matriz de referência SEEDUC/RJ - 2012 21 Tabela 3: Percentual de Baixo Rendimento Por Descritor do Primeiro Bimestre de 2013 Habilidades e Competências Percentuais Acertos (%) Descritores H24 Resolver problemas envolvendo a medida da área total e/ou lateral de um sólido (prisma, pirâmide, cilindro, cone, esfera). 13,1 H32 Calcular o determinante de matrizes quadradas de ordem 2 ou 3. 18,7 H54 Resolver problemas envolvendo juros simples ou compostos. 18,7 H60 Resolver problemas de contagem utilizando o princípio multiplicativo ou noções de permutação simples, arranjos simples e/ou combinações simples. 20,5 H25 Resolver problemas envolvendo noções de volume. 20,9 H55 Resolver problemas envolvendo P.A./P.G. dada a fórmula do termo geral e/ou a soma dos termos. 21,5 H46 Reconhecer números reais em diferentes contextos. 22,1 H57 Resolver problemas envolvendo função do 2º grau. 24,9 de Fonte: Matriz de referência SEEDUC/RJ –2013 RESULTADOS SAERJINHO 2° BIMESTRE 2011 /2012/2013 O currículo mínimo enfoca as competências e habilidades voltadas para probabilidade e estatística, conforme SEEDUC/RJ o aluno deve desenvolver a capacidade de: - Resolver problemas utilizando a probabilidade da união de eventos e a probabilidade de eventos complementares - Resolver problemas envolvendo probabilidade condicional. - Compreender os conceitos básicos de estatística: população, amostra, frequência absoluta e frequência relativa. - Construir, ler e interpretar histogramas, gráficos de linhas, de barras e de setores. 22 - Resolver problemas envolvendo o cálculo da média aritmética, mediana e moda. - Resolver problemas envolvendo cálculo de desvio-padrão. (RIO DE JANEIRO, 2012, p.1) As tabelas 4, 5 e 6, que se seguem, evidenciam Percentuais de Baixo Rendimento Por Descritor dos segundos bimestres dos anos de 2011, 2012 e 2013 o que nos leva a perceber certa deficiência na aprendizagem do estudante de conteúdos básicos e essenciais da matemática na terceira série do ensino médio quanto habilidades e competências propostas pelo currículo mínimo não obtendo resultados satisfatórios superiores a vinte e cinco por cento, conforme o boletim informativo da SEEDUC/RJ, referente a cada ano já citado, obtendo uma persistência nos conteúdos referente aos descritores “resolver problema de contagem utilizando o princípio multiplicativo ou noções de permutação simples, arranjos simples e/ou combinações simples”(H75, D60 ou H60), calcular a probabilidade de um evento(H76 e D67) e “identificar a localização de números reais na reta numérica” (H36). Tendo em vista a importância do ensino do principio multiplicativo e probabilidade, as deficiências em questão nos levam a rever e propor estratégias pedagógicas para se contribuir para a formação de cidadãos do século XXI, capazes de explorar suas competências cognitivas de maneira que interessem o estudante. Tabela 4: Percentual de Baixo Rendimento Por Descritor do Segundo Bimestre de 2011 Habilidades e Competências Percentuais Acertos (%) Descritores de H76 Calcular a probabilidade de um evento. 6,7 H21 Utilizar relações métricas do triângulo retângulo para resolver problemas significativos. 14,5 H36 Identificar a localização de números reais na reta numérica. 22,3 H114 Resolver sistemas lineares de duas equações e duas incógnitas ou três equações e três incógnitas. 25,0 Fonte: Matriz de referência SEEDUC/RJ - 2011 23 Tabela 5: Percentual de Baixo Rendimento Por Descritor do Segundo Bimestre de 2012 Habilidades e Competências Percen tuais de Acerto s (%) Desc ritor es D25 Resolver problemas envolvendo noções de volume. 19,1 D68 Resolver problemas que envolvam porcentagem. 24,0 D60 Resolver problemas de contagem utilizando o princípio multiplicativo ou noções de permutação simples, arranjos simples e/ou combinações simples. 24,6 Fonte: Matriz de referência SEEDUC/RJ – 2012 Tabela 6: Percentual de Baixo Rendimento Por Descritor do Segundo Bimestre de 2013 Habilidades e Competências Percen tuais de Acerto s (%) Desc ritor es H67 H60 H73 Resolver problemas envolvendo probabilidade. Resolver problemas de contagem utilizando o princípio multiplicativo ou noções de permutação simples, arranjos simples e/ou combinações simples. Resolver problemas envolvendo o cálculo da média aritmética, mediana ou moda. Fonte: Matriz de referência SEEDUC/RJ – 2013 15,3 22,8 24,1 24 RESULTADOS SAERJINHO 3° BIMESTRE 2011 / 2012/ 2013 Trata-se de um enfoque no campo algébrico simbólico (números complexos) e o campo geométrico ( geometria analítica ) e, conforme SEEDUC/RJ, o aluno deve desenvolver a capacidade de: - Identificar e conceituar a unidade imaginária. - Identificar o conjunto dos números complexos e representar um número complexo na forma algébrica. - Calcular expressões envolvendo as operações com números complexos na forma algébrica. - Calcular potências de expoente inteiro da unidade imaginária. - Resolver problemas utilizando o cálculo da distância entre dois pontos. - Identificar e determinar as equações geral e reduzida de uma reta. (RIO DE JANEIRO, 2012, p.2) As tabelas 7, 8 e 9 nos mostram Percentuais de Baixo Rendimento Por Descritor dos terceiros bimestres dos anos de 2011, 2012 e 2013 deixando claro as habilidades não alcançadas e uma permanência de alguns descritores dos bimestres anteriores, como: “resolver operações com números complexos na forma algébrica”(D98), “resolver problema envolvendo o cálculo de perímetro de figuras planas, com ou sem malhas quadriculadas” (D32) e habilidades anteriores como princípio multiplicativo e probabilidade também ficaram entre o mínimo estabelecido. A busca pelo conhecimento por meio dos diversos recursos bibliográficos e tecnológicos de modo a encontrar soluções para desafios da contemporaneidade, na vida pessoal e profissional dos educandos propiciam aos alunos o desenvolvimento das habilidades e competências nucleares previstas no currículo mínimo. 25 Tabela 7: Percentual de Baixo Rendimento Por Descritor do Terceiro Bimestre de 2011 Habilidades e Competências Percentuais de Acertos (%) Descritores D109 Efetuar cálculos envolvendo as operações com matrizes. 16,7 D32 Resolver problema envolvendo o cálculo de perímetro de figuras planas, com ou sem malhas quadriculadas . 18,1 D75 Resolver problema de contagem utilizando o princípio multiplicativo ou noções de permutação simples, arranjos simples e/ou combinações simples. 19,6 D110 Calcular o determinante de matrizes quadradas de ordem 2 ou 3. 21,3 D89 Determinar a distância entre dois pontos no plano cartesiano. 22,1 D76 Calcular a probabilidade de um evento. 22,5 D18 Identificar a equação de uma reta apresentada a partir de dois pontos dados ou de um ponto e sua inclinação. 23,1 D98 Resolver equação do 2º grau no conjunto dos números complexos. 23,9 D70 Resolver problema que envolva variação proporcional, direta ou inversa, entre grandezas. 25,0 Fonte: Matriz de referência SEEDUC/RJ – 2011 Tabela 8: Percentual de Baixo Rendimento Por Descritor do Terceiro Bimestre de 2012 Habilidades e Competências Percentuais de Acertos (%) Descritores D67 Resolver problemas envolvendo probabilidade. 22,3 D15 Identificar a equação de uma reta apresentada, a partir de dois pontos dados ou de um ponto e sua inclinação. 22,5 Fonte: Matriz de referência SEEDUC/RJ – 2012 26 Tabela 9: Percentual de Baixo Rendimento Por Descritor do Terceiro Bimestre de 2013 Habilidades e Competências Percentuais de Acertos (%) Descritores H15 Identificar a equação de uma reta apresentada, a partir de dois pontos dados ou de um ponto e sua inclinação. 15,9 H60 Resolver problemas de contagem utilizando o princípio multiplicativo ou noções de permutação simples, arranjos simples e/ou combinações simples. 14,1 Fonte: Matriz de referência SEEDUC/RJ – 2013 Feita uma análise dos gráficos os quais apresentam competências que englobam as habilidades indicadas por descritores da Matriz Referência, detectou-se entre os anos de dois mil e onze a dois mil e treze da avaliação Saerjinho, indicadores de baixo rendimento nos conteúdos de probabilidade e princípio fundamental da contagem. Muitas decisões que tomamos em nossas vidas dependem de certas perguntas cujas respostas estão relacionadas a experimentos aleatórios. As evidências de deficiências nas habilidades já citadas, por não poderem ser previstas com exatidão o resultado em determinadas situações devido a sua natureza aleatória, são estudados métodos para determinar quais desses resultados são menos ou mais prováveis de ocorrerem. Diante dessas dificuldades partiu-se para uma revisão sistemática1 com o intuito de levantar dissertações e artigos referentes a sequências didáticas que envolvessem o estudo da probabilidade frequentista e clássica, conforme o abordado no capítulo dois. Percebe-se então a importância de se tratar o assunto de forma que o estudante venha a se interessar por um conhecimento novo e esse conhecimento seja relevante à resolução de alguns problemas práticos que o instigue a investigar. Segundo Rodrigues (2008) apud Lopes pontua que Por outro lado, existem coisas que ocorrem em nossa volta que não podem ser previstas de antemão com precisão absoluta, como por exemplo: 1 No Google Acadêmico 27 resultados de loterias; resultados de campeonatos de futebol; previsão do tempo; resultados de exames médicos; resultados de investimento em bolsas de valores, entre outros. São situações que envolvem acaso e incerteza. Situações que residem no âmbito das possibilidades e chances de ocorrência. (RODRIGUES, 2008, p.3) Hoje em dia, Estatística e Probabilidade fazem parte do discurso jornalístico e científico cotidiano quando se trata, por exemplo, de pesquisas de intenção de voto, perfil sócio econômico da população brasileira, as chances da cura de determinada doença ou riscos de contraí-la. Espera-se, portanto, que numa formação básica do cidadão, não apenas se adquira a capacidade de ler e analisar dados expostos em diversas formas, mas que se possa refletir criticamente sobre os seus significados e emitir juízos próprios, pois esses conhecimentos proporcionam uma adequada contextualização sociocultural, aproximando o conhecimento adquirido na Escola à realidade do aluno. Este tema é importante e também por ser utilizado em quase todas as demais áreas do conhecimento, como, por exemplo, demografia, saúde, linguística, política, nas ciências, etc, possibilitando o desenvolvimento de várias atividades integradas dentro da escola. De acordo com os PCN, quando se propõe métodos de aprendizado ativo, em que os alunos se tornem protagonistas do processo educacional, não personagens pacientes, se quer ter a certeza de que o conhecimento foi de fato apropriado pelos alunos, ou mesmo elaborado por eles. Por isso a escolha de jogos como metodologia visando sequências didáticas que favoreçam o desenvolvimento do raciocínio e a participação efetiva dos alunos nos experimentos. Segundo Moura (1992), o jogo será conteúdo assumido com a finalidade de desenvolver habilidades de resolução problemas, possibilitando ao aluno a oportunidade de estabelecer planos de ação para atingir determinados objetivos, executar jogadas segundo este plano e a avaliar a eficácia destas jogadas nos resultados. Desta maneira, o jogo aproxima-se da matemática via desenvolvimento de habilidades de resolução de problemas. Neste trabalho a questão adaptada do caderno de atividades pedagógicas de aprendizagem autorregulada ( caderno de conteúdos e atividades que pode ser utilizado pelo professor como atividades regulares em sala no ano letivo referente a cada série e, aulas direcionadas com o devido auxilio aos alunos que por qualquer motivo justificável, como por exemplo, doença e gravidez perderam aulas ou avaliações), primeiro bimestre, volume dois, terceira série do ensino médio do ano de dois mil e onze envolvendo três irmãs em uma discussão para lavar a louça do almoço, decidindo quem o fará através do lançamento de duas moedas honestas, sendo a única questão dos cadernos de atividades no período da pesquisa. Além das moedas incluímos no problema da louça o jogo de dois dados honestos, 28 direcionados às turmas de terceira série do ensino médio com a finalidade de construir conceitos de probabilidade clássica e frequência relativa. 2.1 Probabilidade no Currículo Mínimo O Currículo Mínimo (SEDUCRJ, 2011) é um documento elaborado pela Secretaria de Estado de Educação do Rio de Janeiro que serve como referência a todas as escolas da rede estadual. Apresenta as competências, habilidades e conteúdos básicos que devem estar nos planos de curso e nas aulas. Desta forma, o Estado pretende garantir os conteúdos essenciais básicos comuns a todas as escolas da rede, de modo que esses estejam alinhados com as atuais necessidades de ensino identificadas nas legislações vigentes, nas Diretrizes e Parâmetros Curriculares Nacionais e nas matrizes de referência dos principais exames nacionais e estaduais. Em sua apresentação, a Secretaria Estadual de Educação esclarece que este currículo propõe um ponto de partida mínimo que precisa ser elaborado e preenchido em cada escola, por cada professor, com aquilo que lhe é específico, peculiar ou lhe for apropriado. Desta forma, ressalta que estará ampliando a autonomia do professor (SEDUCRJ, 2011, p.5). Reconhece, ainda, que o estabelecimento de um Currículo Mínimo é uma ação norteadora que não soluciona as dificuldades da Educação Básica, mas que permite criar um solo firme para o desenvolvimento de um conjunto de boas práticas educacionais a fim de construir uma escola e um ensino de qualidade. O Currículo Mínimo apresenta o conhecimento distribuído em quatro campos: Numérico-Aritmético, Algébrico-Simbólico, Geométrico e da Informação, os quais vêm planejados por bimestre, destacando as competências e habilidades que devem ser desenvolvidas ao longo de cada série. É muito importante ressaltar que os conhecimentos elencados neste documento são aqueles considerados fundamentais, sem os quais os estudantes não teriam condições de cursar a série seguinte. Assim, cabe ao professor, além de desenvolver as competências e habilidades aqui sugeridas, aprofundar e/ou avançar mais, respeitando sempre as características e peculiaridades das suas turmas. (SEDUCRJ, 2011, p. 5). 29 Analisando o conteúdo de Probabilidade no Currículo Mínimo, observou-se que os alunos têm o primeiro contato com o tema no sétimo ano do Ensino Fundamental. Porém, este é trabalhado numa visão muito restrita, apenas para construir uma noção intuitiva de Probabilidade. O outro momento em que terão contato com a Probabilidade é o terceiro ano do Ensino Médio. No sétimo ano, o currículo deixa claro que é apenas para desenvolver uma noção intuitiva da Probabilidade. Porém, no terceiro ano, não avança como deveria, mencionando apenas que o aluno deverá calcular a probabilidade de um evento. Segue um recorte do layout de como os conteúdos, as habilidades e as competências são apresentados neste currículo mínimo. Apresentamos as únicas páginas que apresentam os conteúdos de Probabilidade. No sétimo ano do Ensino Fundamental, a Probabilidade é trabalhada no último bimestre, quando é apresentado o conteúdo de análise de dados conforme figura 1. Figura 1: Recorte do layout do Currículo Mínimo, Sétimo ano do Ensino Fundamental Fonte: SEEDUC/RJ No Ensino Médio, a Probabilidade é estudada no primeiro e segundo bimestres do terceiro ano, quando são apresentados os conteúdos de Probabilidade e Combinatória conforme figura 2. 30 Figura 2: Recorte do layout do Currículo Mínimo, 3ª Série do Ensino Médio Fonte: SEEDUC/RJ Não encontra-se de forma detalhada para orientação do professor o conteúdo de probabilidade, não menciona a possibilidade de se estender o assunto para o campo do tratamento da informação associando a aproximação da frequência relativa com a probabilidade clássica e quantidade de experimentos simulados junto as tecnologias. 2.2 Probabilidade no Ensino Médio A introdução da Probabilidade no Ensino Médio ocorreu apenas nos Parâmetros Curriculares Nacionais de Matemática de 1998, onde foi inserida dentro do bloco Tratamento da Informação, em conjunto com a Estatística e a Combinatória. Os PCN defendem sua inclusão devido à demanda social e, por isso, seu ensino não pode ser baseado apenas em definições e fórmulas determinísticas; deve ser trabalhado de modo mais amplo, interdisciplinar e principalmente fazendo conexão com a realidade, sugerindo uma abordagem frequentista. O Guia de Livros Didáticos PNLD 2008, declara que o bloco Tratamento da Informação tem sido pouco valorizado nos livros didáticos e ainda aponta problemas graves, como o uso do termo possibilidade sendo usado como sinônimo de probabilidade. Os problemas apontados pelo Guia podem ser um reflexo do que vem acontecendo no ensino atual. Talvez o pouco tempo de presença da Probabilidade, Estatística e Combinatória 31 no Ensino Fundamental ainda não tenha permitido um consenso de que conteúdos devem ser abordados e de que forma esse ensino deve ocorrer. Entretanto, os conceitos ou noções que conduzem à definição de probabilidades podem ser abordados a partir de atividades ou situações-problema. As concepções frequentista e clássica de probabilidade, integrada no ensino médio tendo em vista uma aprendizagem mais profunda e significativa em termos de compreensão e aplicação das probabilidades. De modo geral, ao estudarmos qualquer fenômeno devemos procurar um modelo matemático que nos ajude a descrever de forma satisfatória o fenômeno apresentado. Assim, necessitamos materializar uma forma matemática para os fenômenos de observação, tais modelos matemáticos são de dois tipos: Determinístico e Não-Determinístico. O Modelo determinístico é relativo aos experimentos que apresentam um resultado com um padrão matemático, ou seja, quaisquer desvios ou erros se apresentaram pequenos o suficiente para jamais alterar o modelo que com isto se torna suficiente. São exemplos as leis da Física (Gravitacional e as de Kepler). O Modelo Não-Determinístico (probabilístico ou estatístico) se apresenta como resultados irregulares quando analisados individualmente, ou seja, existiram desvios suficientes que podem alterar um dado comportamento de um fenômeno qualquer, mesmo que saibamos todas as possíveis respostas do experimento. São exemplos quaisquer experimentos com resultados aleatórios (jogar um dado comum, tirar uma carta de um baralho de 52 cartas, etc.). Os Experimentos Aleatórios têm sua formação num conjunto circunstancial com respostas observáveis e incertas, com três características fundamentais: o experimento pode ser repetido quantas vezes desejarmos; a cada resultado individual observa-se total irregularidade dos resultados tornando-os sem previsão exata; após uma grande repetição do experimento observamos impressionante regularidade estatística quando da análise dos dados em conjunto. Exemplos de experimentos aleatórios: observar o naipe sorteado de um baralho comum com 52 cartas; observar o resultado da face voltada para cima de um dado ao arremessá-lo uma vez; 32 contar o número de parafusos defeituosos produzidos diariamente por uma dada máquina. O Espaço Amostral (Ω) caracteriza-se ao realizarmos um experimento aleatório, o conjunto de todos os resultados possíveis do experimento será chamado de espaço amostral. Indicaremos o número de elementos do espaço amostral por N(Ω). Exemplo: Construir o espaço amostral (Ω) dos seguintes experimentos aleatórios: a) Jogar um dado e observar a face voltada para cima. Ω= {1, 2, 3, 4, 5, 6} e N(Ω) = 6 b) Lançar uma moeda e observar a face voltada para cima. Ω= {K, C}, onde K = cara e C = coroa e N(Ω ) = 2 c) Lançar uma moeda e um dado ao mesmo tempo. Ω= {1K, 2K, 3K, 4K, 5K, 6K, 1C, 2C, 3C, 4C, 5C, 6C}e N(Ω) = 12 O espaço amostral (Ω) poderá ser finito ou infinito. Aqui veremos apenas experimentos com espaço amostral finito. O resultado obtido quando se realiza um experimento aleatório pode ser formado por um número ou um grupo de números, um atributo ou grupo de atributos ou, ainda, por uma combinação de aspectos quantitativos e/ou qualitativos. Assim, as características de interesses associadas a um experimento aleatório será chamado de espaço amostral. Na teoria das probabilidades, o espaço amostral (Ω) é um termo primitivo, logo sem definição a partir de outros termos, alguns autores consideram-no mesmo inserido no conceito de experimentos aleatórios. Através das operações dos conjuntos matemáticos por todos conhecidas, poderemos sempre criar novos eventos: 1. A∪B = o evento que ocorre se A ocorre ou B ocorre ou ambos ocorrem; 2. A∩B = o evento que ocorre se A e B ocorrem; 3. AC= o evento que ocorre se A não ocorre. Exemplo 1: No lançamento de duas moedas honestas, sejam os eventos: A = {sair exatamente uma cara e uma coroa} B = {sair uma cara na primeira moeda} C = {sair pelo menos uma coroa} 33 Ω= {KK, KC, CK, CC} A = {KC, CK} B = {KK, KC} C = {KC, CK, CC} A∪B = {KC, CK, KK} B∩C = {KC} AC= {KK, CC} Exemplo 2: No lançamento de dois dados ordinários, seja o evento A = {(i, j): i + j = 5; i, j =1,2, 3, 4, 5, 6} Assim, seu espaço amostral (Ω) será: (1, 1) (2, 1) (3, 1) (4, 1) (5, 1) (6, 1) (1, 2) (2, 2) (3, 2) (4, 2) (5, 2) (6, 2) (1, 3) (2, 3) (3, 3) (4, 3) (5, 3) (6, 3) (1, 4) (2, 4) (3, 4) (4, 4) (5, 4) (6, 4) (1, 5) (2, 5) (3, 5) (4, 5) (5, 5) (6, 5) (1, 6) (2, 6) (3, 6) (4, 6) (5, 6) (6, 6) A = {(1, 4); (2, 3); (3, 2); (4, 1)} A Probabilidade clássica de um evento ocorrer é o quociente entre o número de casos favoráveis ao evento e o número de casos possíveis, supondo todos os casos igualmente possíveis, ou seja, equiprováveis conforme equação 1. (1) 𝑃(𝐴) = 𝑛(𝐴) 𝑁(Ω) A probabilidade Empírica ou pelo enfoque da frequência relativa é determinada com base na proporção de vezes que ocorre um resultado favorável em um certo número de observações ou experimentos conforme equação 2. (2) 𝑃 (𝐴 ) = 𝑓𝑟𝑒𝑞𝑢ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑜 𝑒𝑣𝑒𝑛𝑡𝑜 𝐴 𝑓𝑟𝑒𝑞𝑢ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 Dado um espaço amostral Ω, a função probabilidade associa a cada evento um número real, onde: 34 1. 0 ≤ P(A) ≤1; 2. Se P(A) = 1, A é dito evento certo; 3. Se P(A) = 0, A é dito evento impossível; 4. Se Ac é o complemento do evento A, então P(Ac) = 1 – P(A); 5. Se A ⊂ B, então P(A) ≤ P(B). Dois Eventos são Mutuamente Exclusivos ou disjuntos se eles não ocorrem simultaneamente, isto é, A∩B = Ø. Se A e B forem eventos mutuamente exclusivos, então, P(A∪B) = P(A) + P(B). Teorema da Soma: Se A e B são dois eventos quaisquer, então: P(A∪B) = P(A) + P(B) – P(A∩B) Obs.: Quando associamos a cada ponto do espaço amostral a mesma probabilidade, o espaço amostral será denominado equiprovável. Podemos representar a probabilidade como fração própria, número decimal ou percentual. Exemplo 3: Qual é a probabilidade de um número ímpar aparecer quando jogamos um dado? Ω= {1, 2, 3, 4, 5, 6} A = {aparecer um número ímpar} = {1, 3, 5} 𝑃 {𝑎𝑝𝑎𝑟𝑒𝑐𝑒𝑟 𝑢𝑚 𝑛ú𝑚𝑒𝑟𝑜 í𝑚𝑝𝑎𝑟} = 𝑛(𝐴) 𝑁(Ω) 𝑃 {𝑎𝑝𝑎𝑟𝑒𝑐𝑒𝑟 𝑢𝑚 𝑛ú𝑚𝑒𝑟𝑜 í𝑚𝑝𝑎𝑟} = 3 1 = 6 2 Exemplo 4: Qual é a probabilidade de uma “cara” aparecer ao jogarmos uma moeda não viciada? Ω= {K, C} A = {uma “cara” aparece} = {K} 𝑃{𝑢𝑚𝑎 "cara" 𝑎𝑝𝑎𝑟𝑒𝑐𝑒} = 1 2 Probabilidade Condicional: Seja B um evento arbitrário compondo um espaço amostral Ω, onde P(B) > 0 por já ter ocorrido. Uma vez que B já ocorreu, a probabilidade de 35 um outro evento A ocorrer dado que o evento B tenha ocorrido será dada pela seguinte probabilidade condicional, definido pela equação 3: (3) 𝑃(𝐴⁄𝐵) = 𝑃(𝐴 ∩ B) 𝑃(𝐵) Analogamente, a probabilidade de ocorrer o evento B tendo já ocorrido o evento A: 𝑃(𝐴⁄𝐵) = 𝑃(𝐴∩B) 𝑃(𝐵) ; (neste caso P(A) > 0, pois o evento A já ocorreu) Teorema: Seja Ω um espaço finito equiprovável composto pelos eventos A e B. Assim como a equação 4. (4) 𝑃(𝐴⁄𝐵) = 𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑙𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜𝑠 𝑒𝑚 (𝐴 ∩ B) 𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑙𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜𝑠 𝑒𝑚 𝐵 Exemplo 5: Dois dados não viciados são lançados. a) Se a soma dos resultados apresentados pelos dados foi 5, qual é a probabilidade de ter ocorrido a face 2 em um deles? b) Se uma face 2 ocorreu, qual é a probabilidade da soma dos dados ser 5? Solução: O espaço amostral Ω é o mesmo do exemplo 2, onde N ( ) Ω = 36. Sejam B = {soma 5} = {(1, 4); (2, 3); (3, 2); (4, 1)} e A = {ocorre a face 2} = {(1,2); (2, 1); (2, 2); (2, 3); (2, 4); (2, 5); (2, 6); (3, 2); (4, 2); (5, 2); (6, 2)} A∩B = {(2, 3); (3, 2)} 2 4 𝑃(𝐴⁄𝐵) = 36 , 𝑃(𝐵) = 36 , 𝑃 (𝐴) = 11 36 a) Desejamos saber a probabilidade de A tendo ocorrido B: 2⁄ 1 𝑃(𝐴⁄𝐵) = 3 = 4⁄ 2 36 b) Neste caso desejamos saber a probabilidade de B tendo ocorrido A: 36 2/36 P(A/B) = 2 = 11/36 11 𝑃(𝐴⁄𝐵) = 2⁄ 36 = 2 11⁄ 11 36 Pelo enfoque clássico para determinar as probabilidades devemos conhecer o número de resultados igualmente prováveis que são favoráveis ao evento e o número total de casos possíveis. Quando os problemas são simples, estes números podem ser diretamente contados. Atualmente o ensino da Probabilidade sugere uma abordagem experimental para introduzir os conceitos, nesta perspectiva contemplaremos os conceitos de frequência, distribuição de frequência, probabilidade e experimento aleatório. Entendemos por frequência, o número de vezes que um valor aparece no domínio de uma classe e distribuição de frequência a organização mais completa de dados ou informações considerando a frequência relativa e/ou acumulada da situação proposta. Coutinho defende a visão frequentista de probabilidade que parece “[...] mais adequada a um primeiro contato com as probabilidades, pois pode utilizar experimentos ligados à realidade dos alunos, uma vez que não precisa estar limitado à hipótese de eqüiprobabilidade”. (COUTINHO, 1994, p. 09) No entanto, observa-se que a definição clássica de probabilidade só se aplicava a espaços amostrais onde os eventos simples eram equiprováveis. Sendo este caso o da maioria das aplicações envolvendo probabilidade em jogos de azar, área e outros. Entretanto, estes mesmos jogos repetidos inúmeras vezes nos levam a considerar a probabilidade de um evento como a frequência relativa, ou seja, a proporção de vezes que um evento ocorre em uma série suficientemente grande de realizações de um experimento, em condições idênticas. Oportunizando assim, uma nova definição de probabilidade, a definição frequentista. Se A é o evento de interesse, a probabilidade de A é dada pela equação 5: 𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑣𝑒𝑧𝑒𝑠 𝑞𝑢𝑒 𝐴 𝑜𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑢 (5) 𝑃 (𝐴) ≅ 𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑝𝑒𝑡𝑖çõ𝑒𝑠 𝑑𝑜 𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑠𝑢𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑔𝑟𝑎𝑛𝑑𝑒 Logo: lim𝑛→∞ 𝑓𝑛 (𝐴) = P(A) 37 A probabilidade clássica será utilizada neste trabalho como conexão fundamental para probabilidade relativa com intuito de levar o aluno a perceber a estabilização de um experimento em função de um grande número de experimentações. 3 REVISÃO SISTEMATICA DA LITERATURA E TECNOLOGIAS EDUCACIONAIS 3.1 Revisão Sistemática da Literatura A revisão sistemática é um recurso importante da prática baseada em evidências, que consiste em uma forma de síntese dos resultados de pesquisas relacionados com um problema específico. A presente dissertação tem como objetivo oferecer subsídios que proporcionem reflexões fundamentadas na revisão sistemáticas do ensino significativo focando uma sequência didática voltada para o ensino da probabilidade teórica ou clássica e probabilidade relativa através das tecnologias móveis. Em relação à importância da revisão sistemática, vemos que este recurso proporciona a identificação valiosa de informações para a tomada de decisões, tem potencial para minimizar algumas barreiras para a utilização de resultados de pesquisas. O professor devido à carga horária semanal tem dificuldades no uso de pesquisas devido à falta de tempo, falhas na busca de pesquisas e deficiência de habilidades para avaliar e sintetizar as pesquisas encontradas. Assim, a revisão sistemática consiste em solução, pois proporciona uma síntese do conhecimento baseado em pesquisas, relativo a um tópico específico. A seguir apresentamos as fases da revisão sistemática e aspectos relevantes a serem considerados para o ensino da probabilidade teórica ou clássica e probabilidade relativa através das tecnologias móveis na utilização desse recurso. Questão de pesquisa: “Como as tecnologias móveis podem auxiliar no ensino da probabilidade e frequência relativa no ensino médio?” Intervenção: trabalhos que relacionem o ensino da probabilidade e frequência relativa com softwares e aplicativos para dispositivos móveis. Controle: não definido. 38 Efeito: estratégias de auxílio no ensino da probabilidade e frequência relativa com dispositivos móveis. Medida de desfecho: números de estratégias de auxílio no ensino da probabilidade frequência relativa com dispositivos móveis. População: teses, dissertações, artigos, conferências e revistas relacionados com sequência didática no ensino da probabilidade e frequência relativa e tecnologias. Problema: como reduzir as dificuldades no ensino da probabilidade e frequência relativa com o uso das tecnologias. Aplicação: entender as estratégias utilizadas no ensino da probabilidade e frequência relativa. Critérios Para Revisão Sistemática a) Seleção de fontes A seleção de fontes será fundamentada em bases de dados eletrônicos incluindo as teses, dissertações, conferências, artigos e revistas listados a seguir. Será considerada também a busca por proceedings de conferências, cuja a temática seja, como as tecnologias móveis podem auxiliar no ensino da probabilidade e frequência relativa no ensino médio? b) Palavras-chave Tecnologia móvel, ensino médio, software, probabilidade, frequência relativa, solução de problemas e jogos. c) Idioma de estudo é o Português d) Método de busca de fontes As fontes serão acessadas via web. No contexto dessa revisão não será considerada a busca manual. e) Tipos de trabalhos de pesquisas Teórico, prova de conceito, estudos experimentais em sala de aula em nível médio. f) Critérios de inclusão e exclusão de trabalhos de pesquisa As pesquisas devem estar disponíveis na web; as pesquisas devem considerar estudos referentes ao ensino de probabilidade e freqüência relativa, solução de problemas e jogos. 39 Avaliação da Qualidade dos Estudos Primários Não foi definido um checklist para a avaliação da qualidade dos trabalhos. A abordagem para definição da qualidade está fundamentada na fonte para extração do material e na aplicação dos critérios de inclusão/exclusão dos estudos. Estratégia de Extração de Informação Para cada estudo selecionado após a execução do processo de seleção, foram extraídos os seguintes dados: a) Título de pesquisa b) Autores c) Fonte d) Tipo de pesquisa e) Categoria Sumarização de Resultados Os resultados foram tabulados e foram realizadas análises para definir os materiais que expliquem um fazer pedagógico com o intuito de rever os conceitos referentes ao ensino de probabilidade e frequência relativa no ensino médio tendo como auxilio de aprendizagem as tecnologias móveis. Busca Foi necessário restringir o escopo das buscas. Essa restrição varia de acordo com a string de busca utilizada e considera o periódico no qual a busca é realizada e o local onde as palavras chave serão procuradas (todo o texto ou abstract). As stringde busca utilizadas para a questão de pesquisa apresentada foram: 1. ("tecnologias moveis" OR "probabilidade" OR "Software grátis" OR "frequência relativa") + ("solução de problema" OR"jogos") + "ensino médio" – 6400 resultados. Com o objetivo de obter maior restrição para análise, optamos por uma nova string, mesmo sabendo que nos seis mil e quatrocentos resultados poderia haver trabalhos relevantes. 40 2. “matemática” + ("tecnologias moveis" OR "probabilidade" OR "Software grátis" OR "frequência relativa ") + ("solução de problema" OR "jogos") + "ensino médio" + ("livre" OR "grátis") – 2600 resultados Baseando-se nestes resultados procuramos encontrar um meio termo entre a primeira string e a segunda, pois havia muitas teses, dissertações, artigos,conferênciase revistas de pouca relevância para este trabalho. 3. “matemática” + ("aplicativos" OR "tecnologiasmóveis") + ("softwareeducativo" OR “ ferramentas”)+ ("soluçãode problema" OR "ensino médio") + ("probabilidade" OR "frequência relativa") +"jogos" – 430resultados. Os artigos, teses e dissertações encontradas e selecionadas na primeira e na segunda strings também foram achadas nessa busca. Por isso optou-se por estes quatrocentos e cinquenta e cinco resultados comobase de escolha das teses, dissertações, artigos, conferências e revistas na pesquisa. Como resultado de busca realizado no Google Acadêmico, definido na lista de fontes dos critérios para realização da Revisão Sistemática, foram encontrados vinte e sete resultados relevantes para a pesquisa a partir do ano de dois mil e dez que, após aplicados os critérios de inclusão e exclusão, nove trabalhos foram selecionados. 41 Resultados da Busca da Revisão Sistemática Quadro 1: Resultados da Busca da Revisão Sistemática Titulo Ensino de probabilidade:Concepções a respeito da utilização do Software Winstats como facilitados da aprendizagem Autores Camila Cristina Lopes e Jackson Ricardo Pereira de Lucena Silva Fonte Google acadêmico Tipo de pesquisa Qualitativa Categoria Artigo Resumo O artigo faz o tratamento do ensino da Probabilidade com o intuito de desenvolver nos alunos habilidades de análise crítica e argumentação. Considera no atual cenário tecnológico, há necessidade de um ensino que concilie o desenvolvimento do raciocínio e da criatividade com as tecnologias. Assim, os objetivos deste trabalho consistem em investigar as contribuições do Software Winstats para o ensino de Probabilidade através da realização de uma oficina com alunos do terceiro ano do curso Técnico em Agropecuária Integrado ao Ensino Médio do IFC – Campus Concórdia. Palavras-Chave: Ensino de Probabilidade. Tecnologias. Winstats. Prática Pedagógica. Titulo SIMULA-PROB: Un Software para apoyar la enseñanza y aprendizaje de la probabilidad a través de simulación Autores Diego Alonso Gastélum Chavira e Santiago Inzunsa Cázares Fonte Google acadêmico Resumo A presente dissertação descreve um projeto de desenvolvimento de Software como apoio no ensino da probabilidadeem nivel médio e nivel básico universitario. Foca o ensino da frequência de probabilidade por meio de simulação de experimentos aleatórios, por exemplo, dados, moedas e modelos de urnas. Palavras-chave:Ensino, Probabilidade, desenvolvimento de Software educativo. Tipo de pesquisa Qualitativa Categoria Dissertação de Mestrado Titulo Revisión de alternativas propuestas para mejorar el aprendizaje de la Probabilidad Autores María Alejandra Osorio Angarita e Augusto Suárez Parra Resumo A dissertação relata a importancia de utilizar estrategias de aprendizagens inovadoras devido ao rápido avanço da tecnología para captar nos estudantes interesse pela aprendizagem da probabilidade. O trabalho apresenta uma série de softwares educativos como simuladores, applets, atividades lúdicas e outras estratégias no mesmo sentido. Enfatiza também a 42 Fonte Google acadêmico Tipo de pesquisa Qualitativa Categoria Dissertação de Mestrado Titulo Jogos educativos em dispositivos móveis como auxílio ao ensino da Matemática preocupação acadêmica por desenvolvimento de diferentes ferramentas e estratégias que complementam o ensino e aprendizagem da probabilidade. Palavras-chave: Aprendizagem, Educação, Ensino, Probabilidade, Estatistica e Software educativo. Fonte Google acadêmico Resumo Este artigo propõe a utilização de jogos educativos para dispositivos móveis como meio de estimular o aprendizado da Matemática. Para tanto, foi criado um jogo baseado na obra literária de Malba Tahan: O homem que calculava. Este jogo foi desenvolvido para dispositivos móveis com o sistema operacional Android. Tipo de pesquisa Qualitativa Palavras chaves: Aprendizado, dispositivo móvel, Android, Fração matemática. Autores José Francisco Barbosa Neto e Fernando de Souza da Fonseca Categoria Artigo Titulo Tecnologias Móveis em Educação: o uso do celular na sala de aula Autores Maria Cristina Marcelino Bento e Rafaela dos Santos Cavalcante Fonte Google acadêmico Tipo de pesquisa Qualitativa Resumo A presente pesquisa busca atender ao objetivo do PIBIC-EM: fortalecer o processo de disseminação das informações e conhecimentos científicos e tecnológicos básicos, bem como desenvolver as atitudes, habilidades e valores necessários à educação científica e tecnológica dos estudantes do ensino médio. Palavras-chave: Tecnologias Móveis; Prática Educativa; Ensino Médio; Tecnologias da Informação e Comunicação. Categoria Artigo Titulo UCA – Um computador por aluno: possibilidade de aprendizagem com o uso do laptop na sala de aula Autora Aline Soares da Silva Fonte Google acadêmico Resumo Este estudo se propõe a verificar como professores de uma escola pública estadual da região metropolitana de Porto Alegre percebem o uso do laptop enquanto recurso pedagógico, com objetivo de identificar e analisar as ferramentas deste dispositivo móvel usadas na sala de aula e sua implantação para a aprendizagem dos alunos e professores, como 43 Tipo de pesquisa Qualitativa Categoria Monografia também, se ocorrem mudanças no planejamento UCA – Um computador por aluno na escola.Constatou-se que o uso do laptop na sala de aula trouxe novas possibilidades de ensino e aprendizagem favorecendo a promoção de ambientes de aprendizagem colaborativos, a construção de conhecimento e mudanças na prática pedagógica dos professores. Além disso, percebe-se que o uso desta ferramenta pode contribuir para mudanças na forma de ensinar e aprender, mudança na escola que deixa de ser vista como um espaço de aprendizagem exclusivo dos alunos para se transformar em um ambiente de construção de conhecimento, entre alunos e professores. Palavras-chave: UCA – Um computador por aluno. Aprendizagem. Formação de professores. Titulo Um Novo Jogo para o Estudo do Raciocínio Combinatório e do Cálculo de Probabilidade Autores José Marcos LOPES e Josiane de Carvalho REZENDE Fonte Google acadêmico Tipo de pesquisa Qualitativa Categoria Tese de Doutorado Resumo O objetivo deste artigo é desenvolver uma proposta de ensino para o estudo do raciocínio combinatório e do cálculo de probabilidades através de um jogo e utilizando-se da metodologia de Resolução de Problemas, bem como subsidiar a prática docente desses conteúdos matemáticos. Desse modo, o presente trabalho apresenta uma pesquisa bibliográfica que tem como intuito o ensino e aprendizagem de conceitos de combinatória e probabilidade, utilizando-se a metodologia de resolução de problemas e uma adequada intervenção do professor, os alunos são estimulados a desenvolverem estratégias de contagem, ferramenta indispensável no estudo inicial de Análise Combinatória e do Cálculo de Probabilidades. Palavras-chave:Jogos, Resolução de Problemas, Raciocínio combinatório, Probabilidade. Titulo Introdução ao Conceito de Probabilidade por uma Visão Frequentista Autores Cileda de Queiroz e Silva Coutinho Fonte Google acadêmico Resumo Este trabalho sobre o ensino de probabilidades é de natureza didática, no sentido utilizado na França atualmente, seguindo os trabalhos de Guy Brousseau: um estudo teórico e aplicado das relações entre o ensino e a aprendizagem em matemática. O objetivo é estudar as concepções espontâneas ou pré-construídas dos alunos à propósito do acaso e de 44 probabilidades, analisando as sequências experimentais de introdução a estes conceitos, a partir da observação da estabilização da frequência relativa de um evento após um grande número de repetições da experiência aleatória. O objetivo final da escolha frequentista é, sem dúvida, estender a noção de probabilidade às situações não somente de "casos igualmente prováveis", segundo o enunciado de Laplace em seu segundo princípio, na obra "Ensaio Filosófico de Probabilidades", mas também modelizar as situações complexas tais como as questões de confiabilidade, difusão (epidemias), na pesquisa petrolífera ou no controle estocástico. Como objetivo didático, trata-se de ligar de forma profunda o ensino às condições de aprendizagem nas quais o aluno de hoje está inserido. Tipo de pesquisa Qualitativa Categoria Dissertação de Mestrado Palavras-chave: acaso, probabilidades, sequências experimentais, frequência relativa. Titulo Objetos de Aprendizagem e o Ensino de Matemática: Análise de sua importância na aprendizagem de conceitos de probabilidade Autores José Jefferson Aguiar dos Santos e Filomena Maria Gonçalves da Silva Cordeiro Moita Fonte Google acadêmico Tipo de pesquisa Qualitativa Categoria Dissertação de mestrado Resumo Neste trabalho mostra-se como o uso das tecnologias pode contribuir, de forma significativa, no processo de ensino e aprendizagem, e para isso, aborda como os Objetos de Aprendizagem (OA) podem apoiar no ensino de conceitos de probabilidade. Os Objetos de Aprendizagem são definidos explorando sua característica interacionista e são feitas relações com a Teoria da Aprendizagem Significativa. O OA proposto visa aproximar a tecnologia ao ensino, favorecendo ao usuário a aquisição de conhecimentos, competências e habilidades sobre o conceito de probabilidade, permitindo ao professor de tornar suas aulas mais interessantes e desafiadoras, tornando a aprendizagem mais dinâmica e atraente. Palavras-chave: Tecnologia da Informação e Comunicação, Objetos de Aprendizagem, Aprendizagem Significativa, Probabilidades. Fonte: Próprio A partir da Revisão Sistemática da Literatura realizada, pôde-se ter uma compreensão melhor do tema em estudo, a partir dos trabalhos publicados sobre o assunto. Pode-se perceber que pelo resultado da revisão, os estudos no que concerne a aplicativos simuladores 45 de probabilidade relativa para dispositivos móveis e Softwares simuladores de experimentos probabilísticos esta um pouco restrito, mas, a partir desta revisão tivemos trabalhos importantes sendo um norte para a pesquisa, por exemplo, Ensino de probabilidade: Concepções a respeito da utilização do Software Winstats como facilitados da aprendizagem; SIMULA-PROB: Un Software para apoyar la enseñanza y aprendizaje de la probabilidad a través de simulación; Introdução ao Conceito de Probabilidade por uma Visão Frequentista. Quanto aos outros trabalhos referentes as tecnologias móveis e conceitos de probabilidade que ajudaram a formar toda estrutura teórica do trabalho, foram: Revisión de alternativas propuestas para mejorar el aprendizaje de la Probabilidad; Jogos educativos em dispositivos móveis como auxílio ao ensino da Matemática; Tecnologias Móveis em Educação: o uso do celular na sala de aula; UCA – Um computador por aluno: possibilidade de aprendizagem com o uso do laptop na sala de aula; Um Novo Jogo para o Estudo do Raciocínio Combinatório e do Cálculo de Probabilidade; Objetos de Aprendizagem e o Ensino de Matemática: Análise de sua importância na aprendizagem de conceitos de probabilidade. O software mais citado nos trabalhos é o Simulaprob, junto às novas metodologias para o ensino da probabilidade que foram apresentadas nos artigos selecionados concernetes as tecnologias voltadas para aprendizagem da probabilidade relativa, o que amplia uma área de pesquisa buscando estratégias utilizadas com o uso dos dispositivos móveis e suas ferramentas para o ensino da probabilidade relativa, tal como proposto nesta Revisão Sistemática da Literatura. 3.2 As Tecnologias educacionais como suporte à Aprendizagem A educação, nos dias atuais, vem passando por um processo acelerado de inovações tecnológicas, de revisão de significados, de atualização de conteúdos e de mudança de valores, tendo como ponto de partida a evolução ocorrida no mundo em que vivemos. A cada dia que passa, o ser humano incorpora-se a uma sociedade mais globalizada, com a disponibilização e acesso a uma infinidade de informações. A incorporação das novas tecnologias de comunicação nos meios escolares provoca, inevitavelmente, a necessidade de avaliação de novos modelos de ensino que favoreçam a construção do conhecimento organizado, pela integração da cultura acadêmica à cultura social, promovendo a aprendizagem por meio da relação associada entre o indivíduo e o ambiente em que vive. 46 José Armando Valente, em seu livro “O Computador na Sociedade do Conhecimento” (VALENTE, 2005), destaca que “O computador pode ser também utilizado para enriquecer ambientes de aprendizagem e auxiliar o aprendiz no processo de construção do seu conhecimento” e acrescenta, ainda, que: A implantação da informática, como auxiliar do processo de construção do conhecimento, implica em mudanças na escola que vão além da formação do professor. É necessário que todos os segmentos da escola – alunos, professores, administradores e comunidade de pais – estejam preparados e suportem as mudanças educacionais necessárias para a formação de um novo profissional. (VALENTE, 2005, p. 2) A escola, como instituição integrante e atuante dessa sociedade e desencadeadora do saber sistematizado, não pode ficar fora desse acelerado processo de informação. É necessário que acompanhe as mudanças do mundo em evolução e promova as transformações educacionais requeridas. Segundo D’Ambrosio (2002): A matemática é sem dúvida uma das matérias mais temidas pelos alunos em geral, e como tal, pode-se ver que quanto mais recursos e meios reais forem utilizados numa aula, maior será o aproveitamento da matéria. A escola não se justifica pela apresentação do conhecimento obsoleto e ultrapassado e, sim em falar em ciências e tecnologia. (D´AMBROSIO, 2002, p. 80) Acredita-se que, para o uma melhoria significativa da escola, o método educacional deve passar por revisões, tanto nas suas formas de organização institucional como nos seus conteúdos curriculares, impostas pela nova geografia política do planeta, pela globalização e pela revolução tecnológica. As sociedades contemporâneas têm grandes desafios a enfrentar pelo fato do conhecimento ter se tornado o centro dos processos de transformação social, consequentemente, a educação assume, neste contexto, um importante papel para além da reprodução e promoção social. Aliada as tecnologias à educação tenta enfrentar estes desafios quando utiliza alternativas importantes para o processo de reflexão e (re) leituras das diferentes formas de conhecimento que são disseminados pelas novas tecnologias da informação (TIC) como são chamadas .(PEREIRA E MOITA, 2007, p. 86) Diante do cenário atual escolar Brasileiro, os educadores necessitam cada vez mais de alternativas pedagógicas que auxiliem o processo de ensino e aprendizagem. A informática e o computador podem ser recursos altamente eficientes para a melhoria desse processo. As Tecnologias da Informação e Comunicação (TIC) deram um novo suporte ao ato de ensinar e aprender. Elas estão cada vez mais presentes no cotidiano de alunos e professores. O uso do 47 computador na Educação objetiva a integração deste no processo de aprendizagem dos conceitos curriculares em todas as modalidades e níveis de ensino, podendo desempenhar papel de facilitador entre o aluno e a construção do seu conhecimento. Ele enfatiza a necessidade de os docentes estarem preparados para realizar atividades computadorizadas com seus alunos (VALENTE, 1999). O setor educativo precisa explorar e construir conhecimentos segundo as necessidades de seu desenvolvimento numa articulação em que a unidade escolar assume o papel de mobilizadora de transformações e o professor, o papel de canalizar a aprendizagem.O professor é o principal ator de qualquer processo de escolha ou introdução de inovações tecnológicas na escola. Para que haja mudanças na qualidade do seu trabalho docente, é necessário que possa refletir e entender as suas escolhas pedagógicas, a importância que dá aos diferentes componentes curriculares para, então, analisar de que modo as diversas tecnológicas poderão auxiliá-lo no processo de ensino e de aprendizagem (VALENTE, 1999). No ensino da Matemática, torna-se evidente que, ao usar o computador, seja com uma simples apresentação de slides ou algo mais complexo como softwares matemáticos, os alunos retêm de forma mais concreta o conhecimento. Os Parâmetros Curriculares Nacionais de Matemática trazem em seu texto indicações de como e para quais finalidades o computador pode ser usado nas aulas de Matemática: como fonte de informação; como auxiliar no processo de construção do conhecimento; como meio de desenvolver formas de pensar, refletir e criar soluções; como ferramenta para determinadas atividades. [...] [O computador] pode ser um grande aliado do desenvolvimento cognitivo dos alunos, principalmente na medida em que possibilita o desenvolvimento de um trabalho que se adapta a distintos ritmos de aprendizagem e permite que o aluno aprenda com seus erros. Por outro lado, o bom uso que se possa fazer do computador na sala de aula também depende da escolha do software, em função dos objetivos que se pretende atingir e da concepção de conhecimento e de aprendizagem que orienta o processo. (BRASIL, 1998, p. 44) Lopes (1998, p. 40) declara que é “necessário desenvolver uma prática pedagógica na qual sejam propostas situações em que os estudantes realizem atividades, observando e construindo os eventos possíveis, através de experimentação concreta”. Recomenda ainda o ensino das noções probabilísticas baseado em uma metodologia heurística e ativa, através da proposição de problemas concretos e da realização de experimentos reais ou simulados. 48 Nesse contexto, as tecnologias de informática aparecem como uma importante ferramenta para a aprendizagem matemática. Brignol (2004) propõe seu uso integrado às necessidades e interesses do aluno, e vinculado aos objetivos educacionais da sociedade, explorando as interações, geração de novas informações e significados, possibilitando novas formas de ler e interpretar as realidades existentes. Por se tratar de uma mídia de fácil acesso e que se constitui no principal foco de atenção dos jovens, Borba e Penteado (2007, p. 15) destacam que “devido às cores, ao dinamismo e à importância dada aos computadores do ponto de vista social, seu uso na educação poderia ser a solução para a falta de motivação dos alunos”. A Tecnologia Móvel e o Ensino da Matemática A ampliação do acesso aos dispositivos Móveis em todo o mundo tem promovido mudanças no modo de produção e compartilhamento do conhecimento. Ao se apresentar múltiplas possibilidades para a aprendizagem, baseadas na mobilidade de dispositivos, alunos,conteúdos e no acesso ao conhecimento a qualquer hora e em qualquer lugar, surgem novos desafios para a escolarização. Com os dispositivos móveis chegando às escolas, seja através de programas governamentais (como o Tablet Educacional do PROINFO) e dos próprios alunos ou por solicitação das escolas, as pesquisas, estudos e discussões sobre as possibilidades educacionais dessas ferramentas se renovam. A aprendizagem Móvel viabiliza o espaço de convergência da Internet com as telecomunicações, criando ampla rede de comunicação e de oportunidades de aprendizagem. Essa perspectiva reposiciona a sala de aula e todos os espaços fora dela como lugares possíveis para ensinar e aprender. As principais características da aprendizagem móvel são a portabilidade desses dispositivos, sua integração com diferentes mídias e tecnologias digitais e a mobilidade e flexibilidade de acesso à informação e estudo aos sujeitos, independente de sua localização geográfica ou de espaços físicos formais de aprendizagem. De acordo com as Diretrizes para as Políticas de Aprendizagem Móvel (UNESCO, 2013), a facilidade de acesso aos dispositivos e a crescente disseminação do uso na sociedade faz com que cada vez mais pessoas tenham, ao menos, um dispositivo ao seu dispor e saibam como utilizá-lo. Os dispositivos móveis potencialmente são ferramentas importantes para contribuir com a melhoria e ampliação da aprendizagem, principalmente para estudantes com escasso acesso à educação de qualidade em razão de fatores geográficos, econômicos e sociais. 49 Dentre as principais potencialidades oferecidas pelos dispositivos móveis para o ensino e a aprendizagem, destacam-se a ampliação do acesso a conteúdos pedagógicos, a possibilidade de criação de comunidades de aprendizagem ativa, interativa e colaborativa. A participação em comunidades de aprendizagem proporciona intercâmbio multicultural; é a aposta nessa interconexão entre diferentes pessoas e culturas que pode potencializar a construção de conhecimento dentro e fora da sala de aula. Entretanto, a aprendizagem móvel também enfrenta sérios desafios, pois os dispositivos móveis, especialmente os telefones celulares, são vistos por educadores e gestores como “prejudiciais” ou “como um fator de distração” em sala de aula. Razão pela qual o uso de dispositivos móveis em sala de aula é proibido na maior parte das instituições educacionais brasileiras. Em 2009, a Comissão de Educação e Cultura da Câmara dos Deputados aprovou, em âmbito federal, uma lei que proíbe o uso de telefones celulares nas salas de aulas das escolas de educação básica, à exceção de casos em que forem autorizados pelo professor ou pela administração da escola. Nos diferentes âmbitos educacionais, os debates acerca da utilização dos dispositivos móveis se limitam à proibição ou permissão de uso dos dispositivos moveis em sala de aula. A aposta no potencial criativo que os dispositivos móveis podem oferecer ainda é desconsiderada. Entretanto, este quadro tem aos poucos se modificado, pois nos últimos cinco anos surgiram iniciativas no Brasil que se propõem a viabilizar e ampliar o uso pedagógico dos dispositivos móveis em espaços formais e não formais de ensino e aprendizagem. Uma dessas iniciativas é o desenvolvimento de diferentes aplicativos educacionais livres para uso em dispositivos móveis. Diferentes dos sistemas operacionais para computadores ou notebooks, os aplicativos livres são pequenos módulos, ferramentas e serviços com poucas funcionalidades e requisitos de hardware. São considerados livres por dispor das quatro liberdades básicas: 1) executar o programa; 2) estudá-lo; 3) redistribuí-lo através de cópias; 4) aperfeiçoá-lo e liberar seus aperfeiçoamentos, de modo que toda a comunidade se beneficie deles. Celulares Há 40 anos, data de sua criação, talvez não pudéssemos predizer de sua evolução e necessidade humana. A facilidade, agilidade e independência de espaço físico tornaram este “acessório” necessário para a vida pessoal e profissional. Hoje não consegue-se imaginar e organizar nosso cotidiano sem a interferência dele. Os aplicativos associados como rádio, 50 despertador, agenda, e agora Internet, facilitaram a vida e dispensaram a aquisição de outros equipamentos, embora algumas poucas pessoas ainda sintam a necessidade de agenda em papel ou um rádio relógio ao lado da cama. Smartphone É um telefone móvel que mistura características do celular e do tablet. Permite o desenvolvimento e utilização de diversos aplicativos que são compartilhados por milhares de pessoas. Possui uma grande capacidade de armazenamento de dados e a agrega outras tecnologias como o Bluetooth. Notebook É um computador portátil que, diferente dos tablets, possui o teclado já acoplado. Suas funções, usos e capacidades de armazenamento são os mais variados possíveis. Sua evolução nos mostra que a cada lançamento se tornam mais leves e mais potentes. São bons para trabalho e lazer, possuindo diferentes formas de entrada e saída de dados. A principal diferença entre estes dispositivos aqui apresentados é a forma de interação entre o aluno e o Software ou aplicativo. No Software baseados em computador desktop, segundo Brandão et al. (2006), a interação acontece por meio de mouse e teclado. Entretanto, em um aplicativo sensível ao toque, a interatividade proporcionada ao se utilizar os dedos para a manipulação dos objetos de aprendizagem pode fazer com que as ações e o uso das ferramentas se tornem muito mais naturais para o aluno. Limitações no Uso das Tecnologias Moveis Em seu artigo, intitulado Tecnologias Móveis, Dias (2012) aponta que “as TICs romperam para sempre com o conceito de espaço fixo e também de tempo. A mobilidade nos permite ver e informar o tempo todo e a todos”. Desta forma, o desafio é descobrir como usar as tecnologias móveis para fazer com que o estudo seja tão parte do dia-a-dia que sequer seja percebido como estudo (DUARTE, 2008). Além disso, no mesmo artigo, alerta sobre fatores limitadores a estas tecnologias muito pertinentes a discussão ora em vigor: limitações tecnológicas: tela pequena, baixa resolução, processamento lento, baixa capacidade de armazenamento, incompatibilidade entre plataformas; 51 limitações pedagógicas: espaço de visualização restrito, dispersividade da atenção, comprometimento da memória visual, baixa resolução dificulta a compreensão, fragmentação de conteúdos, pouco conhecimento por parte dos educadores, uso das tecnologias como suporte, e não como ferramenta. Logo, as limitações são os desafios que devem ser superados para que se possa ter efetivamente mais autonomia e desempenho para os usuários destas tecnologias. Entretanto, tem-se a impressão que desafios como esses serão superados em breve e sem maiores problemas. O Papel do Professor Junto a Tecnologia Educacional O impacto das tecnologias de informação e comunicação (TICs) da sociedade em geral no Brasil tornou uma geração mais atualizada e mais informada, porque os modernos meios de comunicação, por exemplo a Internet, permite o acesso instantâneo à informação e os nossos alunos têm mais facilidade para buscar conhecimento por meio da tecnologia colocada à sua disposição. Deve-se então privilegiar a construção coletiva dos conhecimentos mediados pela tecnologia, na qual o professor intermédia e orienta esta construção. O papel do educador está em orientar e mediar as situações de aprendizagem para que ocorra a comunidade de alunos e ideias, o compartilhamento e a aprendizagem colaborativa para que aconteça a apropriação que vai do social ao individual. O professor, pesquisando junto com os educandos, problematiza e desafia-os, pelo uso da tecnologia, à qual os jovens modernos estão mais habituados, surgindo mais facilmente a interatividade. Nessa proposta pedagógica os quadros, livros texto e professores conteúdistas deverão acompanhar a evolução tecnológica ou ficarão obsoletos, pedagogicamente falando. Com o aumento acelerado de aquisição das novas tecnologias elas se caracterizam pela interatividade, não-linearidade na aprendizagem (é uma ‘teia’ de conhecimentos e um ensino em rede) e pela capacidade de simular eventos do mundo social e imaginário. Não se trata, porém, de substituir o livro pelo texto tecnológico, a fala do docente e os recursos tradicionais pelo fascínio das novas tecnologias. Não podemos esquecer que os mais poderosos e autênticos "recursos" da aprendizagem continuam sendo o professor e o aluno que, conjunta e dialeticamente, poderão descobrir novos caminhos para a aquisição do saber. Refletindo sobre o papel e a competências do professor, neste processo de mediar a interação, utilizando recursos tecnológicos de maneira criativa, na busca da construção coletiva do conhecimento. 52 Isto implica uma análise da mudança do paradigma educacional e da função do professor na relação pedagógica, focalizando as inovações tecnológicas como ferramentas para ampliar a interação. Diversos são os tipos de aplicativos que o professor pode escolher, dependendo dos objetivos do conteúdo matemático a ser aplicado, características dos educando e proposta pedagógica da escola. Planejar uma aula com recursos tecnológicos exige preparo do ambiente, dos materiais que serão utilizados, dos conhecimentos prévios dos alunos para manusear estes recursos, do domínio da tecnologia por parte do professor, além de seleção e adequação dos recursos à clientela e aos objetivos propostos pela disciplina. Borba e Penteado (2005, p. 19-21) destacam algumas ações governamentais que foram implementadas, em nível nacional, a partir da década de 1980, com o objetivo de promover o uso da informática no processo educacional. Dentre outras citamos: a) em agosto de 1981, foi realizado o I Seminário Nacional de Informática Educativa com o objetivo de fomentar a implantação do uso de tecnologia computacional nas escolas brasileiras; b) em 1983, foi lançado o Projeto Computadores na Educação (EDUCOM) pelo Ministério da Educação (MEC) e pela Secretaria Especial de Informática (SEI), tendo como objetivo a criação de Centros Pilotos em Universidades Brasileiras (CPUB), instalados na Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), na Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), na Universidade Federal de Pernambuco (UFPE), na Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) e na Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), voltados para o desenvolvimento de pesquisas sobre as diversas aplicações do computador na educação; c) ainda dentro das ações do Projeto EDUCOM foram desenvolvidos novos subprojetos denominados FORMAR I e FORMAR II, em 1987 e 1989, respectivamente, com o objetivo de formar recursos humanos para o trabalho na área de informática educativa, tendo atingido 17 estados brasileiros com a criação de Centros de Informática Educativa, atuando como multiplicadores da implantação da informática nas escolas públicas; d) em 1989, foi lançado pelo MEC o Programa Nacional de Informática Educativa(PRONINFE), fortalecendo as iniciativas dos projetos anteriores e contribuindo, também, para a criação de Laboratórios de Informática e de Capacitação de Professores, distribuídos geograficamente por todo o país, por meio dos Centros de Informática na Educação de 1º e 2º graus (CIED), dos Centros de Informática na Educação Tecnológica (CIET) e dos Centros de Informática na Educação Superior (CIES); e) Em abril de 1997, foi criado pela Secretaria de Educação a Distância (SEED/MEC) o Programa Nacional de Informática na Educação (PROINFO), tendo como principal objetivo incentivar e dar suporte para a introdução das chamadas Tecnologias da Informação e Comunicação (TIC) nas escolas de nível fundamental e médio, em todo país, com vistas, principalmente, a melhorar a qualidade do processo de ensino e aprendizagem, propiciando uma educação voltada para o desenvolvimento científico e tecnológico. 53 A partir da implantação dos projetos governamentais, muitas escolas, percebendo o potencial da informática como estratégia cognitiva, introduziram em suas atividades escolares a chamada informática educativa que, além de promover o contato dos estudantes com o computador, tinha como objetivo a utilização desse recurso como instrumento de apoio às matérias e aos conteúdos lecionados, melhorando a preparação do educando para interagir numa sociedade tecnologicamente desenvolvida. Paralelamente, essa ferramenta serviria de estímulo ao processo de capacitação dos professores, auxiliando no uso e na implantação das Tecnologias Educacionais nas atividades pedagógicas, onde essas tecnologias seriam utilizadas no aprimoramento do ensino voltado para a construção de conhecimentos e promovessem uma transformação da cultura escolar. 3.3 Analise dos Softwares e aplicativos para dispositivos móveis Esta seção apresenta uma proposta de Tecnologia Educacional, descrevendo o processo de escolha do Software Simulaprob e o aplicativo Dice, como ferramenta para o estudo de probabilidade e frequência relativa, enquadrados de acordo com os conceitos da Teoria da Aprendizagem Significativa. A ideia principal dessa dissertação é integração de iniciativas educacionais de dispositivos móveis voltadas para o apoio ao ensino da Matemática, por meio de um ambiente virtual móvel. Atualmente os softwares e aplicativos educativos com enfoque em probabilidade que podem ser usados nas escolas como recursos para dinamizar as aulas estão escassos. O Software educativo simlaprob pode ser um importante acessório para o aluno adquirir conceitos em probabilidade clássica e frequentista, desta maneira segundo Insunza, Gastélum e Alvarez ( 2009), menciona o seguinte: 1. Facilita-se um ensino baseado na experimentação, através da qual os estudantes podem construir ideias corretas a respeito de conceitos probabilísticos. 2. Serve de ponte entre a probabilidade e a estatística, ajudando com isso a compreender a relação tão estreita que há entre dados e casualidade, situação bastante sugerida em currículos atuais. 3. Amplia o campo de aplicações da probabilidade, abordando problemas onde não se cumpre necessariamente o principio de equiprobabilidade que exige em enfoque clássico. (INSUNZA, GASTÉLUM e ALVAREZ, 2009, p. 137) No entanto, para poder implementar o enfoque frequentista no ensino da probabilidade, o computador é um elemento indispensável, pois realizar os experimentos em 54 forma manual requer muito tempo, pela grande quantidade de repetições de um experimento que há de realizar para que as frequências relativas se estabilizem e aproximem o Maximo possível da probabilidade clássica, como estabelece a lei dos grandes números em probabilidade. O conjunto de situações, procedimentos e representações simbólicas oferecidas por essa ferramenta é muito amplo e com um potencial que atende boa parte deste conteúdo. Entretanto o aplicativo Dice não foi elaborado com objetivo educacional, mas é um instrumento bem próximo da realidade dos alunos, como dados e moedas tradicionais. Essas ferramentas permitem ajudar os alunos para que dê novos significados às tarefas de ensino e ao professor a chance para planejar, de forma inovadora, as atividades que atendam aos objetivos do ensino. Segundo Gonçalves (2003) apud Santo e Loreto (2010, p.56): o conteúdo, ou seja, se este atende às necessidades do objetivo curricular e se tem relevância pedagógica; se o Software permite modificações a fim de atender às necessidades individuais dos alunos, se é auto-suficiente ou ele precisa da intervenção do professor, se pode ser utilizado em várias situações de sala de aula (individual, pequeno ou grande grupo), se os softwares possibilitam diferentes formas de aprendizagem (visual, auditiva, numérica, verbal); na operação do software, como é tratado o erro dos usuários, qual o controle que o usuário tem da operação do software, se existe um bom manual tanto para o professor como para o aluno e se o Software usa as capacidades gráficas, sonoras e de cor; apresentação clara de objetivos e indicação das possibilidades de uso (interface); oferecimento de recursos multimídias; interativo em relação a diferentes opções de manuseio. Seguindo os critérios de avaliação de softwares livres com o objetivo de identificar um Software para laptops e um aplicativo para celulares com jogos de dados e moedas que atenda as necessidades referentes ao ensino de probabilidade e frequência relativa para ensino médio. Quadro 2:Comparativo dos Softwares Encontrados Software Software Fathom Pós Apresenta aplicações para vida real; Permite aos estudantes manipular dados; Adequado ao conteúdo em questão; Boa capacidade gráfica (apresentação de histogramas). Contra Língua Inglesa; Versão Demo; Manual com poucas informações para o aluno e para o professor; Nenhuma interação auditiva; Deficiente quanto ao Disponível em: www.tetri.pt/index.p hp/layour-padraovm/softwareutil/fathom-detail 55 Download simples Software Probability Explorer Software Simulaprob Software Winstats Apresenta aplicações para vida real; Permite aos estudantes manipular dados; Oferece facilidade de interação com o usuário; Adequado ao conteúdo em questão; Boa interação visual; Simulação e analise de resultados; Ambiente de aprendizagem com múltiplas formas de representar os dados. Possível aplicar em vários conteúdos. Apresenta aplicações para vida real; Versão livre; Permite aos estudantes manipular dados; Oferece facilidade de interação com o usuário; Adequado ao conteúdo em questão; Manual detalhado para o professor e aluno; Janelas com indicação de erros e reorientação para o aluno; Simulação e análise de resultados dos experimentos de probabilidade e frequência relativa dentro do contexto do jogo; Boa capacidade gráfica (apresentação de histogramas); Distribuição de frequência detalhada; Capacidade de simular até dez mil experimentações. Apresenta aplicações de vários jogos da vida real; Versão livre; ambiente de aprendizagem com múltiplas formas de representar os dados; Não oferece facilidade de interação com o usuário. Língua Inglesa; Versão Demo; Manual com poucas informações para o aluno e para o professor; Nenhuma interação auditiva. http://www.probexp lorer.com Necessidade do programar Java para a instalação. Língua espanhola; Falta de interação visual dos objetos com usuário; Falta de interação em relação a diferentes opções de manuseio; Pouca capacidade em cores; Nenhuma interação auditiva. http://pcc.uasnet.m x/~dchavira/Simula prob.html. Falta de interação em relação a diferentes opções de manuseio; http://math.exeter.e du/rparris/winstats. html 56 Língua portuguesa; Permite aos estudantes manipular dados; Adequado ao conteúdo em questão; Simulação e analise de resultados dos experimentos de probabilidade e frequência relativa dentro do contexto do jogo; Boa capacidade gráfica (apresentação de histogramas); Distribuição de frequência detalhada. Capacidade de simular até dez milhões de experimentações. Pouca capacidade em cores; Nenhuma interação auditiva; Não oferece facilidade de interação com o usuário; Não oferece manual detalhado para o professor e aluno; Poucas janelas com indicação de erros e reorientação para o aluno. Fonte: Dados da Pesquisa. O uso das Tecnologias da Informação e Comunicação Móveis e sem Fio (TIMS) aumentam os desafios da realidade escolar. Educadores precisam se adequar a realidade desenhada pelas TIMS. Entre as TIMS, temos o celular, tablets e smartphones com sistema Android, com aplicativos que podem vir a ser utilizados em sala de aula como recurso pedagógico para as aulas no Ensino Médio.Os critérios de seleção para escolha do aplicativo para celulares, tablets e smartphones com sistema Android baseou-se nos fundamentos técnicos de computação móvel segundo Braga (2012), são: sistema operacional; design; beleza; simplicidade; usabilidade; reconhecimento de gestos; estrutura de aplicativos; compatibilidade; comunicação. A avaliação desses jogos e calculadoras probabilísticas foram realizadas segundo os critérios de Medeiros e Schimiguel (2012): Qualidade do conteúdo – veracidade e apresentação equilibrada das ideias com nível apropriado de detalhes, enfatizando os pontos significantes; Alinhamento do Objetivo da Aprendizagem – alinhamento entre as metas de aprendizagem, atividades, avaliações e características dos alunos; Motivação – capacidade de motivar o interesse do jogador; Imersão – capacidade de envolver o jogador profundamente; Objetivos Claros – metas claras do que deve ser realizado; 57 Feedback e Adaptação – elaboração do feedback positivo e negativo do jogo. Conteúdo que se adapta de acordo com a habilidade do jogador; Apresentação – informação visual; Interação Social – dispor meios de interação com outros jogadores; Reusabilidade – capacidade de ser utilizado em diferentes contextos de aprendizagem e com alunos de diferentes idades e interesses. A justificativa para o uso de tecnologias nas aulas de probabilidade e frequência relativa são de uma forma geral as dificuldades encontradas pelos alunos da rede Estadual de Ensino do Rio de Janeiro, procurando com isso a melhoria nas aulas dos professores que ministram este conteúdo. Entretanto, para que haja viabilidade de acesso para a maioria optou-se por softwares e aplicativos livres. Com isto, fez-se uma seleção de softwares e aplicativos livres para aplicação no ensino de probabilidade e frequência relativa junto aos trabalhos relacionados da revisão sistemática com a proposta de visualizar simuladores de jogos de moedas e dados voltados para o Ensino Médio. O Software simulador dos jogos dados e moedas que atendeu as exigências, segundo Gonçalves (2003), foi o Simulaprob, até porque a dificuldade de encontrá-los é bem relevante, assim como aplicativos para dispositivos móveis voltados especificamente para o ensino da probabilidade, então, selecionou-se alguns aplicativos dos muitos encontrados no Google Play sobre calculadoras de probabilidade e jogos de dados e moedas. Segundo Braga (2012) , Medeiros e Schimiguel (2012) para este estudo em questão: Quadro 3: Aplicativos Encontrados Aplicativos Probability Calculator A B Probability Pós Roda no sistema Android; Gratuito; Reconhecimento de gestos; Simplicidade; Contra Inglês e espanhol; comunicação; Design; Qualidade do conteúdo; Alinhamento do Objetivo da Aprendizagem; Motivação; Objetivos claros; Apresentação; Interação Social; Conteúdo que se adapta de acordo com a habilidade do jogador. Probabilidade Gaussiana Disponível em: https://play.google.com/store/apps/details?id=a ppinventor.ai_sirbacon_development.Probabilit y_Calculator&hl=pt_BR https://play.google.com/store/apps/details?id=c om.mstar.probability1&hl=pt_BR https://play.google.com/store/apps/details?id=c om.marcoscapelitte.gaussian&hl=pt_BR Probability Distributions https://play.google.com/store/apps/details?id=c om.mbognar.probdist&hl=pt_BR Fonte: Dados da pesquisa. A principal diferença entre o aplicativo aqui apresentado e demais softwares é a forma de interação entre o aluno e o software. Nos softwares baseados em computador desktop Segundo Brandão etal. (2006), a interação acontece por meio de mouse e teclado. Entretanto, em um aplicativo sensível ao toque, a interatividade proporcionada ao se utilizar os dedos para a manipulação dos objetos de aprendizagem pode fazer com que as ações e o uso das ferramentas se tornem muito mais naturais para o aluno. Entretanto, devido à dificuldade de encontrar trabalhos desenvolvidos com o conteúdo de probabilidade especificamente simuladores experimentais voltados para aprendizagem, decidiu-se a partir dessa perspectiva analisar aplicativos de jogos de dados e moedas que pudessem ser baixados com facilidade por celulares, tablets, smartphones, gratuitos com sistema Android. Os jogos são uma ferramenta de interação social que não necessitam especificamente ser desenvolvidos para educação, pois isso vai depender do tratamento dado pelo professor em não transformar o lúdico em enfado na sala de aula, entretanto, quando uma atividade envolve prazer, diversão, motivação, interesse e paixão, o indivíduo é capaz de dedicar a ela uma grande parte do tempo e esforço. Como jogos digitais envolvem muitos fatores motivacionais, podendo ser estimulados por educadores para auxiliar na aprendizagem de conteúdos difíceis de tratar em salas de aula tradicionais. A principal ideia é que os jogos digitais, como ferramentas educacionais, possam ajudar no desenvolvimento e conhecimento e habilidades cognitivas, como a resolução de problemas, o pensamento estratégico, a tomada de decisão, entre outras, propiciando uma compreensão mais profunda de certos princípios fundamentais de determinados assuntos (BROM apud NETO, 2011). Embasado nessas ideias e nas dificuldades encontradas no que se refere a aplicativos especificamente voltados para experimentos aleatórios com boa interface, manuseio do número de simulações, distribuição de frequências, espaço amostral, tabela de simulações e histogramas sobrepondo a frequência relativa com a probabilidade clássica, decidimos pelo aplicativo a seguir: O jogo Dice como de acordo com as figuras 3, 4, 5 e 6 interface do aplicativo Dice para dowloand, tela de escolha dos dados e moedas, dados e moedas em conjunto e a tela de demonstração de exclusão de Ícones ) dos mais variados encontrados no buscador Google play ficou bem próximo da realidade do aluno quanto ao manuseio, sons, cores, interface e as mais variadas formas de se jogar, por exemplo, movimentando o dispositivo móvel nas mais variadas direções ou simplesmente o toque na tela para que inicie-se a jogada. 60 Figura 3: Interface do Aplicativo Dice para Download Fonte: Google play Figura 4: Tela de Escolha dos Dados e Moedas Fonte: próprio Autor Figura 5: Dados e Moedas em conjunto Fonte: próprio autor 61 Figura 6: Tela de Demonstração de Exclusão de Ícones Fonte: próprio autor A análise dos resultados da pesquisa realizada durante a escolha do Software e do aplicativo já citado contribuiu para aumentar a conscientização da importância do uso das novas tecnologias como ferramenta de aprendizagem, em especial, no ensino da Matemática. No meio educacional, devem existir grandes esforços por parte dos educadores e da ordem pública para que a informática esteja cada vez mais frequente nas práticas de ensino, como ferramenta que contribua para um ensino mais significativo e uma aprendizagem mais consistente, capaz de promover a sensibilidade,a intuição, a percepção e a imaginação do educando. Nos últimos anos, pesquisas a respeito da aprendizagem da Matemática têm sido desenvolvidas, utilizando a informática como recurso pedagógico, mas as dificuldades encontradas nas escolas publicas do Rio de Janeiro para tal são imensas a ponto do professor sentir-se altamente desestimulado a utilizar estes recursos tecnológicos e, muita das vezes custeiam particularmente com o propósito de desenvolver uma boa aula e ainda sim encontram dificuldade dentro do ambiente escolar como internet bloqueada, sistemas operacional, tomadas, número de alunos por computador,extensões, chaves em geral, entre outros, etc. 62 4 TEORIA DA APRENDIZAGEM SIGNIFICATIVA USO DE JOGOS E SOLUÇÃO DE PROBLEMAS EM SALA DE AULA 4.1 Teoria da Aprendizagem Significativa A aprendizagem é muito mais significativa à medida que o novo conteúdo é incorporado às estruturas de conhecimento de um aluno e adquire significado para ele a partir da relação com seu conhecimento prévio. Ao contrário, ela se torna mecânica ou repetitiva, uma vez que se produziu menos essa incorporação e atribuição de significado, e o novo conteúdo passa a ser armazenado isoladamente ou por meio de associações arbitrárias na estrutura cognitiva. Quando o conteúdo escolar a ser aprendido não consegue ligar-se a algo já conhecido, ocorre o que Ausubel apud Moreira chama de aprendizagem mecânica, ou seja, quando as novas informações são aprendidas sem interagir com conceitos relevantes existentes na estrutura cognitiva. Um bom ensino deve estar centrado no estudante, promover a mudança conceitual e facilitar a aprendizagem significativa segundo Moreira (2010, p.5). Na aprendizagem significativa, o aprendiz não é um receptor passivo. Longe disso. Ele deve fazer uso dos significados que já internalizou, de maneira substantiva e não arbitrária, para poder captar os significados dos materiais educativos. Nesse processo, ao mesmo tempo que está progressivamente diferenciando sua estrutura cognitiva, está também fazendo a reconciliação integradora de modo a identificar semelhanças e diferenças e reorganizar seu conhecimento. Quer dizer, o aprendiz constrói seu conhecimento, produz seu conhecimento. Com base nestes conceitos vemos nos dispositivos móveis uma forma de não arbitrariedade de ensinar, por ter significados e podendo através dos jogos e da resolução de problemas junto ao conteúdo matemático de probabilidade relativa e probabilidade clássica em conexão com o cotidianos dos alunos fazermos uma ponte para uma aprendizagem significativa tentando o Máximo possível minimizar a ideia de uma aprendizagem mecânica, na qual novas informações são memorizadas de maneira arbitrária, literal, não significativa. Esse tipo de aprendizagem, bastante praticado ainda na escola publicas do Estado do Rio de Janeiro, que traz a cultura capitalista e ilusória de que as notas são muito mais importantes para "passar" nas avaliações, levando os alunos a uma baixo rendimento na aprendizagem, não requer compreensão e não dá conta de situações novas. A aprendizagem significativa deve ser progressiva, quer dizer, os significados vão sendo captados e internalizados 63 progressivamente e nesse processo a linguagem e a interação pessoal são muito importantes. (Moreira, Caballero y Rodríguez Palmero, 2004). Conceitos da Teoria de Aprendizagem Significativa Nesse contexto, os rumos tomados nesta dissertação destacamos a suma importância, da teoria da aprendizagem significativa de Ausubel e o dever a priori, não como a única eexclusiva teoria, mas como algo relevante para uma reflexão sobre a aprendizagem na Matemática, particularmente sobre as ideias históricas dos estudantes, a teoria da aprendizagem significativa, ao descrever o processo de aprendizagem, no qual destaca o conhecimento prévio do aprendiz como o fator isolado mais importante na determinação do processo de ensino, oferece uma contribuição fundamental para o reconhecimento do aluno, conforme Moreira (2010, p.4). A aprendizagem significativa caracteriza-se pela interação cognitiva entre o novo conhecimento e o conhecimento prévio. Nesse processo, que é nãoliteral e não-arbitrário, o novo conhecimento adquire significados para o aprendiz e o conhecimento prévio fica mais rico, mais diferenciado, mais elaborado em termos de significados, e adquire mais estabilidade. Essa teoria representa um meio de vivência educativa, apresentada de uma forma lógica, atuando como um material didático potencialmente significativo que, combinado com os conhecimentos prévios do educando, reorganiza a estrutura cognitiva desse indivíduo, contribuindo para dar um significado ao processo educacional, por meio de conceitos internalizados, atuando como elemento motivador para os aprendizes. Assim, em sua percepção sobre conhecimento prévio, Moreira destaca que: [...] o conhecimento prévio é, isoladamente, a variável que mais influencia a aprendizagem. Em última análise, só podemos aprender a partir daquilo que já conhecemos. David Ausubel já nos chamava atenção para isso em 1963. Hoje, todos reconhecemos que nossa mente é conservadora, aprendemos a partir do que já temos em nossa estrutura cognitiva. [...] se queremos promover a aprendizagem significativa é preciso averiguar esse conhecimento prévio e ensinar de acordo (MOREIRA, 2010, p. 4-5). Ausubel esclarece, também, o processo de aquisição, retenção e organização de novos conhecimentos pelo indivíduo como sendo: [...] as ideias ancoradas na estrutura cognitiva, não só manifestam, inicialmente, pouca força de dissociabilidade, como também a perdem muito 64 rapidamente, pois estas novas idéias podem representar-se, de forma adequada, pelas que estão mais estabelecidas, para fins de memória. Por outras palavras, pressupõe-se que apenas as variantes categóricas discrimináveis de ideias anteriormente apreendidas possuem potencialidades de retenção a longo prazo (AUSUBEL, 2003, p. 170). Uma Aprendizagem Significativa está relacionada à possibilidade dos educandos aprenderem, de modo consciente, por múltiplos caminhos, e de forma colaborativa, permitindo o desenvolvimento de suas competências e habilidades. As estratégias devem ser trabalhadas pelo professor para centrar sua ação educativa numa aprendizagem significativa. Isto é, o processo cognitivo é realizado mediante a incorporação dos novos conceitos apresentados aos conhecimentos preexistentes do educando, permitindo, assim, o incremento de novos elementos de conhecimento por parte desse indivíduo. Nesse sentido, Moreira e Masini (2001) enfatizam que: A importância do processo de assimilação não está somente na aquisição e retenção de significados, mas também no fato de que implica um mecanismo de esquecimento subjacente dessas ideias. [...] Entretanto, o significado das novas ideias, no curso do tempo, tende a ser assimilado ou reduzido pelos significados mais estáveis das ideias estabelecidas (MOREIRA e MASINI, 2001, p. 26). Especificamente no estudo da Matemática, o processo de ensino e aprendizagem deve ter o cuidado de propiciar ao estudante um ambiente favorável à construção do pensamento lógico-abstrato. Os conteúdos e a metodologia aplicados devem servir ao desenvolvimento do potencial do educando, não apenas na memorização das proposições e demonstrações de teoremas e fórmulas matemáticas, mas, sobretudo, na busca da compreensão significativa que despertem o interesse do aprendiz e o conduza para a sua transformação na sociedade. Promover, portanto, uma integração do estudante com os conceitos da Matemática incentivar sua curiosidade e interesse na elaboração de teorias que comprovem ou desmintam os fatos observados, tendo em vista que, investigando construções já realizadas ou efetuando novas construções, os aprendizes podem inferir resultados diversos, desenvolver a credibilidade e elaborar novas demonstrações que, sem as construções auxiliares, seriam de difícil compreensão e realização. Observa-se, ainda, que o uso das Tecnologias Educacionais pode ser uma importante ferramenta de integração, entre a escola e a sociedade, entre o mundo concreto e o abstrato, entre a teoria e a prática. Se os estudantes fazem as pontes entre o que aprendem intelectualmente e as situações reais, experimentais e profissionais, ligadas aos seus estudos, a 65 aprendizagem será mais significativa e enriquecedora, podendo servir de base para a avaliação de seu envolvimento no processo educacional. Os recursos computacionais disponíveis são de grande valia para facilitar o alcance a esse objetivo. Atualmente, o microcomputador é uma ferramenta poderosa que temos à disposição para que esse processo se torne mais simples. Nesses termos, a aplicação de Software educativo no ensino da probabilidade, por exemplo, mediante aprendizagem da probabilidade relativa tendendo a probabilidade clássica em função do número de experimentações através de dispositivos moveis, possam ser manuseados pelos estudantes que possa ser também, uma forma de fortalecer e melhorar o desenvolvimento do raciocínio lógico do aprendiz. Finalizando, os dispositivos móveis, como elemento a auxiliar na busca de resultados, pode ser um agente da Teoria da Aprendizagem Significativa, servindo para a exploração de resultados e para o incentivo de investigações, podendo sugerir caminhos para a realização de demonstrações desconhecidas, propondo artifícios e desafios que possibilitarão ao educando a busca de novas ideias relacionadas aos conteúdos apresentados, gerando outros conceitos e proposições. O Mapa Conceitual como Facilitador da Aprendizagem Significativa No processo educacional os mapas conceituais vêm sendo adotados por vários educadores em seus métodos de ensino, esses diagramas se apresentam como uma ferramenta potencialmente facilitadora da aprendizagem. Eles podem ser usados de várias formas, em geral como instrumento de ensino ou como um instrumento avaliativo. Os mapas conceituais estão fundamentados na Teoria da Aprendizagem Significativa de Ausubel. Em meados da década de setenta Joseph Novak professor de Educação da Universidade de Cornell, junto aos seus colaboradores, refinaram e divulgaram esta teoria cognitiva de aprendizagem, além de criarem os mapas conceituais. Cada mapa conceitual é uma expressão pessoal do autor sobre um determinado tema, por isso essa ferramenta possibilita a visualização das relações hierárquicas dos conceitos que estão sendo apresentados, a partir do nível mais geral até o seu maior detalhamento. Esse processo, conhecido como princípio da “diferenciação progressiva”, considera que, inicialmente, as ideias mais gerais devem ser apresentadas para, em seguida, serem progressivamente diferenciadas, isto é, partindo de um conceito geral (já incorporado pelo aluno) o conhecimento pode ser construído de modo a ligá-lo com novos conceitos, facilitando a 66 compreensão das novas informações, o que dá significado real ao conhecimento adquirido.Segundo Moreira e Masini, os mapas conceituais “[...] podem ser vistos como diagramas hierárquicos que procuram refletir a organização conceitual de uma disciplina ou parte de uma disciplina” (MOREIRA e MASINI, 2001, p. 51). Em termos de significados para os mapas conceituais, segundo Moreira (2012, p. 6 ) deve-se: 1) identificar a estrutura de significados aceita no contexto da matéria de ensino; 2) identificar os subsunçores (significados) necessários para a aprendizagem significativa da matéria de ensino; 3) identificar os significados preexistentes na estrutura cognitiva do aprendiz; 4) organizar sequencialmente o conteúdo e selecionar materiais curriculares, usando as ideias de diferenciação progressiva e reconciliação integrativa como princípios programáticos; 5) ensinar usando organizadores prévios, para fazer pontes entre os significados que o aluno já tem e os que ele precisaria ter para aprender significativamente a matéria de ensino, bem como para o estabelecimento de relações explícitas entre o novo conhecimento e aquele já existente e adequado para dar significados aos novos materiais de aprendizagem. A figura 7 mostra o mapa conceitual para o ensino de probabilidade relativa tendendo a probabilidade clássica, a leitura começa a partir do conceito central do mapa, que neste caso é a PROBABILIDADE. A partir deste então, segue-se para os modelos matemáticos enfatizando o modelo determinista e o modelo não determinista com o intuito de fazer uma diferenciação progressiva entre os dois modelos partindo dos pré conceitos já existentes nos alunos para só assim implementar a ideia de experimentos aleatórios e consequentemente chegarmos a proposta da aprendizagem significativa. 67 Figura 7: Mapa Conceitual Para o Ensino de Probabilidade Fonte: próprio autor O conhecimento preexistente (conhecimentos prévios) do indivíduo, somado à vontade de aprender e à utilização de um material potencialmente significativo, pode gerar uma aprendizagem significativa. A estrutura cognitiva do aprendiz está constantemente se reestruturando durante a aprendizagem significativa. 4.2 Uma Proposta Significativa Para o Uso de Jogos e Solução de Problemas em Sala de Aula Para os povos antigos, suas crenças religiosas justificavam todos os acontecimentos, o que provocou a dificuldade de aceitar e compreender a concepção do acaso. A percepção ainda que tardia de que ocorrências do cotidiano podem ser de ordem aleatória, por não haver uma causa plausível, fez surgir a Teoria das Probabilidades. O cotidiano das relações sociais está repleto de situações problemáticas, situações que representam alguma dificuldade para aqueles que estão diante delas, e precisam contorná-las. Resolver problemas é parte da atividade humana e, de que outra forma seria possível aprender a lidar com eles, senão resolvendo-os? Nesse sentido: 68 Resolver um problema é encontrar um caminho onde nenhum é conhecido de imediato, encontrar o modo de sair de uma dificuldade, tornear um obstáculo, para atingir um final desejado que não é imediatamente atingível, por meios apropriados (POLYA, 1945 apud ERNEST, 1996, p. 30). Os PCNs elegem a solução de problemas como peça central para o ensino da Matemática, pois o pensar e o fazer se mobilizam e se desenvolvem quando o indivíduo está engajado ativamente no enfrentamento de desafios. O tratamento de situações complexas e diversificadas oferece ao aluno a oportunidade de pensar por si mesmo, construir estratégias de resolução e argumentações, relacionar diferentes conhecimentos e, enfim, perseverar na busca da solução. Neste sentido é que entendemos que os jogos podem ser utilizados no ensino e aprendizagem de Matemática. O jogo neste ambiente educacional deve ser concebido como um elemento que pode disparar o processo de construção do conhecimento. O jogo deve expressar aspectos-chave do tópico matemático que se quer estudar. Assim, o jogo é utilizado como um ponto de partida e um meio para se ensinar Matemática. A atividade de jogar desempenha papel importante no desenvolvimento: de habilidades de raciocínio lógico, dedutivo e indutivo; no aprimoramento da linguagem, da criatividade, da atenção e da concentração. Durante a realização do jogo, o aluno passa a ser um elemento ativo do seu processo de aprendizagem, vivenciando a construção do seu saber e deixando de ser um ouvinte passivo. No ensino tradicional de probabilidade, o professor apresenta definições, fórmulas e propriedades e depois resolve exercícios utilizando esses resultados. Essa prática de ensino mostrou-se ineficaz. É recente na história da Didática, a atenção ao fato que o aluno é agente da construção do seu conhecimento, pelas conexões que estabelece com seu conhecimento prévio num contexto de resolução de problemas. Assim, neste contexto, quando se redefine o papel do aluno perante o saber, é necessário também redimensionar o papel do professor que ensina Matemática. O professor deve ser agora um organizador da aprendizagem e escolher problemas que possibilitam a construção de conhecimentos. O professor deve também agir como mediador, ao promover a confrontação das propostas dos alunos, atuar como controlador ao estabelecer as condições para a realização das tarefas, ser um incentivador da aprendizagem e estimular a cooperação entre os alunos. Para Moura (1992) a união entre jogo e resolução de problemas está intimamente vinculada à intencionalidade do professor. 69 É possível combinar jogo e resolução de problemas nas séries iniciais; porém, fazer isto é muito mais que uma simples atitude, é uma postura que deve ser assumida na condução do ensino. E assumi-la com vistas ao desenvolvimento de conceitos científicos exige um projeto de ensino, inserido no projeto coletivo da Escola. Fazer isto é dar um sentido humano ao jogo, à resolução de problemas e, sendo assim, à Educação Matemática (MOURA, 1992, p. 51). Como aponta Van de Walle (2009, p. 59), “boas tarefas, baseadas em resolução de problemas, possuem múltiplos caminhos para chegar à solução e, nesse caso, podem apresentar mais de uma solução, já que a resolução assume um caráter subjetivo”. Uma de nossas contribuições, nesta investigação, é oferecer um jogo virtual próximo da realidade do aluno através dos dispositivos móveis, que juntamente com o uso da metodologia de solução de problemas, pode ser utilizado na construção efetiva de todos os conceitos básicos de probabilidade. Sequência Didática com o jogo Dice e o Software Simulaprob Seguimos o conceito de sequência didática sob a concepção de Zabala (1998), que atribui importância à ordenação das práticas pedagógicas. Assim, por sequência didática entendemos “[...] um conjunto de atividades ordenadas, estruturadas e articuladas para a realização de certos objetivos educacionais, que têm um princípio e um fim conhecidos, tanto pelos professores como pelos alunos” (ZABALA, 1998, p.18). As diversas sequências didáticas exploram dados do cotidiano dos cidadãos, permitindo fazer abordagem dos tópicos, dada no sentido da interdisciplinaridade, uma vez que simultaneamente serão explorados conceitos matemáticos referente ao ensino da probabilidade, numa linguagem que permite ao professor adaptar as sequências a um conteúdo específico, dependendo do nível de conhecimentos prévios dos alunos. Apropriando-nos da Teoria das Situações Didáticas, compreendemos a sequência didática como a articulação entre situações didáticas (que servem para ensinar) visando criar um adequado desenvolvimento das ideias relacionadas com determinado conceito e possibilitar a compreensão do mesmo. Cabe salientar que toda situação, didática, apresenta uma intencionalidade para a aprendizagem, que deve estar clara para o professor desde a concepção das tarefas a ser construída e compreendida pelo aluno no decorrer de suas ações. A sequência considera, também, a importância das intenções educacionais e o papel das tarefas propostas na definição dos conteúdos de aprendizagem. Alguns critérios para análise das sequências reportam que os conteúdos de aprendizagem explicitando as intenções 70 educativas, podendo abranger três dimensões: “[...] dimensão conceitual – o que se deve saber?; dimensão procedimental – o que se deve saber fazer?; dimensão atitudinal – como se deve ser?” (ZABALA, 1998, p.31). Zabala (1998) salienta que existem diversos tipos de sequência, não sendo possível afirmar que uma seja melhor ou pior que outra. O que importa é o reconhecimento das possibilidades e carências de cada uma, a fim de compreender quais se adaptam melhor às necessidades educacionais de cada aluno, em determinados contextos, de acordo com o tipo de conteúdo (conceitual, procedimental ou atitudinal). Com essa compreensão propõe-se o Quadro 4, com a estrutura de uma sequência didática para o ensino de probabilidade clássica e probabilidade relativa, transpondo para a prática pedagógica a teoria aqui discutida. Quadro 4: Estrutura de uma Sequência Didática para o Ensino da Probabilidade Etapa 1.Definição de um tema 2. Levantamento das atividades para a investigação 3.Definição de um instrumento para a coleta de dados 4.Organização dos dados coletados 5.análises e interpretação dos Dados Pressupostos Probabilidade relativa tendendo para probabilidade clássica em função do número de experimentações (jogadas). Solucionar o problema da lavagem da louça do almoço entre três irmãs, jogando dados e moedas através de dispositivos móveis. Questionário de verificação do aprendizado. Os dados serão tabulados e transpostos do instrumento de coleta para um gráfico. Com o objetivo de uma tomada de consciência e apropriação dos conceitos obtidos pelos aprendizes. Retirada de informações e conclusões de maneira coerente e não equivocada da aprendizagem da probabilidade relativa tendendo a probabilidade clássica em função do número de experimentações (jogadas). Fonte: próprio autor A sequência didática deste trabalho será de conhecimento do aluno e análise de desempenho do mesmo, bem como dos conteúdos em si, visto que os conteúdos expostos na sequência serão suficientemente compreendidos pelo aluno, atendendo ao objetivo educacional proposto, seja na apresentação dos conteúdos no cenário 1 (uso de celulares com o jogo Dice), seja no cenário 2 (uso do Software Simulaprob). 71 5 ATIVIDADES E ANALISE DO ESTUDO EXPERIMENTAL A primeira etapa da pesquisa foi o levantamento de dados analisando-se os gráficos dos anos de dois mil e onze a dois mil e treze das avaliações internas Saerjinho, programa de avaliação diagnóstica do processo Ensino Aprendizagem realizado nas unidades escolares da rede estadual de educação básica. Verificou-se o baixo rendimento nestes três anos referente aos conteúdos envolvendo probabilidade e contagem utilizando o princípio multiplicativo ou noções de permutação simples, arranjos simples e/ou combinações nos dando a definição da área específica de desenvolvimento do objeto deste trabalho. Na Revisão Sistemática da Literatura os resultados foram tabulados e foram realizadas análises para definir os materiais que expliquem um fazer pedagógico com o intuito de rever os conceitos referentes ao ensino de probabilidade e frequência relativa no ensino médio tendo como auxilio de aprendizagem as tecnologias móveis e objetivo de identificar tipos de ferramentas utilizadas, potencialidades e fragilidades. A escolha do aplicativo para celulares, tablets e smartphones com sistema Android baseou-se nos fundamentos técnicos de computação móvel segundo Braga (2012) e o Software simulador de jogos dados e moedas que atendeu as exigências, segundo os critérios de Gonçalves (2003), foi o Software Simulaprob, conforme capitulo dois. Foram desenvolvidas atividades sobre probabilidade clássica e relativa para alunos do 3º ano do Ensino médio.São apresentadas reflexões sobre o auxílio do Software Simulaprob e o aplicativo Dice, no processo de ensino e de aprendizagem do aluno, juntamente com a descrição da utilização do softwaree aplicativono produto educacional desta dissertação. A pesquisa apoia-se nos princípios da aprendizagem significativa. 5.1 Atividades Nos quadros cinco e seis estão as orientações referentes as habilidades pretendidas com as ativiadades e os procedimentos de execução em sala de aula. Quadro 5: Habilidades e Objetivos Pretendidos com as Atividades Propostas Conteúdo por Atividade Habilidades a Serem Trabalhadas e objetivos Resolver problemas de contagem que envolva o principio multiplicativo. Resolver problemas que envolvam o calculo da probabilidade de ocorrência de um evento como a razão entre o número de casos favoráveis e o número de casos possíveis, em espaços equiprováveis finitos. 72 Resolver problemas que envolvam analise e interpretação de dados apresentados em tabelas. Resolver problemas que envolvam analise interpretação de dados apresentados em gráficos de coluna. Pretende-se desenvolver as noções de probabilidade na concepção clássica focando o acaso, espaço amostral, equiprobabilidade de cada evento, experimentação com objetos virtuais próximos da realidade, socialização dos resultados, construção de tabelas e confecção de histogramas. (1) Probabilidade Clássica (2) Probabilidade Clássica e Frequência Relativa (3) Frequência Relativa (4) Eventos Mutuamente Exclusivos e Frequência Relativa Resolver problemas que envolva tendência a estabilização da freqüência relativa de um evento. Comparar a definição de Probabilidade Clássica com a definição de Probabilidade como Frequência Relativa. Desenvolver a capacidade de observação Experimental. Pretende-se com esta atividade levar os alunos a perceberem que mesmo com um número pequeno de experimentações os subconjuntos do espaço amostra Ω (cara,coroa) e (coroa, cara) continuarão tendo a maior probabilidade de ocorrer com uma certa proximidade da probabilidade clássica. Construir, ler e interpretar histogramas. Analise da distribuição de frequência focando a equiprobabilidade e a não equiprobabilidade; Capacidade de estimar a probabilidade teórica de dados de frequência; Compreensão das características das seqüências de resultados de convergência e aleatoriedade. Levar os alunos a perceberem a não equiprobabilidade nos eventos experimentais propostos e estimar resultado em função de observações. Calcular e comparar as probabilidades desses eventos mutuamente exclusivos. Levar os alunos a perceberem a probabilidade de um ou outro evento acontecer. Habilidades e objetivos das atividades dois e tres. Quadro 6: Orientações das Atividades Material para o aplicativo Dice Material para o Software Simulaprob Celular, tablet ou smartphone com sistema android, internet para baixar o aplicativo no Google player ou cabo de transferência para executável, papel milimetrado para construção de histogramas, lápis, borracha, régua de trinta centímetros e folhas de ofício para construção de tabelas. Laptop com sistema operacional Windows, internet para baixar o executável do Software Simulaprob ou via pendrive. Organização Atividade Cada aluno do grupo representará um personagem do problema. A partida será composta por um determinado número de jogadas conforme as ativiades propostas. Serão disputadas por três alunos representando Yasmin, Isadora e Isis. Propor aos alunos uma única forma de proceder com as jogadas (condições idênticas). Analise dos resultados entre o grupo. Analise dos resultados entre a turma. Duração para o aplicativo Dice Duas aulas de 50 minutos. 73 Duração para o Software Simulaprob Instruções Pré - requisitos para resolução Uma aula de 50 minutos. Os alunos deverão fazer a leitura do problema proposto, interpretar e representar graficamente a situação. Noções básicas com tecnologias móveis. Básico de conjuntos. Porcentagem. Introdução a combinatória. Leitura e construção de gráficos. Atividade 1 Situação Problema Adaptado - (Questão do caderno de atividades pedagógicas de aprendizagem auto-regulada – 02 - 3ª Série | 2° Bimestre – atividade 1.2 - CEEDUC/RJ) Yasmin, Isadora e Ísis são três irmãs e resolveram usar duas moedas comuns, não viciadas, para decidir quem irá lavar a louça do almoço, lançando duas moedas simultaneamente, uma única vez. Se aparecerem duas coroas, Yasmin lavará a louça, se aparecerem duas caras, Isadora lavará a louça; e se aparecerem uma cara e uma coroa, Ísis lavará a louça. a) Quais as possibilidades possíveis de faces das duas moedas? Objetivos: Observar a importância dos eventos elementares do espaço amostral e equiprobabilidade. b) Organize uma tabela da probabilidade clássica envolvendo os casos de Yasmin,Isadora e Ísis. Objetivos: Classificar o evento de interesse (cara) como referência de forma organizada e ter uma visão geral do evento em questão. c) Construa um histograma em papel milimetrado utilizando lápis, borracha e uma régua de trinta centímetros com os dados encontrados na tabela. Objetivos: Utilização de gráfico e visualização da estabilidade da probabilidade clássica. 74 d) Terá que lavar a louça quem tiver maior probabilidade nos eventos,(cara,cara), (coroa,coroa), (cara,coroa) e (coroa, cara) ? Objetivos: 1. Analise de resultados após a resolução do problema levando os alunos a responderem e concluírem o enunciado após uma discussão da tabela e do histograma. 2. Mostrar que na probabilidade o maior grau de certeza ou incerteza pode não ocorrer, pois a mesma enfatiza o acaso. Atividade 2 Situação Problema Isis questiona o resultado do jogo e resolve apelar com as irmãs dizendo que em uma única jogada seria injusto o resultado, e propõe resolver a questão repetindo o experimento 50, 100 e 250 vezes utilizando o aplicativo Dice. O fato de aumentarem o número de jogadas, a probabilidade de Ísis lavar a louça será maior, menor ou não se altera? Atividade 3 Situação problema: Ísis fica sem saída no que se refere a probabilidade relativa do jogo das duas moedas e solicita as irmãs um jogo de dois dados honestos e distinguíveis, propondo a divisão da louça em três partes, panelas, frigideiras, tabuleiros e travessas ,condição (A); Pratarias e talheres, condição (B);copos, taças e arrumar a mesa, condição (C). Todas entram em comum acordo, porem, Isadora rapidamente propõe uma regra do jogo para as irmãs, todas as vezes que a soma das faces dos dados forem sete Ísis fará um ponto; todas as vezes que a soma das faces forem cinco Isadora fará um ponto; todas as vezes que a soma das faces forem doze Yasmin fará um ponto. Quem tiver a maior probabilidade relativa argumentando através de tabelas de distribuição de frequências e histogramas obedece a condição (C), a menor obedece a 75 condição(A) ,intermediário a condição (B) em caso de empate ambas lavarão a louça. A vencedora será definida em 300 jogadas com maior probabilidade. Atividade 4 Situação problema: (ENEM 2006 – adaptado) Ainda em relação a louça. Iasmin diz o seguinte - se temos um jogo deve haver um vencedor único? Tive uma ideia! Jogar os dados para que uma das três não lave a louça, no caso a vencedora. Ela diz que o time de ambas o timbucio futebol clube venceu um campeonato amador. Os jogadores decidiram que o prêmio seria guardado na casa de um deles. Todos quiseram guardar a taça em sua casa. Então, sugeriu-se o seguinte: - São 11 jogadores e suas camisas estão numeradas de 2 à 12. Os dois dados tem as faces numeradas de 1 a 6. Se jogar os dois, a soma dos números das faces pode variar de 2 (1+1) a 12 ( 6+6 ). Vamos jogar os dados 250 vezes, e quem tiver a camisa com o número de pontos maior vai ficar com a taça (não lavará a louça). - Isis rapidamente escolhe o número doze. Iasmin logo diz - não sei não... Isis sempre na esperteza dês do inicio nos convencendo e não aceitando as probabilidades... acho que ela esta levando alguma vantagem... mas, tudo bem por mim pode ficar com o doze.. - Iasmin diz – vou ficar com o número sete, pois sete é o número da perfeição segundo a Bíblia sagrada. - Isadora diz – vou ficar com número nove, pois nove é uma raiz exata. 5.2 Execução das Atividades Em complementação à utilização pelos participantes da Tecnologia Educacional, foram elaboradas atividades pedagógicas complementares a serem aplicadas, durante a fase de aplicação do Software Simulaprob e o aplicativo Dice, que podem contribuir para a consecução da percepção e compreensão dos educandos sobre as relações e propriedades referentes a probabilidade clássica e frequência relativa. Essas tarefas podem ser utilizadas como estratégia de ensino, com o objetivo de incentivar os aprendizes a explorar o Software e o aplicativo móvel em sua plenitude,desenvolvendo, ainda mais, as habilidades dos estudantes. 76 Pretende-se, inicialmente, que os participantes percebam a probabilidade relativa tendendo a probabilidade clássica em função de um número considerável de simulações experimentais, leitura de histogramas, construção de tabelas e que aos poucos, possam observar as suas relações e propriedades. A proposta desse estudo é a de apresentar uma abordagem dinâmica para o ensino dos conceitos sobre probabilidade e frequência relativa: espaço amostral, eventos aleatórios, simulações experimentais, leitura de histogramas,construção de tabelas de distribuição de frequência. A seguir, estão apresentadas algumas atividades complementares sugeridas, com o detalhamento de sua aplicação. São exemplos de questões a serem desenvolvidas com o auxílio do Software e do aplicativo móvel que objetivam aumentar a fixação e melhorar o entendimento dos conceitos citados anteriormente. A aula foi ministrada no 3º Ano do Ensino Médio do Colégio Estadual Rio Dourado, com o objetivo de analisar se o Software escolhido contribuiria para aprendizagem mais eficaz, com sentido e significado aos alunos. Primeiramente Dividiu-se em 4 momentos a execução do trabalho: 1) Aplicação do questionário sobre os conhecimentos prévios dos alunos; 2) Apresentação do Aplicativo Dice e Orientações para download;3) atividade a priori com o aplicativo Dice; 4) atividade a posteriori com a Intervenção do Software Simulaprob.A seguir, consta a descrição de cada momento e suas reflexões. O número de alunos participantes das atividades é de 30 (trinta) alunos. As informações sobre os conhecimentos prévios foram obtidas através de um questionário com nove questões e teve como objetivo descobrir o que o aluno já sabia referente ao conteúdo de probabilidade relativa. Baseado nessas informações, pode-se introduzir novos conceitos matemáticos de probabilidade relativa tendendo a probabilidade clássica. Segundo Moreira (2011a, p. 160), Novas ideias e informações podem ser aprendidas e retidas na medida em que conceitos relevantes e inclusivos estejam adequadamente claros e disponíveis na estrutura cognitiva do indivíduo e funcione, dessa forma, como ponto de ancoragem às novas ideias e conceitos. Doze alunos entre dezesseis e vinte e um anos de idade desconheciam totalmente as palavras aleatório e acaso, entretanto, dezoito alunos também na mesma faixa de idade explicaram a palavra aleatório comentando sobre as músicas tocadas em seus celulares alegando que não existe uma sequência contínua, quanto ao acaso escreveram sobre acontecimentos inesperados no dia a dia,vide figuras 8 e 9. 77 Figura 8: Imagens do primeiro encontro realizado no Colégio Estadual Rio Dourado Fonte: próprio autor Figura 9: Questão seis do Questionário de Conhecimentos Prévios Fonte: próprio autor As questões de sete a nove foram elaboradas com o objetivo de investigar como os alunos externalizavam a estabilidade de experimentos aleatórios e o conceito de equiprobabilidade, então, pode-se observar, diante da análise feita, que apenas oito alunos mostraram a ideia de estabilidade em função de um grande número de experimentações, que é o caso das questões sete e oito, e os outros vinte e dois alunos mantiveram a proporção evidenciando um determinismo, e não uma aleatoriedade dos eventos mostrados, quanto a equiprobabilidade. Vinte e seis entenderam as melhores chances para os maiores números das faces dos dados, conforme figura 10. 78 Figura 10: Questões de sete a Nove do Questionário de Conhecimentos prévios Fonte: próprio autor Após esse trabalho, a turma foi dividida em duas partes de quinze alunos cada e foi convidada a desenvolver as atividades propostas. Nesse segundo momento, os alunos que ficaram com as atividades a priori entram na fase de download e orientações de uso do aplicativo. Tudo foi feito através de um data show utilizando-se a rede wi-fi da escola, sendo que os alunos não puderam utilizar a senha wi-fi, então, prontifiquei-me a colocar a senha em quinze celulares e tablets para que os mesmos pudessem realizar o download do aplicativo, quando o wi-fi foi liberado percebemos uma lentidão enorme, então os alunos que tinham internet em seus celulares e tablets, além de baixarem o jogo, fizeram um compartilhamento 79 de internet com os colegas com o intuito de agilizar o processo, pois a curiosidade em estudar matemática jogando era empolgante e finalizei sugerindo que jogassem entre eles para familiarizarem-se com aplicativo. Segundo a teoria de Ausubel, que tem como foco a aprendizagem significativa, é o processo que envolve interação da nova informação com uma estrutura de conhecimento específica, a qual ele define como subsunçor, existente na estrutura cognitiva do indivíduo. Embasado nesta teoria da aprendizagem de Ausubel, os questionários deste terceiro encontro mostrou-me como deveria introduzir o conceito de probabilidade relativa tendendo para probabilidade clássica. “A aprendizagem significativa acontece quando uma nova informação ancora-se em conceitos relevantes, já existentes na estrutura cognitiva de cada pessoa”. (MOREIRA, 2011a, p.161). Partimos para a necessidade de relacionar um assunto que já ouviram falar, ou até mesmo vivenciaram na prática, então elaborou-se uma aula introdutória comentando sobre os cassinos focando o conceito de probabilidade de acontecimentos aleatórios, abordados a partir de atividades ou situações-problema, modelos determinísticos e não-determinísticos, espaço amostral e equiprobabilidade evidenciando os jogos de dados e moedas de forma relativa em função de um grande número de jogadas. Nesse momento da aula, os exemplos citados foram artefatos de um cassino. Cartas de baralho, dados, roleta e fichas de apostas, procurando mostrar a essência dos jogos de azar na tomada de decisões sob condições de risco. Frisando que, a maioria deles são jogos de apostas cujos prêmios estão determinados pela probabilidade estatística. Quanto menor é a probabilidade de se obter a combinação correta, maior é o prêmio. A principal função dos organizadores prévios é servir de ponte entre o que o aprendiz já sabe e o que ele deve saber a fim de que o assunto possa ser aprendido de forma significativa. Assim, os conceitos de equiprobabilidade e de estabilidade em função do número de experimentações ou jogadas, ideia de aleatoriedade ficariam mais elaborados, inclusivos e capazes de servir como subsunçores para novas informações relativas a estes conceitos. As situações problema nesse terceiro encontro foram apresentadas aos alunos de forma que pudessem estar ajudando na interpretação destas atividades via data show. Foi feito um comentário de que todas as atividades foram adaptada do caderno de atividades pedagógicas de aprendizagem auto-regulada – 02 - 3ª Série | 2° Bimestre – atividade 1.2 - CEEDUC/RJ, que narra a historia de três irmãs em um dilema para saber através de um jogo de cara ou cora e dados quem irá lavar a louça do almoço. 80 Na atividade um o objetivo foi enfatizar a probabilidade clássica para relacionarmos a frequência relativa nas atividades dois, três e quatro focando o acaso, espaço amostral, equiprobabilidade de cada evento, experimentação com objetos virtuais próximos da realidade, construção de tabelas e confecção de histogramas. Foram distribuídos para os grupos papel milimetrado para construção de histogramas, lápis, borracha, régua de trinta centímetros e folhas de ofício para construção de tabelas. Os grupos foram organizados da seguinte maneira: 1. Divididos em grupos de três alunos. 2. Cada aluno do grupo representou um personagem do problema Yasmin, Isadora e Ísis. 3. Os alunos foram orientados a jogar as moedas virtualmente uma única vez para atividade um após a solução do problema clássico de probabilidade para verificação da solução com o intuito de que a maior probabilidade pode não acontecer quando experimentamos, resolução teórica. 4. Os alunos foram orientados a procurar uma maneira de jogar sem alterar as condições experimentais. Procurando não desenvolver uma aprendizagem mecânica onde as informações são reproduzidas a curto prazo, procurei trazê-los a uma situação hipotética de que estavam jogando em um grande cassino e muito dinheiro estava sendo apostado, pois precisavam ter uma visão das possibilidades para jogarem com consciência, concentração e foco. Logo em seguida, o grupo(A) de três alunos, que estavam com dificuldade de organizar o espaço amostral, e posteriormente uma tabela com as chances para cada um em função dos personagens que assumiram, Yasmim, Isadora e Ísis, o grupo só conseguiu montar a tabela de possibilidades quando sugerido pelo professor que fizessem uma combinação com duas blusas, uma azul, uma vermelha e uma calça marrom. Como o grupo era de meninas, acreditou-se que roupa seria uma forma de fazer um paralelo do seu dia a dia para realidade dos jogos em questão. Logo em seguida, os resultados foram de duas possibilidades, então organizaram as possibilidades das moedas como se estivessem se arrumando para uma festa com concentração e foco, pois afinal alguém teria que lavar a louça do almoço, então depois de um tempo a tabela foi organizada em dois momentos conforme figura 11. 81 Figura 11: Tabela de Possibilidades para Yasmim, Isadora e Ísis Fonte: próprio autor Os alunos ficaram livres para organizarem suas chances e o interessante foi a forma como o grupo(B) organizou suas possibilidades em forma de disco, indagados pelo professor, porque organizar uma tabela dessa maneira. Dois integrantes responderam que estavam fazendo curso de logística e haviam estudado possibilidades em organizas objetos, evidenciando uma conexão do dia a dia com o conteúdo escolar significativo, conforme figura 12. Figura 12: Tabela de Possibilidades em Forma de Disco Fonte: próprio autor 82 Logo em seguida, foram orientados para a construção dos histogramas com objetivo de trabalhar a leitura e utilização de gráficos e visualização da estabilidade da probabilidade clássica e frequência relativa. Nessa parte, as maiores dificuldades foram na distribuição dos valores no plano cartesiano e definir onde ficariam os percentuais. A única intervenção feita pelo professor nessa parte foi dizer que eram livres para escolher o eixo em que ficariam seus resultados. As figuras 13 e 14 mostram alguns histogramas evidenciando o que foi observado. Figura 13: Grupo (C) com Dificuldade na Construção do Histograma das Possibilidades do Jogo das Moedas Fonte: Próprio Autor 83 Figura 14: Histograma Clássico de Duas Moedas após a Explicação Sobre Plano Cartesiano Fonte: Próprio Autor Ao final da atividade foi sugerido que cada grupo fizesse uma única jogada virtualmente com o jogo Dice, anotar a resposta e fazer uma discussão sobre a situação com o objetivo de socializar as visões encontradas quanto a solução do problema focando sempre que o menor grau de incerteza pode acontecer nos casos de experimentos aleatórios. Uma atividade como essa em uma aula expositiva tradicionalmente falando, pode passar desapercebido a grande “justiça” probabilística de 25% de possibilidades para cada uma das duas irmãs (Yasmim e Ysadora) não lavarem a louça do almoço contra 50% de chances para Ísis lavar a louça do almoço. Em todo o processo das atividades digeriu-se os alunos para que estivessem comparando os resultados experimentais com a probabilidade clássica e o objetivo era leválos a perceber que as possibilidades são diferentes tanto para as moedas como para os dados. As atividades dois três e quatro foram elaboradas com a intenção de provocar uma diferenciação progressiva no cognitivo dos alunos, um dos aspectos da aprendizagem significativa de Ausubel que tem como ideia principal focar os conceitos, proposições mais gerais e inclusivas dos conteúdos apresentados no início do ensino, no nosso caso foi feita uma apresentação geral dos jogos usando como exemplo os cassinos. Procurando progressivamente, diferenciar, ao longo do processo, em termos de detalhes e especificidades sobre uma tendência a estabilização da freqüência relativa de um evento apoiado pelo jogo 84 virtual de dados (Dice) (instalado em dispositivos móveis com sistema Android) repetindo-se o experimento um pequeno número de vezes, fazendo uma inferência sobre sua probabilidade clássica. Do ponto de vista cognitivo, é o que ocorre com determinado subsunçor à medida que serve de ancoradouro para novos conhecimentos em um processo interativo e dialético. Os grupos foram organizados da mesma forma da atividade 1, os materiais utilizados foram os mesmos também, somente os procedimentos foram um pouco diferente, mesmo porque o enfoque das atividades mudaram, seriam totalmente experimentais. No desenrolar das atividades, as perguntas mais frequentes eram sobre equiprobabilidade e a dificuldade de montar o espaço amostral dos dois dados e logo em seguida uma tabela de possibilidades para os dados, então, sugeriu-se que lembrassem do exemplo do cassino explicando novamente que poderiam combinar, por exemplo, o número um do primeiro dado com todos os outros números do segundo dado, e assim sucessivamente, até chegarem ao número seis do primeiro dado, quanto a equiprobabilidade esclareceu-se que todos os eventos tem a mesma probabilidade de ocorrer, deixando evidente que com a soma das faces dos dois dados teríamos um conjunto de casos possíveis e teríamos que analisar a equiprobabilidade dos mesmos. Então indagou o professor, em todos os casos as possibilidades seriam as mesmas para soma das faces dos dados? As dificuldades continuaram, bem mais suaves, assim foram resolvendo de forma progressiva, daí um aluno pede a palavra e diz que as possibilidades não eram as mesmas, então o docente perguntou, por que? Ele responde, porque nas moedas as chances eram de 1/4 em todos os casos e na soma das faces dos dois dados não tem essa igualdade são quase todos diferentes. Indagou o docente, Por que quase todos diferentes? Ele respondeu que as somas dois e três, onze e doze são iguais. Perguntou novamente o professor, então existem casos de equiprobabilidade? E ele respondeu que sim, que são os menos prováveis e o restante das possibilidades são bem diferentes. Este compartilhamento de ideias foi altamente significativo para o restante da turma no quesito equiprobabilidade e causou um debate muito bom para a aula e, no final de tudo, foi entendido que o espaço amostral da soma das faces dos dados não eram equiprováveis, pois o grupo C fez uma apresentação argumentada mostrando o espaço amostral e as possibilidades, conforme figura 15. 85 Figura 15: Organização do Espaço Amostra da Soma das Faces dos Dados e suas Possibilidades Fonte: próprio autor Após jogarem, os alunos construíram uma tabela organizando o número de experimentações ou jogadas, total de pontos, frequência relativa e o apostador. Na discussão dos resultados da tabela, solicitou-se que fizessem um paralelo da probabilidade clássica com a frequência relativa, e a discussão logo de início foi que, nessas condições, não teríamos mais as mesmas possibilidades e que estaríamos entregues à “sorte”. Então, perguntou o professor, por que sorte? Existe alguma forma de sabermos quem tem maior probabilidade de lavar a louça do almoço? Responderam que em cem jogadas alguns grupos tiveram mais cara e cara outros tiveram mais coroa e coroa, e outros responderam que a quantidade de cara e cora foram mais evidentes, diante de todo esse dilema perguntou-se, quem estava correto e qual seria a solução correta caso exista? Um grupo propondo-se a argumentar disseram que Ísis estava correta porque simplesmente calculando a probabilidade clássica ela estaria em desvantagem, Questionei novamente perguntando, e se aumentássemos o número de jogadas? Aí a coisa ficou mais complicada porque as soluções foram aumentar proporcionalmente os resultados e não haviam indícios de estabilidade quanto ao número de experimentações. Como o tempo para fazerem o experimento pelo menos umas quinhentas vezes ou mil vezes estava escasso, mostrei através do simulador de jogos Simulaprob uma distribuição de frequência simulando os experimentos em cinco, cem e mil repetições conforme figuras 16, 17 e 18. 86 Figura 16: Distribuição de Frequência (1) Fonte : próprio autor Figura 17: Distribuição de Frequência (2) Fonte : próprio autor Figura 18: Distribuição de Frequência (3) Fonte : próprio autor 87 Essas intervenções foram necessárias, pois o aplicativo Dice não é um jogo elaborado para o ensino da matemática, especificamente probabilidade. Desta forma mostrou-se não mais as proporções dos resultados anteriores, com eles diziam, mas uma tendência a estabilização das somas das faces dos dados e a maior possibilidade da soma sete como na probabilidade clássica, à medida que vamos aumentando o número de jogadas, essas conclusões foram tiradas por eles em discussão entre os grupos somente exibindo as distribuições de frequências por data show. Vemos nas anotações e nos cálculos feitos pelos alunos uma situação, e suas interpretações, que não condizem com suas falas mostrando que o ensino mecânico, resolução de uma lista de exercícios sem qualquer significado para os alunos onde não provoque um interesse em aprender através de suas indagações, não causam mudanças na sua estrutura cognitiva. Os histogramas evidenciam a diferença entre a probabilidade clássica e relativa mostrando a soma sete com menor possibilidade que as somas oito e nove, essas comparações foram essenciais para o esclarecimento de que a estabilidade seria uma proximidade dos resultados com a probabilidade clássica em função do número experimentações (jogadas), conforme figura 19 e 20. Figura 19: Histograma Clássico das Somas das Faces de dois Dados após Explicação sobre Plano Cartesiano Fonte: próprio autor 88 Figura 20: Histograma da Soma das Faces dos Dados para 250 Experimentações ou Jogadas Fonte: próprio autor Neste quarto encontro a dificuldade foi a internet muito lenta, mas o problema foi resolvido rapidamente, pois o professor criou uma pasta com o executável contendo Java e o Software Simulapro em um laptop, e colocou-se esta pasta em alguns pendrives dos próprios alunos. Por que o Java? A possibilidade de haver alunos sem o Java nos seus laptops não era remota e realmente não foi, pois sem o mesmo o Software Simulaprob não funcionaria. Como o objetivo das atividades estão focados na aprendizagem significativa procurouse desenvolver as atividades com o Software Simulaprob considerando o mesmo como potencialmente significativos para aprendizagem dos alunos, tendo o cuidado de observar todo significado lógico do Software Simulaprob, por exemplo, estrutura, organização, exemplos, linguagem adequada, enfim, ser de fácil manuseio para dar significado aos conhecimentos veiculados por essa ferramenta. Na aula introdutória comentou-se sobre os cassinos focando o conceito de probabilidade de acontecimento aleatório, abordados a partir de atividades ou situações-problema, modelos determinísticos e não-determinísticos, espaço amostral e equiprobabilidade evidenciando os jogos de dados e moedas de forma relativa em função de um grande número de jogadas. Após a explicação do Software Simulaprob, mostrando todos os passos deste simulador no início das atividades, alguns alunos tiveram dificuldades em interpretar a situação 89 problema e encher o simulador nos campos adequados referente ao que o problema pedia, principalmente quanto aos eventos de interesse, a orientação dada foi que poderiam escolher no caso das moedas aguila (cara) ou sol (coroa) como referência para análise da distribuição de frequência, conforme figura 21. Figura 21: Evento de Interesse das Moedas Fonte : próprio autor Nesta atividade introdutória, as maiores dificuldades foram as leituras das distribuições de frequências, onde percebeu-se um grande aproveitamento quanto a equiprobabilidade, entendimento do espaço amostral, conceito de acaso e a forma clara como enxergaram a perda de Ísis. Quanto aos dados, houve dificuldade na determinação lógica da simbologia matemática no Software Simulaprob,para que pudéssemos analisar a distribuição de frequência e posteriormente os histogramas, então solicitou-se que entrassem em eventos de interesse e analisassem qual simbologia era a mais satisfatória para a resolução das atividades e a discussão que mais ficou em evidência foi o sinal de igualdade para o interesse de cada irmã. O professor sugere que olhem o espaço amostral e, a partir daí, tirassem uma conclusão sobre o evento de interessee se poderíamos avaliar de uma forma geral esta simulação. Um dos grupos argumenta dizendo, então seria melhor se colássemos como evento de interesse todas as somas maiores ou iguais a dois e justifica dizendo que o fato da menor soma ser dois vai abranger a todos os resultados posteriores. Componentes de outros grupos ficaram em dúvida e solicitou-se um compartilhamentode suas ideias novamente, a partir daí, deu-se prosseguimento as atividades. 90 O Software Simulaprob, por ser auto explicativo e os alunos estarem bem interados digitalmente as duvida das de interpretação dos histogramas, foram dúvidas apresentadas semelhantemente às da primeira etapa. Fizemos o fechamento das atividades com a ferramenta abrindo uma discussão entre os grupos referente à estabilização das experimentações. Logo em seguida, foram feitas algumas perguntas, e se fizéssemos os experimentos infinitamente? Uma aluna respondeu que não temos como ficar jogando até o infinito, pois passaríamos a vida inteira jogando, na prática dos jogos somente pela probabilidade clássica poderíamos tomar as decisões? A aluna responde que não, no caso dos dados o cara deveria ter a “esperteza” de perceber as maiores probabilidades, qual ou quais? E ela respondeu a soma sete, só isso fica claro para que ele ganhe as partidas? Percebeu-se o conceito da probabilidade clássica servindo de análise em qualquer situação, logo em seguida foram feitas distribuições de frequências em cinco, cem e mil jogadas. Apresentou-se as telas de demonstração no data show conforme as figuras 22, 23 e 24. Figura 22: Distribuição de Frequência (1) Fonte: próprio autor Figura 23: Distribuição de Frequência (2) Fonte : próprio autor 91 Figura 24: Distribuição de Frequência (3) Fonte: próprio autor Logo em seguida, os alunos fizeram outras simulações e histogramas referentes às condições anteriores e sobreposição da probabilidade clássica com a probabilidade relativa, uma das opções do Software Simulaprob, mostrando a proximidade da frequência relativa, ou probabilidade relativa, com a probabilidade clássica em grandes experimentações. 5.3 Analise dos Resultados Após os momentos citados, foi feito, a partir da análise dos resultados obtidos das avaliações, uma reflexão sobre a utilização do softwareSimulaprob e sua contribuição para o ensino e a aprendizagem da probabilidade. Organizaram-se os resultados das análises a priori e a posteriori no Quadro 9. Tabela 10: Análise a Priori e a Posteriori Aluno Atividade a priori com o Aplicativo Dice (Rendimento em uma escala 0 – 10) Aluno Atividadea posteriori com a intervenção do Software Simulaprob (Rendimento em uma escala 0 – 10) 001 5,0 016 8,0 002 3,5 017 9,0 003 4,0 018 7,0 004 8,0 019 5,5 005 6,0 020 7,5 006 5,0 021 6,0 007 5,0 022 8,5 008 3,5 023 8,5 009 5,0 024 8,0 92 010 7,5 025 7,0 011 6,5 026 7,0 012 2,0 027 6,5 013 5,0 028 6,5 014 7,0 029 9,0 015 8,5 030 7,0 Fonte: dados da pesquisa. 1) Teste de Normalidade. Nível de significância de 5% (=0,05) H0: distribuição é normal H1: distribuição não é normal Foi utilizado o teste de normalidade de Shapiro-Wilk, uma vez que cada amostra possui menos de 50 elementos. Considerando a amostra utilizando o Dice, o Teste de Shapiro-Wilk retornou um p-value> 0,100 (Figura 25). Como é maior que o nível de significância estabelecido de 0,05, aceita-se a hipótese nula de que os dados são normais. Figura 25: Rendimento em Sala do Aplicativo Dice Fonte: dados da pesquisa Considerando a amostra utilizando o Simulaprob, o Teste de Shapiro-Wilk retornou um pvalue> 0,100 (Figura 26).Como é maior que o nível de significância estabelecido, aceita-se a hipótese nula e os dados são normais. 93 Figura 26: Rendimento em Sala do Software Simulaprob Fonte: dados da pesquisa 2) Teste de Homocedasticidade (igualdade de variâncias). Nível de significância de 5% (=0,05) H0: Dados são homocedásticos H1: Dados são heterocedásticos O Teste de Levene retornou um p-value = 0,185 (Figura 28). Como é maior que o nível de significância estabelecido (0,05), aceita-se a hipótese nula e os dados são homocedásticos. Figura 27: Teste e IC para duas Variâncias: Rendimento Sala; Rendimento Laboratório Fonte: dados da pesquisa Como os dados são normais e homocedásticos, pode-se utilizar um teste paramétrico para a comparação das médias e, neste caso, será utilizado o Teste-T de Student. 94 3) Teste de Comparação das Médias. Nível de significância de 5% (=0,05) H0: As médias são iguais, utilizando as técnicas Dice e Simulaprob H1: As médias são diferentes, utilizando as técnicas Dice e Simulaprob Como p-value = 0,002, conforme resultado a seguir, é menor que o nível de significância estabelecido (0,05) deve-se aceitar a hipótese alternativa de que existe diferença significativa entre as médias utilizando os softwares Dice e Simulaprob. Two-sample T for Dice vsSimulaprob N Dice Simulaprob Mean 15 15 StDev SE 5,43 1,82 7,40 1,07 Mean 0,47 0,28 Difference = μ (Dice) - μ (Simulaprob) Estimate for difference: -1,967 95% CI for difference: (-3,098; -0,835) T-Test of difference = 0 (vs ≠): T-Value = -3,60 P-Value = 0,002 DF = 22 Como a média obtida pelo Simulaprob de 7,40 é maior que a média obtida pelo Software Dice de 5,43, e de acordo com o Teste-T a um nível de significância de 5%, pode-se afirmar que o desempenho dos alunos utilizando o significativamente superior. Software Simulaprob foi 95 6 CONSIDERAÇÕES FINAIS Este trabalho trata da construção de conceitos de Matemática, em particular sobre ensino da probabilidade relativa tendendo à probabilidade clássica, em função do número crescente de experimentações e suas inter-relações com apoio do aplicativo para celulares e tablets e um Software simulador de jogos. Devido à grande proximidade dos mesmos com a realidade dos alunos e a sua importância no currículo da Matemática para o desenvolvimento no processo formativo do discente procurou-se desenvolver noções de experimentos aleatórios, espaço amostral e frequência de um evento simples.Para isso, procurou-se colocar os alunos em situações as quais, através da experimentação, pudessem observar a estabilização da frequência relativa quando repete-se a experiência um grande número de vezes. A fundamentação teórica baseu-se na Teoria da Aprendizagem Significativa com o objetivo de desenvolver um ensino não arbritrário, que faz do aluno um receptor passivo, procurou-se então, fazer uso do significado que já iternalizou com o intuito de construir conhecimento. Tendo em vista as tecnologias móveis como ferramentas que possam auxiliar em propostas de trabalho que dinamizam e diversificam o ensino de Matemática como um todo e o estudo da probabilidade em particular, transforma em alternativas que possam ser acrescentadas significativamente às atividades escolares para alunos e professores nas aulas de matemática. Desenvolveu-se o tabalho com o uso do aplicativo Dice, não específico para o ensino da matemática, e o Software Simulaprob totalmente elaborado para o ensio da matemática probabilística para que pudesse apoiar nos processos de ensino e da aprendizagem de forma a minimizar as “dificuldades” apresentadas pelos alunos em relação à compreensão dos conceitos de probabilidade relativa tendendo à probabilidade clássica. As limitação encontradas foram as dificuldades de apoio técnico para o professor, Internet, instalações elétricas inadequadas para ligar e carregar os aparelhos tecnológicos como um todo. Quanto aos aplicativos educativos para celulares, smartphonee tablets, a escassez significativa para se trabalhar com probabilidade é grande, salvaguardando jogos comuns e calculadoras de probabilidade e combinatória que, dependendo do objetivo, os mesmos podem ser utilizados em sala de aula, como por exemplo, o aplicativo de jogos de dados e moedas Dice utilizado neste trabalho. Entretanto, os softwares são encontrados com mais evidência em sites educativos e necessitam de aparatos tecnológicos como computadores 96 fixos ou laptops e internet de boa qualidade, o que dificulta o uso dos mesmos no Colégio Estadual Rio Dourado. Os softwares diponiveis para download como Simulaprob especificamente voltado para o ensino da probabilidade com enfoque relativo,são mais difíceis de encontrar para download. Além disso, espera-se que essa seja apenas uma versão do Software Simulaprob, que pode ser reavaliada a todo o momento por pesquisadores ou professores. Umproduto desse trabalho é a utilização do Simulaprob, que consiste na junção do softwaree a sequência didática em que se elencou as atividades aplicadas para os alunos, bem como as análises de cada uma delas, quando, oportunamente foram publicadas na forma de livreto, o Produto Educacional proveniente dessa dissertação e, como o objetivo é o fácil acesso ao trabalho, não será comercializado. Entretanto, acredita-se que a continuidade de estudos sobre o ensino de probabilidade relativa com o uso das tecnologias móveis, o incentivo das tecnologias como um todo nas escolas públicas do Rio de Janeiro, especificamente a probabilidade relativa, possivelmente contribuirá ainda mais no sentido de minimizar dificuldades de interpretações de probabilidade e estatística no cotidiano dos nossos alunos. Espera-se que esta relação entre o mundo virtual e o mundo real que se estabelece pelo uso do Software Simulaprob , seja capaz de proporcionar melhorias significativas no processo de ensino e aprendizagem, dando condições ao estudante para participar na construção de seu próprio conhecimento, favorecendo-lhe uma melhor aquisição de conhecimentos, competências e habilidades sobre os conceitos de probabilidade e o professor de tornar sua aula mais dinâmica e atraente. 97 REFERÊNCIAS BORBA, M. C.; PENTEADO, M. G. Informática e Educação Matemática. 3. ed. Belo Horizonte : Autêntica, 2005. BORBA, Marcelo de Carvalho; PENTEADO, Miriam Godoy. Informática e Educação Matemática. 3ª ed. 2ª reimp. - Belo Horizonte: Autêntica, 2007. Brandão, L. O., Isotani, S., Moura, J. G. Imergindo a Geometria Dinâmica em Sistemas de Educação a Distância: iGeom e SAW. Revista Brasileira de Informática na Educação, 14(1), 41- 49, 2006. BRIGNOL, S.M.S. 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Para a resposta sim, quanto tempo aproximadamente utiliza por dia? _________________________________________________________________________________________ 4. Para que você utiliza? __________________________________________________________________________ 5. Você conhece algum software educacional de probabilidade ? SIM Qual(is)? ______________________________________ NÃO 6. Como você Explicaria as palavras, aleatório e acaso? Exemplifique. ________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________ 7. Em 100 lançamentos de “cara ou coroa” obtêm-se 60 coroas e 40 caras. Aumentando-se o número de lançamentos para 1000 lançamentos existirão mudanças nos números anteriores? SIM Justifique sua escolha. _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ NÃO Justifique sua escolha.____________________________________________________________ 101 _________________________________________________________________________________________ 8. Ainda em relação ao item anterior se fizermos 1000000 de lançamentos em qual eventualidade você apostaria? a) Existirão mais coroas que caras. b) Existirão mais caras que coroas. c) Caras e coroas tendem a se igualar. Explique sua escolha ______________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________ 9. Lançam-se ao mesmo tempo dois dados idênticos. A frase seguinte é verdadeira ou falsa? “A probabilidade de aparecerem o numero “1” nas duas faces dos dados são as mesma para os números “5” e “6”.” Verdadeira Falsa Explique sua escolha _______________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ OBRIGADO POR SUA PARTICIPAÇÃO! 102 APÊNDICE B QUESTIONÁRIO – Dissertação de Mestrado Tema: Aplicação do software “Simulaprob” e aplicativo “Dice” Mestrando: Rogério Delfino de Souza QUESTIONÁRIO DE VERIFICAÇÃO DO APRENDIZADO Este questionário faz parte da pesquisa “Jogos com Resolução de Problemas para o Estudo de Probabilidade no Ensino Médio”, que está sendo desenvolvida pelo Prof. Rogério Delfino de Souza, da USS/Vassouras, e deverá ser respondido pelos alunos da terceira sárie do Ensino Médio. Não é necessário se identificar. Obrigado pela colaboração. 1) 1. A definição de probabilidade de Laplace (probabilidade clássica) é válida somente quando o Espaço Amostral possui um número finito de elementos e os Eventos Elementares são equiprováveis? 2) ( ) pouco provável; ( ) muito provável; ( ) impossível de ocorrer; ( ) Não sei. 2. Marque verdadeiro ou falso nos exemplos de experimentos aleatórios as seguintes situações: • Tempo de espera na fila de um banco ( ) • Horário em que irá começar a chover ( ) • O resultado da face voltada para cima no lançamento de uma moeda ( • Número de ganhadores na Mega Sena ( ) • Resultado de um jogo de roleta ou dados ( ) ) 3. Podemos dizer que ao observar a tendência a estabilidade de um histograma em função do número de experimentos (jogadas) ele aproxima-se da probabilidade clássica? ( ) pouco provável de ocorrer; ( ) Não sei. ( ) muito provável de ocorrer; ( ) impossível de ocorrer; 4. No lançamento de uma moeda honesta a probabilidade de sair cara é igual a 1/2? ( ) pouco provável de ocorrer; ( 5. ) muito provável de ocorrer; ( ) impossível de ocorrer; ( ) Não sei. Como pensas que devem ser os resultados ao supor o lançamento de duas moedas 10 vezes seguidas? Anotar os possíveis resultados sem lançar nenhuma moeda. Escreva Ca para cara e Co para coroa . 103 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 6. Se lançarmos duas moeda honesta 50 vezes, então a obtenção de 25 (cara, coroa) ou (coroa,cara ) é um evento: ( ) pouco provável de ocorrer; ( ) muito provável de ocorrer; ( ) impossível de ocorrer; ( ) Não sei. 7) No lançamento de um dado honesto teremos mais chances em obter a face 1 do que a face 6? ( ) pouco provável de ocorrer; ( ) muito provável de ocorrer; ( ) impossível de ocorrer; ( ) Não sei. 8. Os histogramas indicam frequências de eventos da soma das faces de dois dados honestos em 5, 100 e 1000 experimentações (jogadas). Qual dos histogramas A, B ou C esta mais próximo da probabilidade clássica. A ( B ) ( C ) ( ) 9. O experimento aleatório tem sua formação num conjunto circunstancial com respostas observáveis e incertas. Em 400 repetições quando clicamos no ícone simular experimento 10 vezes a distribuição de frequência abaixo permanecerá a mesma? 104