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UNIVERSIDAD SERGIO ARBOLEDA CONCEPCIONES DE LOS ESTUDIANTES DE GRADO OCTAVO SOBRE EL CONCEPTO DE SEMEJANZA Claudia Cecilia Castro Cortés Nelly Yolanda Céspedes Guevara Directora: Luz Miriam Echeverry Navarro Dra. en Análisis Numérico JUNIO DE 2009

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Page 1: Claudia Cecilia Colombia Concepciones de Los Estudiantes de Grado Octavo Sobre El Concepto de Semejanza

UNIVERSIDAD SERGIO ARBOLEDA

CONCEPCIONES DE LOS ESTUDIANTES DE GRADO OCTAVO SOBRE EL CONCEPTO DE SEMEJANZA

Claudia Cecilia Castro Cortés Nelly Yolanda Céspedes Guevara

Directora:

Luz Miriam Echeverry Navarro Dra. en Análisis Numérico

JUNIO DE 2009

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2

CONCEPCIONES DE LOS ESTUDIANTES DE GRADO OCTAVO SOBRE EL CONCEPTO DE SEMEJANZA

Claudia Cecilia Castro Cortés Nelly Yolanda Céspedes Guevara

Presentado como requisito parcial para optar al título de

Magíster en Docencia e Investigación Universitaria

Directora: Luz Miriam Echeverry Navarro

Dra. en Análisis Numérico

UNIVERSIDAD SERGIO ARBOLEDA ESCUELA DE POSTGRADOS

MAESTRÍA EN DOCENCIA E INVESTIGACIÓN UNIVERSITARIA JUNIO DE 2009

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TABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCIÓN...........................................................................................................................5 

CAPITULO I ..................................................................................................................................8 

1.  PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.........................................................................................8 1.1.  PREGUNTA DE INVESTIGACIÓN ......................................................................................................... 9 1.2.  HIPÓTESIS .................................................................................................................................. 10 1.3.  JUSTIFICACIÓN............................................................................................................................. 10 1.4.  OBJETIVOS.................................................................................................................................. 11 1.5.  METODOLOGÍA ........................................................................................................................... 11 1.6.  ESTADO DEL ARTE........................................................................................................................ 14 

CAPÍTULO II ...............................................................................................................................17 

2.  NOCIONES FUNDAMENTALES..............................................................................................17 2.1.  CONCEPCIONES ........................................................................................................................... 17 2.2.  DESARROLLO DE PENSAMIENTO ..................................................................................................... 21 2.3.  EL APRENDIZAJE DE LA SEMEJANZA ................................................................................................. 22 2.4.  PROPORCIONALIDAD DE MAGNITUDES............................................................................................. 27 2.5.  REVISIÓN DE TEXTOS ESCOLARES..................................................................................................... 29 2.6.  JERARQUÍA DEL APRENDIZAJE......................................................................................................... 30 

CAPITULO III ..............................................................................................................................34 

3.  DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN ............................................................................................34 3.1.  MUESTRA................................................................................................................................... 34 3.2.  VARIABLES.................................................................................................................................. 34 3.3.  RECOLECCIÓN Y ANÁLISIS DE DATOS ................................................................................................ 36 3.4.  ANÁLISIS DEL PRETEST .................................................................................................................. 40 3.5  ANÁLISIS DE LA  PROPUESTA DE AULA .............................................................................................. 44 3.5.  ANÁLISIS DEL POSTEST .................................................................................................................. 55 3.6.  ANÁLISIS GENERAL....................................................................................................................... 58 

CONCLUSIONES .........................................................................................................................63 

ANEXOS.....................................................................................................................................70 

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ANEXO 1. PRETEST.........................................................................................................................70 ANEXO 2.  PROPUESTA DE AULA .......................................................................................................73 ANEXO 3. POSTETS ........................................................................................................................85  LISTA DE ESQUEMAS Esquema 1. Representación según Janvier. 18 Esquema 2. Concepción según Sfard. 20 Esquema 3. Ideograma concepto de Semejanza. 24 Esquema 4. Relación teórica: Piaget, Sfard y Lemonidis. 33 Esquema 5. Jerarquía del concepto de Semejanza. 38 LISTA DE TABLAS Tabla 1. Estándares de Semejanza. 23 Tabla 2. Revisión de textos. 30 Tabla 3. Tipos de aprendizaje según Gagne. 32 Tabla 4. Variables de la investigación. 34 Tabla 5. Caracterización de las variables. 36 Tabla 6. Categorías de las variables. 39 Tabla 7. Descripción de las categorías. 40 Tabla 8. Relación objetivos con las preguntas de Pretets. 41 Tabla 9. Análisis del Pretets. 43 Tabla 10. Concepciones de Semejanza. 44 Tabla 11. Relación objetivos con las preguntas de la propuesta de aula. 44 Tabla 12. Análisis de la actividad 1. 48 Tabla 13. Análisis de la actividad 2. 51 Tabla 14. Análisis de la actividad 3. 54 Tabla 15. Relación objetivos con las preguntas de Postets. 55 Tabla 16. Análisis del Postets. 57

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INTRODUCCIÓN Las investigaciones en educación matemática y en particular de la geometría

escolar, han girado en torno a la comprensión de los conceptos, y los procesos de

enseñanza y de aprendizaje de los mismos. Gutiérrez y Jaime (1996), quienes han

realizado diversos estudios sobre los problemas que se generan en dichos

procesos, afirman que la planeación de unidades de enseñanza basadas en

organizaciones distintas de unos mismos conceptos, producen concepciones

diferentes en los estudiantes.

El interés de esta investigación, es indagar sobre las concepciones que tienen los

estudiantes de grado 8° acerca del concepto de semejanza. Hablar sobre

concepciones implica indagar, no solo sobre lo que significa concepción, sino

también sobre el objeto matemático puesto en juego y el desarrollo del

pensamiento del estudiante, para ello, se realizó un estado del arte que permitiera

tener una base teórica fundamentada.

Frente a las concepciones, se encontró que son varios los autores que han tratado

de explicar cómo se logra el proceso de aprendizaje de los conceptos, utilizando

términos como: concepción; modelo; imagen mental; creencia y representación

entre otros. Esta búsqueda condujo a centrar las concepciones en la propuesta

teórica de Sfard (1989), quien afirma que las nociones matemáticas pueden

concebirse por los estudiantes operacionalmente como procesos y

estructuralmente como objetos abstractos.

Para el estudio del concepto de semejanza, se hizo una revisión de textos

escolares y libros de geometría, con el fin de analizar la manera en que se

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presentaba el concepto y las definiciones que se relacionan con el mismo; en

dicha búsqueda se encontró a Lemonidis (1990), quien plantea que la semejanza

debe entenderse desde lo intrafigural: como correspondencia de elementos de una

figura, pero también como transformación geométrica, como aplicación del

conjunto de puntos en el plano y la transformación de dos o más trasformaciones.

Se debe reconocer que la comprensión de los conceptos viene ligada con el

desarrollo del pensamiento, es por ello que se hará un análisis de cómo el

pensamiento operativo y el pensamiento figurativo del individuo, planteado por

Piaget (1970), permiten a los estudiantes, la construcción y comprensión de los

diferentes conocimientos.

El análisis de las concepciones de los estudiantes de grado 8° respecto a la

semejanza se llevó a cabo en tres fases:

• Fase 1. Aplicación de un pretest, el cual permitió evidenciar el tipo de

concepción de los estudiantes.

• Fase 2. Diseño, implementación, análisis y evaluación de una propuesta

que facilitara la comprensión del concepto de semejanza.

• Fase 3. Aplicación de un postest, que dejó ver el cambio de concepción del

concepto, producido por la implementación de la propuesta.

La recolección y análisis de los datos deja ver que es posible lograr un cambio de

concepción a partir de la organización de una propuesta de aula, en la que se

tenga en cuenta la participación activa de los estudiantes, la orientación del

docente, la pertinencia y eficacia de los recursos y la metodología implementada.

Esta investigación proporciona varios elementos de reflexión frente a los procesos

de enseñanza y de aprendizaje: por una parte, la importancia de hacer una

revisión teórica que permita diseñar propuestas de enseñanza; la utilización de

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recursos que sirvan como forma de representación y que permitan desarrollar

mayor comprensión de los conceptos y por último, la necesidad de cambio en las

prácticas pedagógicas en las que se evidencie la construcción de conocimiento y

la participación de los estudiante en su proceso de aprendizaje.

Se espera que este trabajo sea insumo para el proceso de enseñanaza y

aprendizaje de la geometría, la labor docente y punto de partida para futuras

investigaciones.

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CAPITULO I

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

El problema de la presente propuesta se fundamenta principalmente en tres

aspectos:

• Con frecuencia se trabajan los conceptos matemáticos de forma

fragmentada y descontextualizada.

• La poca relación que se establece entre los diferentes pensamientos

matemáticos1.

• No se ofrecen suficientes formas de representación para lograr la

comprensión de los conceptos matemáticos.

La enseñanza de la geometría en el bachillerato se ha visto limitada no solo con

un reducido tiempo de dedicación, sino también a un trabajo que gira en torno al

manejo de lápiz y papel, descontextualizada y en ocasiones demasiado formal.

Es preciso reconocer que el Ministerio de Educación Nacional de Colombia, ha

dispuesto unos documentos generales que buscan orientar el trabajo del área de

matemáticas, entre ellos los Lineamientos Curriculares de Matemáticas (1991) y

los Estándares de Calidad (2006), los cuales proporcionan estrategias,

presentadas en forma teórica, las cuales son pertinentes para que los docentes,

organicen de forma autónoma sus planes de trabajo de aula, propicien la

utilización de recursos e implementación de metodologías que impliquen

participación activa de los estudiantes.

1 Los cinco tipos de pensamiento matemático: numérico, espacial, métrico, aleatorio y variacional.

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Haciendo una revisión detallada a los Estándares (2006), se pudo observar que la

enseñanza de la semejanza, se presenta de manera segmentada en diferentes

grados; al respecto, Gualdrón (2006) manifiesta que esa segmentación entre los

conceptos (razón, proporcionalidad, teorema de Thales, entre otros) y la falta de

relación entre los mismos, propicia en los estudiantes las siguientes dificultades en

el aprendizaje de la semejanza:

• No se reconoce la semejanza de figuras cuando las medidas de los lados de

una, no son múltiplos enteros de las medidas de la otra figura.

• Cuando se dibuja una figura semejante, lo cual implica dibujar otra más

grande o más pequeña, con frecuencia no se guarda la razón entre sus

lados.

• Se utiliza una relación de tipo aditivo para la ampliación, con el fin de evitar

la multiplicación por una fracción.

Si además de no establecer relación entre los conceptos pertenecientes a la

semejanza, las formas de representación no son las suficientes, el concepto no

será comprendido en su totalidad. Duval (1999), afirma que se necesita más de un

registro de representación para entender los objetos matemáticos, en este sentido,

en este sentido, es preciso pensar en el uso de recursos didácticos, que permitan

a los estudiantes comprender tanto el significado de las ideas matemáticas como

las aplicaciones de estas ideas a situaciones del mundo real, (Kennedy, 1986, p.

6. Citado por Godino).

Estos aspectos nos llevan a plantear la siguiente pregunta de investigación:

1.1. Pregunta de Investigación

¿Cuáles son las concepciones de los estudiantes de octavo grado sobre la

semejanza y cuáles son los cambios que se generan después de la

intervención de una propuesta de enseñanza utilizando fractales?

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1.2. Hipótesis

1. La concepción de los estudiantes sobre el concepto de semejanza, tiene

mayor énfasis en lo operacional que en lo estructural.

2. Los estudiantes no poseen una noción completa del concepto de semejanza.

Dicha noción tiene mayor énfasis en lo intrafigural o en lo transformacional.

3. La característica de autosemejanza y la construcción de algunos fractales,

permite establecer la comprensión del concepto de semejanza desde lo

intrafigural y lo transformacional, logrando una noción completa de dicho

concepto.

1.3. Justificación

Hacer investigación en educación matemática implica un análisis completo del

proceso de enseñanza y aprendizaje, una revisión de tipo conceptual y

metodológico que le permita al docente conocer y utilizar una serie de

herramientas pedagógicas, con el fin de mejorar las estrategias para la

construcción de algunos objetos matemáticos.

La importancia y el interés de esta investigación se ven enmarcadas en la

necesidad de mostrar las concepciones de los estudiantes acerca del concepto de

semejanza y como el diseño e implementación de una propuesta que pueda re

significar los conceptos gracias al uso de algunos recurso de enseñanza, permite

un cambio de en dichas concepciones y la construcción de significados a través de

situaciones didácticas.

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1.4. Objetivos

1.4.1. General

Identificar las concepciones de los estudiantes de grado 8°, respecto al concepto

de semejanza y los cambios que se generan con la aplicación y análisis de una

propuesta de enseñanza utilizando como recurso el análisis y la construcción de

algunos fractales.

1.4.2. Específicos

1. Identificar el tipo de concepciones acerca del concepto de semejanza que

tiene los estudiantes.

2. Construir y aplicar categorías de análisis sobre las concepciones de los

estudiantes frente a la semejanza.

3. Establecer elementos particulares en los fractales que se relacionen con la

semejanza y que nos permitan formular una propuesta de aula.

4. Evidenciar la comprensión que se logra de la semejanza, a partir de las

situaciones propuestas utilizando fractales.

5. Analizar los instrumentos y presentar los resultados de la investigación.

1.5. Metodología

La presente investigación, de tipo cualitativo, se enmarca dentro de un proceso

que involucra un continuo cuestionamiento, una búsqueda de respuestas y de

observación activa que permite la realización de un análisis inductivo que combina

la relación entre la teoría empleada y los datos suministrados en la aplicación de

los instrumentos.

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Esta metodología se centra en poder determinar, cómo diferentes diseños de

ambientes de aprendizaje contribuyen en la cooperación, motivación, aprendizaje

y demás variables que dependen del proceso de enseñanza, según Collins (citado

por Molina, 2006).

Se reconoce en este tipo de investigación la influencia de Piaget, quien afirma que

el proceso mediante el cual el niño gana habilidades cognitivas requiere que su

comprensión se vaya refinando, mediante tareas que conduzcan a

reconstrucciones y cambios conceptuales, involucrando los procesos de

asimilación y acomodación.

Este tipo de metodología nos permite desarrollar la investigación en las siguientes

fases.

• Fase 1. Caracterización de la situación: se hace explícito un problema a

abordar y se plantea una pregunta de investigación que oriente la

propuesta. Se hace una búsqueda de referentes teóricos que la enmarquen

y los antecedentes que permiten partir de unas bases pertinentes para su

desarrollo. En esta fase es necesaria la Identificación de variables: la cual

es dada a partir de la optimización del diseño, con el fin de que se pueda

observar cómo funcionan cada uno de sus elementos.

• Fase 2. Desarrollo teórico: No se pretenden grandes desarrollos teóricos,

sino teorías esenciales para mejorar la educación. Collins (citado por Molina

2006), denomina al resultado de estos estudios “perfiles”, contraponiendo el

desarrollo de un perfil a la comprobación de hipótesis.

• Fase 3. Identificación de diferentes grupos: el grupo base de trabajo a

quien se aplica la propuesta, se seleccionó a partir de dos criterios:

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pertinencia2 y conveniencia3, categorías propuestas por Sandoval (citado

por Sfard 1999).

• Fase 4. Revisión constante de la experiencia: se desarrolla haciendo

ciclos continuos del diseño, puesta en práctica, análisis y rediseño. Lo cual

permitirá hacer conjeturas, recolección de datos y análisis de los registros

de los estudiantes, entre otros.

• Fase 5. Análisis y resultados: permite caracterizar el diseño de la

práctica, se recogen datos de distintas fuentes: observación de clase,

videos, entrevistas, instrumentos de los estudiantes. Kelly (citado por

Molina 2006), propone que se utilice una “gramática argumentativa”

sustentada en métodos, que permitan garantizar los resultados obtenidos.

• Fase 6. Evaluación del diseño: se hará a partir del análisis sistemático;

planteamiento de criterios y justificación de los mismos (lo cual da

sucesivas fases de análisis).

Según Mella (1998), en la aplicación de los instrumentos se dan cuatro procesos

cognitivos que son correspondientes a la investigación cualitativa, que permiten la

organización de los datos de manera que el esquema usado sea claro.

• Comprenhensión: hace referencia a la búsqueda y al aprendizaje de los

conocimientos necesarios para realizar un buen proceso investigativo.

• Sintetización: es la habilidad de reunir los datos o casos tratando de describir

los modelos típicos de respuesta del grupo de aplicación de instrumentos.

• Teorización: es desarrollada desde la comprenhensión y la síntesis de los

datos vistos como un proceso activo, continuo y riguroso con el fin de construir

el esquema más adecuado que permita dar explicaciones claras a la

investigación realizada y contraste los fundamentos teóricos usados. 2 Pertinencia: identificación y logro del concurso de los participantes que pueden aportar la mayor y mejor información a la investigación. 3 Conveniencia: es la elección del lugar, la situación o el evento que más faciliten la labor de registro, sin crear interferencias.

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• Recontextualización: es el desarrollo de la teoría que surge a partir del

proceso investigativo y que puede ser usada en diferentes contextos.

Por otra parte, se realizan en cuenta cuatro momentos básicos de evaluación del

proceso de investigación y diseño de la propuesta:

• Evaluación de Expertos: Respecto a lo disciplinar y a las estrategias

pedagógicas utilizadas.

• Evaluación Piloto: Primera aplicación, se realiza con una muestra de ocho

estudiantes.

• Evaluación de grupo: Segunda aplicación, se realiza con un pequeño grupo

de máximo 15 integrantes.

• Evaluación Final: Resultados finales y análisis del diseño.

1.6. Estado del Arte

La búsqueda de investigaciones que se relacionan con esta propuesta permitió un

desarrollo teórico, en lo relacionado con las concepciones de los estudiantes, el

concepto de semejanza y las dificultades que se pueden presentar durante el

proceso de enseñanza y aprendizaje de la misma.

Las siguientes investigaciones centran sus objetivos generales, justificación y/o

desarrollo en la idea a tematizar en esta propuesta:

Escudero (1999), en su artículo “Un análisis del tratamiento de la semejanza

en los documentos oficiales y textos escolares de matemáticas en la

segunda mitad del siglo XX”; hace un desarrollo de la evolución histórica del

concepto de semejanza y pone de manifiesto las restricciones que pesan en la

enseñanza a causa de los cambios de los planes de estudio, afirmando que en

dichos planes se destaca:

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• En la década de los 70’s se le da un el status de axioma al teorema de

Thales por la influencia de las matemáticas modernas, es decir, se hace

una aproximación de la semejanza como objeto matemático. Además, se

muestra la perspectiva en la que se presenta los conceptos conectados a

situaciones matemáticas de ampliación y reducción del caso particular del

triángulo.

• Posteriormente, en los años 80’s se incluye en los textos la aproximación

como útil y/o como objeto, las aplicaciones tienen menor grado de rigor.

• En los años 1989 a 1995 los NCTM4 proponen conectar los conceptos

geométricos a otros contextos.

Escudero (2003), en su ponencia 5 “La semejanza como objeto de

enseñanza – aprendizaje en la relación entre el conocimiento profesional del profesor de matemáticas de enseñanza secundaria y su práctica”, destaca

dos aspectos fundamentales de la forma de conocer la semejanza, vinculados con

la propuesta de Lemonidis (1990), y las formas de representación semiótica y su

uso: la primera dada por:

• La relación intrafigural en la que se destaca la correspondencia entre

elementos de una figura y los correspondientes de su semejante.

• La transformación geométrica en la que se analiza la transformación de

una figura en otra, distinguiendo la vista como útil y como objeto

matemático.

Por otra parte Escudero menciona, que los modos de representación y su uso,

entendidos como posibilidades semióticas de representar el contenido, son:

lenguaje natural, figurativo, numérico/simbólico, situación y material concreto.

4 NTCM: NATIONAL COUNCIL OF TEACHER OF MATHEMATICS, Estándares Curriculares de Evaluación para la Educación Matemática. 5 Comunicación Presentada en los Grupos de Trabajo del VII Simposio de la Seiem. VII Simposio de la Seiem (7). Num. 7. Granada. España. Universidad de Granada. 2003. Pag. 61-64. ISBN: 84-338-3019-8

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Pérez y Guillén (2006), en su documento “Estudio exploratorio sobre

creencias y concepciones de profesores de secundaria en relación con la

geometría y su enseñanza”, afirman que conocer creencias y concepciones

sobre las matemáticas, su enseñanza y aprendizaje, permitirá tener alguna visión

sobre cómo los profesores entienden y llevan a cabo su trabajo en las aulas;

concluyendo que, se presenta la necesidad de realizar investigaciones que

permitan incidir en la mejora de la enseñanza de la geometría en los diferentes

niveles escolares.

Gualdrón (2006), en su investigación: “Estrategias correctas y erróneas en

tareas relacionadas con la semejanza”, encuentra en los estudiantes algunas

dificultades como el reconocimiento de la semejanza cuando el valor de los lados

de una figura no son medidas enteras, el uso de una estrategia aditiva errónea y la

falta de relación entre los lados en el caso de que a un lado le corresponda un

valor fraccionario.

Estos estudios sirvieron como fuente y soporte para el diseño de la propuesta de

aula, permitiendo abordar estrategias y evitar errores en el proceso de enseñanza

y aprendizaje de la semejanza.

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CAPÍTULO II

El soporte teórico de la propuesta de investigación, está fundamentado a partir del

significado de concepción; el desarrollo del pensamiento del estudiante y los

conceptos concernientes al aprendizaje de la semejanza, estos elementos

conducirán a la realización de una propuesta de aula, que permitan llevar a cabo

un cambio de concepción del objeto matemático en estudio.

2. NOCIONES FUNDAMENTALES

2.1. Concepciones

Las concepciones de los estudiantes se pueden identificar a partir de la precisión

en sus construcciones, para Confrey (citado por Molina 2006), el término

Concepción hace referencia a “las creencias de los estudiantes, sus teorías,

explicaciones y significados sobre los conceptos”, es decir, la comprensión en la

adquisición de conocimientos.

Son varios los significados que se le han dado al término concepción en la

didáctica de las matemáticas. En la búsqueda realizada se encontró que otros

términos utilizados en este mismo sentido son: representación, imagen

conceptual y modelo.

Bouazzaoui (1988, p.15) afirma que “algunos investigadores hablan de

representación en lugar de concepción”, uno de ellos es Vergnaud para quien el

papel de la representación se comprende como “reflejo de la realidad, instrumento

de simulación y medio para prever efectos reales y calcular las acciones que se

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van a realizar para provocarlas o evitarlas”; aclarando que existen múltiples

representaciones y relaciones entre ellas mismas.

En este sentido, Janvier (citado por Sfard, 1989), menciona tres aspectos

relacionados con la representación en los que involucra el sistema mental y la

memoria, así:

Esquema 1. Representación según Janvier

Autores como Vinner y Tall (1981, 1983 y 1989), definen concepción como

imagen conceptual, relacionándolo a las representaciones mentales y con las

propiedades que el estudiante asocia a un concepto. A su vez afirman, que las

definiciones formales difieren de los conceptos que dan los estudiantes, dando

lugar a una descripción de la imagen conceptual que ha sido construida

personalmente, “a veces los estudiantes están tan seguros de su propia imagen

conceptual que pueden considerar superflua e inoperante la teoría formal”.

Artigue (1984), refiere que la noción de “imagen conceptual” está muy próxima a la

concepción de sujeto en su sentido más global, es decir, que hace referencia a las

situaciones problema, al conjunto de significantes, a las expresiones simbólicas,

teoremas, algoritmos y herramientas que dan sentido al concepto para el

estudiante.

REPRESENTACIÓN

Esquema o Ilustración

Organización del Conocimiento

Imágenes Mentales

Sistema Mental

Memoria a largo plazo

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19

Ferrater Mora (1986), define modelo a partir de la representación de la realidad

del algún proceso y afirma que “los términos, imagen y representación tienen el

mismo significado”, en concordancia con lo expuesto por Vergnaud, Artigue,

Vinner y Tall.

Por último, Sfard (1989), afirma que las nociones matemáticas, pueden concebirse

por los estudiantes con dos tipos de concepciones: la operacional: como

procesos y la estructural: como objetos abstractos. A su vez, menciona que “en el

proceso de formación de un concepto, la concepción operacional con frecuencia

es la primera que se desarrolla. Fuera de ella, la concepción estructural la iría

envolviendo gradualmente. … ciertas partes de la matemática las podemos

observar con cierto grado de jerarquización, lo que es concebido de una forma

puramente operacional en un nivel, se podría concebir estructuralmente en un

nivel más alto”. En este marco de referencia, en el que se habla de la formación

de conceptos, la postura de Sfard, permite observar las concepciones de los

estudiantes, no solo desde los procesos sino también desde los objetos

abstractos, proporcionando de esta manera, un reconocimiento general del

concepto.

2.1.1 Concepción Estructural y Concepción Operacional

Sfard (1989), presenta una consideración acerca del tratamiento de las nociones

matemáticas mediada a partir de dos perspectivas:

• La Concepción Operacional: Procesos

• La Concepción Estructural: Objetos Abstractos

La concepción estructural, hace referencia a la capacidad de entender los objetos

matemáticos como reales, con características y funciones definidas.

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La concepción operacional, implica una interpretación de un proceso como una

entidad potencial, es decir, una entidad dinámica, secuencial y detallada.

Esta naturaleza dual de los constructos matemáticos se puede ver desde las

descripciones verbales y representaciones simbólicas, un ejemplo claro, es la

representación algebraica, en donde se evidencia mecanismos operacionales y

relaciones estáticas entre dos magnitudes.

El aprendizaje de las matemáticas está ligado a un método de enseñanza y

desligado de la intervención de un experto. Es preciso señalar que el rol del

enfoque estructural es más avanzado que el operacional, ya que el primero genera

comprensión y el segundo genera resultados, lo que se evidencia en la resolución

de problemas; por lo tanto, es evidente la importancia de trabajar los dos enfoques

ya que son complementarios.

En la siguiente figura se contemplan algunas características asociadas a los dos

tipos de concepciones propuestas por Sfard, en las cuales se encuentra la relación

de éstas con las representaciones y las imágenes mentales.

Esquema 2. Concepción según Sfard

La propuesta de Sfard va de la mano con los aspectos psicológicos de la

matemática desarrollados por Piaget (1970), quien afirma que el pensamiento

CONCEPCIÓN

ESTRUCTURAL OPERACIONAL

Estática Integrada Instantánea Dinámica Secuencial Detallada

IMÁGENES MENTALES REPRESENTACIÓN

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matemático se puede entender de dos modos diferentes: “el figurativo que se

refiere a los estados como momentáneos y estáticos y el operativo que trata de las

transformaciones”, en concordancia con la concepción estructural y la concepción

operacional respectivamente.

2.2. Desarrollo de Pensamiento

Piaget (1970), propone dos formas de pensamiento: figurativo y operativo; el

aspecto figurativo del conocimiento lo define como “una imitación de estados

tomados como momentáneos y estáticos”, mientras que los aspectos operativos

“involucran no estados sino transformaciones de un estado a otro”.

Piaget afirma, que los aspectos figurativos son esencialmente asimilatorios, es

decir, que incorporan información nueva “en un esquema preexistente adecuado

para comprenderla”, lo que significa que cada sujeto se enfrenta con nuevas

situaciones que serán manejadas de acuerdo a los esquemas que ya posee y que

deben ampliarse para ajustarse a dicha situación. Por otra parte, los aspectos

operativos son caracterizados por el proceso de acomodación, este proceso,

“ocurre cuando un esquema se modifica para poder incorporar nueva información”.

Estas dos formas de pensamiento nos permiten afirmar que el aprendizaje de

cada sujeto, depende del conocimiento existente, ya que los procesos de

asimilación y acomodación hacen que se modifique la información o que se

modifiquen los esquemas produciendo nuevos conocimientos, lo anterior,

proporciona elementos fundamentales para relacionar estas formas de

pensamiento con las concepciones que poseen los estudiantes sobre un concepto,

en particular sobre la Semejanza.

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Según Chamorro (2003), las concepciones que elaboran los estudiantes pueden

estar controladas por la enseñanza, es decir, construidas por los estudiantes y

provocadas por el profesor para hacerles adquirir una noción; o incontroladas por

la enseñanza, en donde los estudiantes las construyen en ambientes de

aprendizaje pero no son provocadas por el esquema de enseñanza.

2.3. El aprendizaje de la Semejanza

El estudio de la semejanza está propuesto por los Estándares básicos de

competencias en Matemáticas (2006), desde los grados 1º a 3º hasta los grados

8º y 9º de educación básica. Con lo cual se quiere mostrar el desarrollo de

competencias que se debe lograr de manera gradual frente a este concepto,

superando los distintos niveles de complejidad así:

Bloque de

Grados Estándar Complejidad del Concepto de Semejanza

1°-3°

Reconozco congruencia y

semejanza entre figuras (ampliar,

reducir).

Es un nivel inicial de razonamiento, el

concepto de “semejanza” es estrictamente

visual y posiblemente no será preciso.

Una primera definición de figuras semejantes

que se puede dar a los alumnos es que son

figuras que “tienen el mismo aspecto” pero

tamaños diferentes.

4°-5°

Identifico y justifico relaciones de

congruencia y semejanza entre

figuras.

6°-7°

• Predigo y comparo los

resultados de aplicar

transformaciones rígidas

(traslaciones, rotaciones,

reflexiones) y homotecias

(ampliaciones y reducciones)

sobre figuras bidimensionales

Los alumnos pueden comenzar a hacer

medidas de ángulos, longitudes de lados,

calcular áreas y volúmenes (de los sólidos)

que sean semejantes.

De esta manera se pueden encontrar

relaciones entre formas semejantes.

El estudio de la semejanza de figuras está

estrechamente relacionado con el estudio del

razonamiento proporcional.

Page 23: Claudia Cecilia Colombia Concepciones de Los Estudiantes de Grado Octavo Sobre El Concepto de Semejanza

23

en situaciones matemáticas y

en el arte.

• Resuelvo y formulo problemas

que involucren relaciones y

propiedades de semejanza y

congruencia usando

representaciones visuales.

8°-9°:

• Conjeturo y verifico

propiedades de congruencias y

semejanzas entre figuras

bidimensionales y entre

objetos tridimensionales en la

solución de problemas.

• Reconozco y contrasto

propiedades y relaciones

geométricas utilizadas en

demostración de teoremas

básicos (Pitágoras y Thales).

• Aplico y justifico criterios de

congruencias y semejanza

entre triángulos en la

resolución y formulación de

problemas.

Al principio la noción de semejanza se

desarrollará de manera intuitiva; después se

podrá dar una definición más precisa: Dos

figuras son semejantes si todos los ángulos

son congruentes y las longitudes de los

lados correspondientes son proporcionales.

Si un lado de una figura semejante a otra es

de triple tamaño que el correspondiente en la

figura pequeña, esa misma relación habrá

entre todas las restantes dimensiones. Si la

razón entre las longitudes correspondientes

es de l a n, la razón entre las áreas será de 1

a n2, y la razón entre los volúmenes será de

1 a n3.

Tabla 1. Estándares de Semejanza

Algunos conceptos, figuras semejantes, triángulos semejantes, segmentos

proporcionales y teoremas, aplicación de las semejanzas (escalas), homotecia y

semejanza en el espacio, que son necesarios abordar en el estudio de la

semejanza se relacionan en el siguiente esquema.

Page 24: Claudia Cecilia Colombia Concepciones de Los Estudiantes de Grado Octavo Sobre El Concepto de Semejanza

24

Esquema 3. Ideograma concepto de Semejanza

En el esquema se evidencia que para entender el concepto de semejanza es

necesario, conocer aspectos relacionados con magnitud, medida, proporcionalidad

numérica y además, lograr comprensión sobre figuras planas: polígonos,

perímetros y áreas.

2.3.1 Algunas definiciones básicas sobre semejanza

El tratamiento que se le da al concepto de semejanza en los diferentes textos,

manifiesta algunos cambios y/o hace énfasis en algunos aspectos conceptuales,

los cuales pueden ser algebraicos o geométricos; a continuación se exponen

algunas definiciones con el fin de determinar una postura pertinente que se pueda

ajustar a la propuesta.

• Enciclopedia Temática Aplicada Tomo IV (1984), se llama semejanza a la

transformación geométrica que asocia a cada par de puntos del plano A y B

los puntos A’ y B’ tales que los segmentos A’B’ y AB cumplen la condición:

A’B’ = kAB. En donde k es un número real y fijo denominado razón de

semejanza.

Page 25: Claudia Cecilia Colombia Concepciones de Los Estudiantes de Grado Octavo Sobre El Concepto de Semejanza

25

• Moisey Downs (1986), el estudio de la semejanza esta dado a partir de una

correspondencia entre dos triángulos. Si los ángulos correspondientes son

congruentes y los lados correspondientes son proporcionales, entonces la

correspondencia se llama una semejanza y decimos que los triángulos son

semejantes.

• Grupo Beta (1990), mencionan la noción de semejanza a partir de los

conceptos importantes como cantidad, magnitud y medida, la proporcionalidad

de segmentos, el teorema de Thales, la semejanza en el plano y en el

espacio.

…A dos figuras entre cuyos puntos se pueda establecer una aplicación

biyectiva que cumpla condiciones de correspondencia entre sus lados y sus

ángulos, se les llama figuras semejantes. Se dice que una semejanza es

directa si conserva el sentido del plano e inversa en el caso contrario.

…La semejanza en el espacio transforma puntos alineados en otros puntos

alineados en igual orden; los segmentos homólogos en el espacio son

proporcionales y los ángulos homólogos son iguales.

• Dickson, Brown y Gibson (1991), el estudio de las transformaciones de las

figuras geométricas ha ido progresivamente primando sobre la presentación

formal de la geometría basada en teoremas y demostraciones deductivas.

• Rich (1991), las figuras congruentes (semejantes) son figuras que tienen el

mismo tamaño y forma; una es el duplicado exacto de la otra. Las figuras

pueden hacerse coincidir de tal forma que sus partes correspondientes ajustan

entre sí.

• Lemonidis6 (1991), quien afirma que para lograr una aproximación al concepto

de semejanza se deben tener en cuenta dos momentos distintos:

o La relación intrafigural: correspondencia de elementos de una figura.

Cuando las figuras forman parte del Teorema de Thales, en la que se

6 LEMONIDIS, C. (1981). Analyse et réalisation d’une experience d’énseignement de l´homothétie. Recherches en Didactique des Mathématiques. Citado por ESCUDERO, I. en: Un análisis del tratamiento de la semejanza en los documentos oficiales y textos escolares de matemáticas en la segunda mitad del siglo XX. Enseñanza de las Ciencias, (2005). vol 23, nº 3, pp. 379-392.

Page 26: Claudia Cecilia Colombia Concepciones de Los Estudiantes de Grado Octavo Sobre El Concepto de Semejanza

26

consideran los aspectos de proyección y homotecia con sus

correspondientes razones.

o La transformación geométrica: aplicación del conjunto de puntos en el

plano y la transformación de dos o más trasformaciones.

Cuando las figuras están en disposición homotética o se consideran como

figuras separadas.

• Godino (2003), menciona la noción informal de figuras semejantes como las

que tienen la misma forma y que puede ser precisada utilizando las

transformaciones del plano que se conocen como homotecias y semejanzas. …Dos figuras son semejantes si tienen exactamente la misma forma, pero no

necesariamente el mismo tamaño.

…Dos figuras son semejantes si una de ellas es un modelo a escala de la otra.

La definición de semejanza exige dos condiciones:

o La primera: ángulos correspondientes congruentes.

o La segunda: lados correspondientes proporcionales.

• Biblioteca Temática Escolar (2007), el estudio de la semejanza se realiza a

partir de la consideración de la proporcionalidad entre segmentos, “la razón

geométrica entre dos segmentos representa el cociente entre su longitud”, el

teorema de Thales que precisa y delimita está proporción entre los segmentos.

Esta revisión conceptual, permite centrar la atención en la propuesta de Lemónidis

(1991), ya que permite establecer una relación estrecha con la propuesta de Sfard,

respecto a las concepciones que se espera alcance un estudiante frente a un

concepto.

Por lo tanto es necesario, profundizar sobre elementos de congruencia y

proporcionalidad de magnitudes, se hará énfasis en la magnitud geométrica y

posteriormente se tratará la proporcionalidad de segmentos, el teorema de Thales

y las homotecias, esto con el fin de caracterizar los aspectos relacionados con las

relaciones intrafigurales y con las trasformaciones geométricas.

Page 27: Claudia Cecilia Colombia Concepciones de Los Estudiantes de Grado Octavo Sobre El Concepto de Semejanza

27

2.4. Proporcionalidad de magnitudes

Sea E y ´E conjuntos y c1, c2,…,cn elementos de E

c´1, c´2,…,c´n elementos de ´E

sea +ℜ∈r , se define una aplicación biyectiva:

´: EEp →

de tal forma que:

´)( ii ccp = ; Eci ∈( y ´)´ Ec i∈

si la aplicación cumple que:

´´)()()( 212121 cccpcpccp +=+=+

´*)(*)*( iii crcprcrp ==

a la aplicación p se le llama proporcionalidad.

2.4.1. Proyección Paralela

Sean a y ´a dos rectas concurrentes en O y una recta b no paralela ni a a ni a

´a .

Sean SRQP ,,, puntos sobre a , se trazan rectas paralelas a b que pasen por

SRQP ,,, y que corten a ´a en ´´,´,´, SRQP

Esto es: por cualquier punto de a puedo trazar una recta paralela a b que

cortará a ´a , es decir, a cada punto de a es posible asociar un

punto de ´a .

Page 28: Claudia Cecilia Colombia Concepciones de Los Estudiantes de Grado Octavo Sobre El Concepto de Semejanza

28

2.4.2. Homotecia

Sea O un punto del plano y k(0 un número real. Dado un punto A del plano

(distinto de O) podemos construir, sobre la recta OA, el segmento OA´

tal que:

El punto A0 estará del mismo lado que A con respecto a O si k>0 y de distinto lado

si k<0. Dado el punto A, la recta OA es única y dado k (0 el segmento (orientado).

OA´ = kOA es único también.

Esta construcción le asigna a cada punto A del plano un único punto A´ y es por

tanto una biyección del plano en sí mismo (el punto O es invariante). A esta

biyección la llamaremos la homotecia de centro O y razón k. Diremos que dos

figuras, homólogas en una homotecia, son figuras homotéticas.

Consideremos la homotecia de centro O y razón k, A y A´ puntos homotéticos. Sea

B un punto exterior a la recta OA. La imagen B´ del punto B será la intersección de

la recta paralela a AB por A´ y la recta OB.

Sea C un punto interior al segmento AB. Puesto que la semirrecta OC es interior al

ángulo AOB la imagen C0 del punto C será un punto interior al segmento A´B´. Se

sigue que las homotecias preservan el orden y que la imagen del segmento

(semirrecta, recta) AB es el segmento (semirrecta, recta) A´B´.

Propiedades de las homotecias

• La homotecia conserva la alineación, el orden de los puntos homólogos y el

sentido en el plano. El centro es el único punto invariante.

• Las rectas que pasan por el centro son las únicas rectas invariantes.

• Las rectas homólogas que no pasan por el centro son paralelas.

• Los segmentos homólogos son proporcionales.

Page 29: Claudia Cecilia Colombia Concepciones de Los Estudiantes de Grado Octavo Sobre El Concepto de Semejanza

29

• La razón de distancias de un punto a otros dos de una figura es igual a la

razón de distancias entre los puntos homólogos.

2.5. Revisión de textos escolares

La revisión de textos escolares se realiza con el fin de identificar los elementos

que se relacionan con la propuesta de Lemonidis, y que refieren al aprendizaje del

concepto a nivel escolar. Los textos consultados son de la última década (1998 –

2008), pues se supone encontrar relación entre los pensamientos y un tratamiento

de la semejanza con situaciones problemas.

RELACIÓN INTRAFIGURAL

RELACIÓN INTRAFIGURAL Y TRANSFORMACIONES GEOMÉTRICAS

Editorial Norma (ALFA 9, año 2003) En el texto se presentan las características de la semejanza frente a los ángulos y a los lados de una figura a partir de la explicación con ejemplos, se usa la idea de triángulos semejantes y los respectivos criterios. Además se explica la relación de las longitudes proporcionales desde la explicación de las líneas paralelas a un triangulo como aplicación de los criterios de semejanza. Editorial Voluntad (Ingenio Matemático 9, año 2006) En el texto se presentan ejercicios del cálculo de razones, la teoría de proporcionalidad y sus propiedades con el fin de introducir la semejanza desde un punto de vista más matemático que geométrico, al igual que la explicación de los criterios de semejanza de los triángulos con las respectivas demostraciones, se hace un tratamiento a los triángulos rectángulos y de las aplicaciones de escalas y proyecciones de los polígonos semejantes. Editorial Norma (conexiones 9, año 2006). En el texto se presenta el tema con la consideración de los polígonos semejantes con las respectivas características, luego se

Editorial Voluntad (Inteligencia Lógico–Matemática 9, año 2004) En el texto se hace una proporcionalidad entre los segmentos a partir del teorema, de la misma forma se presente una aplicación de la semejanza a partir del concepto de escala, y se explican los criterios de semejanza presente entre los triángulos y el teorema de Thales. Además se proponen criterios de semejanza entre triángulos rectángulos con un ejemplo de problemas con sombras. Matemática 8, 2008. Editorial SM En este texto se realiza una exposición del tema a partir de la consideración de la congruencia de triángulos por rotación, reflexión y traslación; de la misma manera se tiene en cuenta los criterios de congruencia (LAL, ALA y LLL). Libros & Libros (Glifos 9, año 2008) En el texto se hace referencia al tema con el nombre de triángulos semejantes a partir de sus características en cuanto a los lados y a los ángulos. Los autores hacen una aclaración sobre el Teorema de Thales para la construcción de triángulos con la aplicación de este teorema, al igual que en los otros textos

Page 30: Claudia Cecilia Colombia Concepciones de Los Estudiantes de Grado Octavo Sobre El Concepto de Semejanza

30

Tabla 2. Revisión de textos

Establecer un proceso de aprendizaje de la semejanza por parte de los

estudiantes, es fundamental para poder lograr tanto construcción como

comprensión del concepto, para ello se utiliza la jerarquía del aprendizaje

planteada por Gagné, la cual permite evidenciar conocimientos de forma

secuencial.

2.6. Jerarquía del Aprendizaje

Para Gagné (1979), la jerarquía del aprendizaje establece los requisitos previos y

específicamente, aprendizaje de habilidades intelectuales.

Todas las ciencias, constan de conjuntos de reglas que se basan unas en otras.

Conjuntos organizados de habilidades intelectuales que pueden expresarse como

una jerarquía del aprendizaje.

introducen los criterios de semejanza de los triángulos y se realiza una explicación de las longitudes proporcionales a partir de la aclaración de las líneas paralelas a un triangulo. Santillana (Matemática 8, 2007): En el texto se hace una revisión del tema a partir de la consideración de figuras congruentes, con la descripción de un teorema de congruencia y la aplicación de los criterios de congruencia y los teoremas que conducen a la demostración de las propiedades de los triángulos.

TRANSFORMACIÓN GEOMÉTRICA

Editorial Voluntad (Nova 8, año 1998) En el texto se presenta un trabajo por proyectos a partir de la reducción o ampliación de figuras, la construcción de las razones de las homotecias y los coeficientes de proporcionalidad.

anteriores se explica los criterios de semejanza de triángulos. Además se presenta una aplicación de la semejanza propuesta en polígonos que conservan las mismas características que los triángulos y las relaciones presentes cuando se trabajan escalas de longitud en la construcción de planos.

Page 31: Claudia Cecilia Colombia Concepciones de Los Estudiantes de Grado Octavo Sobre El Concepto de Semejanza

31

El esquema de la jerarquía que propone Gagné en el aprendizaje de habilidades

intelectuales, se caracteriza porque depende de aprendizajes previos organizados

en forma secuencial, que parte de discriminaciones, que son requisito para los

conceptos y estos son requisito para llegar a las reglas y estas a su vez son el

requisito de las reglas superiores.

Discriminaciones → conceptos → reglas → reglas superiores

Cada uno de estos tipos de aprendizaje posee tres componentes fundamentales:

ejecución, condiciones internas y condiciones externas.

• La ejecución hace referencia a lo que se puede hacer después del

aprendizaje y que no se podía hacer antes del mismo (Gagné, 1976, P.53).

• Las condiciones internas hacen referencia a los aprendizajes y capacidades

que están presentes en el estudiante y que éste debe recordar para integrar a

una nueva capacidad adquirida.

• Las condiciones externas se refieren a las comunicaciones verbales.

A continuación se definirá cada uno de los tipos de aprendizaje dentro de las

habilidades intelectuales y en la siguiente tabla se mostrarán las condiciones de

los tres componentes fundamentales en cada uno de los aprendizajes.

• Discriminación: Es la capacidad de dar respuestas diferentes a estímulos

que difieren de características o rasgos.

• Conceptos: Es una capacidad que le permite al individuo identificar ciertas

características. Los conceptos se pueden clasificar como conceptos definidos

y conceptos concretos. Los conceptos concretos basados en la observación

permiten demostrar y expresar el significado de cierta clase de objetos o

relaciones. Los conceptos definidos requieren una definición y le permiten

al individuo identificar una clase de propiedades del objeto, también se

pueden expresar como una categoría o regla particular, es decir son reglas

de clasificación (Gagné, 1976, P.54).

Page 32: Claudia Cecilia Colombia Concepciones de Los Estudiantes de Grado Octavo Sobre El Concepto de Semejanza

32

• Reglas: Hace referencia a las relaciones entre clases de objetos y

acontecimientos, relaciones del tipo igual a, parecido a, mayor que, menor

que y muchas otras.

• Reglas superiores: Incluye un conjunto de reglas encadenadas entre sí,

cuyo fin es generar nuevas reglas, un poco más complejas que permitan dar

a solución a diferentes problemas en diferentes situaciones (Gagné, 1976,

P.58).

Tabla 3. Tipos de aprendizaje según Gagne (1976)

En la búsqueda de referentes teóricos e investigaciones relacionadas en el marco

teórico y estado del arte, se toma como base para el desarrollo de la propuesta a:

• Sfard (1989), respecto a las concepciones,

• Lemonidis(1991), frente al estudio de la semejanza y

• Piaget (1970), para el desarrollo del pensamiento.

Dichas propuestas las encontramos estrechamente relacionadas y por lo tanto se

partirá de ellas para definir las variables y categorías de análisis. A continuación

Habilidad Intelectual

Ejecución Consiste en:

Condiciones Externas

Condiciones Externas

Discriminaciones

Dar respuestas simples que diferencien características o rasgos.

Recordar ciertas conexiones.

Estímulo, repetición y reforzamiento.

Concepto Identificar una clase de propiedades de un objeto.

Recordar ciertas discriminaciones.

Demostrar el concepto mediante una definición.

Regla

Demostrar la regla mostrando uno o más casos de relación que tienen entre sí los conceptos componentes.

Recordar los conceptos componentes y las relaciones entre ellos.

Comunicación verbal.

Reglas Superiores

Inventar y usar una regla compleja para lograr la solución de un problema nuevo.

Recordar reglas subordinadas.

El individuo se enfrenta a un problema real que desconoce absolutamente.

Page 33: Claudia Cecilia Colombia Concepciones de Los Estudiantes de Grado Octavo Sobre El Concepto de Semejanza

33

se presenta un ideograma en donde se evidencia la relación entre las propuestas

citadas.

Esquema 4. Relación teórica: Piaget, Sfard y Lemonidis

Page 34: Claudia Cecilia Colombia Concepciones de Los Estudiantes de Grado Octavo Sobre El Concepto de Semejanza

34

CAPITULO III

3. DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN

3.1. Muestra

La aplicación de la propuesta de aula para la investigación, se llevó a cabo en el

Colegio Cardenal Sancha, de carácter privado de la ciudad de Bogotá; los criterios

de selección de la institución fueron: la pertinencia de la propuesta para el

currículo planteado en el área de matemáticas y la facilidad para aplicar los

instrumentos. El trabajo se realizó en grado octavo (8A y 8B), con la participación

de 70 estudiantes, con edades promedio de 12 a 14 años. El proceso de

aplicación tuvo el apoyo del docente encargado en el grado octavo, Jhon Jairo

Restrepo7 (quien sirvió de observador y aportó algunos comentarios relevantes

para el análisis de los instrumentos); en un tiempo total de 5 sesiones de 110

minutos cada una y en cada grupo. Para la realización de este trabajo se contó

con la aceptación y receptividad de los estudiantes.

3.2. Variables

Las variables identificadas dentro de la investigación se plantean a partir de tres

aspectos: ASPECTOS VARIABLES

El desarrollo de pensamiento Pensamiento Figurativo y Pensamiento Operativo

Las concepciones Concepción Estructural y Concepción Operacional

El concepto de semejanza Relación Intrafigural y Transformación Geométrica Tabla 4. Variables de la investigación

7 Licenciado en Educación Básica con énfasis en Matemáticas de la Universidad Distrital.

Page 35: Claudia Cecilia Colombia Concepciones de Los Estudiantes de Grado Octavo Sobre El Concepto de Semejanza

35

En el siguiente cuadro se explica de forma detallada cada uno de los aspectos y

las variables que se relacionan con ellos.

ASPECTOS VARIABLES

DESDE EL DESARROLLO DEL PENSAMIENTO

PIAGET Según la Teoría de Piaget, el aprendizaje depende de los conocimientos existentes; el hombre aprende a partir de la adaptación, proceso que involucra a la asimilación y acomodación. Para Piaget asimilación y acomodación interactúan mutuamente en un proceso de Equilibración. El equilibrio puede considerarse cómo un proceso regulador, a un nivel más alto, que gobierna la relación entre la asimilación y la acomodación. El proceso de equilibración entre asimilación y acomodación se establece en tres niveles sucesivamente más complejos:

1. El equilibrio se establece entre los esquemas del sujeto y los acontecimientos externos.

2. El equilibrio se establece entre los propios esquemas del sujeto.

3. El equilibrio se traduce en una integración jerárquica de esquemas diferenciados.

FORMA DE PENSAMIENTO FIGURATIVO

Estado de pensamiento momentáneo y estático. Son asimilatorios. Asimilación • Incorpora información nueva a

un esquema preexistente. Maneja situaciones de acuerdo a esquemas que ya posee y que se amplía para ajustarse a dicha situación.

• La asimilación se refiere al modo en que un organismo se enfrenta a un estímulo del entorno en términos de organización actual.

• Ninguna conducta, aunque sea nueva para el individuo, constituye un comienzo absoluto. Siempre se integra a esquemas anteriores. En este caso, el vínculo posee continuidad.

• La asimilación consiste en incorporar la realidad o parte de ella a esquemas mentales preexistentes.

FORMA DE PENSAMIENTO OPERATIVO

Involucra transformaciones de un estado a otro, se caracteriza por el proceso de acomodación. Acomodación • La acomodación implica una

modificación de la organización actual en respuesta a las demandas del medio.

• Los esquemas se modifican para incorporar nueva información.

• Se refiere a cualquier modificación dentro de un esquema asimilador o de una estructura, modificación que a su vez se causa por los elementos que se asimilan.

• La acomodación consiste en un proceso mediante el cual se ajusta o se puede adecuar esa parte de la realidad que ha sido asimilada.

DESDE LAS CONCEPCIONES SFARD

Sfard define concepción como el grupo total de representaciones y asociaciones internas evocadas por el concepto, entendiéndose concepto como el constructo teórico dentro de “el universo formal de saber ideal”.

CONCEPCIÓN ESTRUCTURAL • Objetos abstractos que se

caracterizan por ser estáticos, integrados e instantáneos.

• Capacidad de entender los objetos matemáticos como reales, con características y funciones definidas.

• Genera comprensión. • Hace referencia a

pensamientos únicos sobre los objetos.

• Hace referencia a reglas como razones.

CONCEPCIÓN OPERACIONAL • Implica procesos. • La interpretación de un

proceso como una entidad potencial, es decir dinámica, potencial y detallada.

• Genera resultados. • Secuencia de acciones. • Las destrezas técnicas

implican resultados. • Hace referencia a reglas sin

razones. • Representaciones verbales.

Page 36: Claudia Cecilia Colombia Concepciones de Los Estudiantes de Grado Octavo Sobre El Concepto de Semejanza

36

Tabla 5. Caracterización de las variables

3.3. Recolección y análisis de datos

Para establecer las concepciones de semejanza de los estudiantes, se llevaron a

cabo tres fases:

Primera fase: aplicación del pretest8: el cual buscaba que las estudiantes tuvieran

un primer acercamiento y mostraran su concepción inicial sobre la semejanza,

esta fase también es posible denominarla diagnóstica, ya que nos da un punto de

partida para ajustar la propuesta de aula.

Segunda fase: aplicación de la propuesta de aula: se llevó a cabo mediante la

organización en pequeños grupos de trabajo (3 ó 4 estudiantes), en los que se

permitió el planteamiento de estrategias de solución de las situaciones propuestas

con el fin de identificar indicios de la construcción de la concepción de semejanza.

En cada una de las sesiones se destinó un espacio para la socialización del

trabajo de los diferentes grupos y se contó con la intervención de las

investigadoras y con la observación no participante del el profesor titular, Jhon

Jairo Restrepo (observador no participante).

8 Pretest diseñado por Gualdrón (2006), ajustado para esta investigación.

• Muestra imágenes mentales y permite observar la contemplación de las mismas.

• Evidencia la organización del esquema cognitivo.

DESDE EL CONCEPTO DE SEMEJANZA LEMONIDIS

Se presentan dos aspectos para realizar una aproximación al concepto de semejanza como objeto de enseñanza y las formas de representación de la misma.

RELACIÓN INTRAFIGURAL • Correspondencia de los

elementos de una figura. Proporcionalidad. Teorema de Thales.

TRANSFORMACIÓN GEOMÉTRICA

• Aplicación de conjuntos de puntos en el plano.

• Transformación de dos o más transformaciones.

Page 37: Claudia Cecilia Colombia Concepciones de Los Estudiantes de Grado Octavo Sobre El Concepto de Semejanza

37

Tercera fase: aplicación del postest9: una vez ya revisados los instrumentos de la

segunda fase que arrojaron los resultados con los cuales se categorizaron las

concepciones de las estudiantes, se llevó a cabo la aplicación del postest; para

este momento de la investigación se contó con un grupo de 10 niñas de cada

curso, lo que permitió determinar el tipo de concepción sobre semejanza que se

logró después de la aplicación de la propuesta.

Con el fin de obtener un análisis confiable acerca de la conceptualización de la

semejanza, se realiza la jerarquía de la propuesta de enseñanza, basada en la

jerarquía de aprendizaje de Gagné.

La jerarquía de aprendizaje para la unidad “Propuesta de aula acerca del

concepto de semejanza” se desarrolla con base en los objetivos asociados a

discriminaciones, conceptos, reglas y reglas superiores que conducen al objetivo

general. Cada requisito se enumera y se asocia a un objetivo, por tanto, los

objetivos de la unidad a desarrollar son:

1. Utilizar los conceptos de proporción y medida de segmentos. 2. Analizar la proporción de los lados de las figuras planas y encontrar la

constante de proporcionalidad. 3. Evidenciar el Teorema de Thales.

4. Introducir el concepto de semejanza en figuras separadas.

5. Comprobar los criterios de semejanza de triángulos. 6. Deducir las condiciones de semejanza entre figuras planas.

Con estos objetivos y teniendo identificados los contenidos de la unidad se

organiza la Jerarquía de manera secuencial, empezando de abajo hacia arriba

hasta llegar al objetivo principal. 9 Diseñado por Gualdrón (2006), ajustado para esta investigación.

Page 38: Claudia Cecilia Colombia Concepciones de Los Estudiantes de Grado Octavo Sobre El Concepto de Semejanza

38

Jerarquía de la propuesta de aula acerca del concepto de semejanza

Prerrequisitos.

Esquema 5. Jerarquía del concepto de Semejanza

3. Regla: teorema de Thales.

5. Regla: criterios de semejanza

4. Regla: medida de lados

Entiende el concepto de semejanza en cualquier contexto desde lo intrafigural y las

transformaciones geométricas

Entiende el concepto de semejanza en figuras planas.

4 Regla: medida de ángulos

5. Regla: homotecias

4. Regla: comparar longitudes

4 Regla: transformaciones en el plano.

3. Regla: paralelismos

Razones

1. Concepto: proporción y medida de segmentos.

Proporcionalidad Medida

2. Regla: Proporción entre segmentos.

2. Regla: constante de proporcionalidad.

Page 39: Claudia Cecilia Colombia Concepciones de Los Estudiantes de Grado Octavo Sobre El Concepto de Semejanza

39

A partir de la jerarquía construida en el esquema anterior, la revisión documental y

el análisis de los datos, se establecieron las siguientes categorías (C), que están

directamente relacionadas con cada uno de los objetivos, los cuales permiten

revisar la concepción que poseen las estudiantes después de la aplicación de la

propuesta:

ASPECTO VARIABLES OBJETIVOS

Transformación geométrica

• Construye segmentos semejantes. C1.

• Construye figuras semejantes. C4.

• Reconoce semejanza en figuras rotadas. C9.

Concepto de

semejanza

Relación Intrafigural

• Compara longitud de segmentos. C2.

• Encuentra relación numérica entre la medida de los segmentos. C3.

• Compara la amplitud de diferentes ángulos. C7.

• Identifica criterio de semejanza de triángulos. C8.

• Encuentra relación proporcional entre figuras. C5.

• Describe la construcción de figuras semejantes. C6.

Estructural La concepción estructural es estática, instantánea,

integrada. Concepción

Operacional La concepción operacional es dinámica, secuencial y

detallada.

Pensamiento figurativo

Momentáneo estático. Desarrollo del

pensamiento Pensamiento operativo

Implica transformación de un estado a otro.

Tabla 6. Categorías de las variables

En la siguiente tabla se hacen explícitas las categorías respecto al concepto, ya

que es sobre ellas en donde se hace especial énfasis para analizar el cambio de

concepción.

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40

RELACIÒN INTRAFIGURAL TRANFORMACIÒN GEOMÈTRICA C2. Categoría 2 Compara longitud de segmentos Las estudiantes hacen una primera aproximación al concepto de semejanza a partir de las consideraciones de proporcionalidad. C3. Categoría 3 Encuentra relación numérica entre la medida de los segmentos Las estudiantes hablan de equivalencia, igualdades y semejanzas, proporciones; realizan divisiones de las longitudes a partir de relaciones entre los segmentos. C7. Categoría 7 Compara la amplitud de diferentes ángulos Las estudiantes dan cuenta que los ángulos correspondientes de figuras semejantes deben ser congruentes. C8. Categoría 8 Identifica criterio de semejanza de triángulos Las estudiantes establecen criterios de semejanza de triángulos.

C1. Categoría 1 Construye segmentos semejantes Las estudiantes relacionan las dimensiones de una figura encontrando la posibilidad de hablar de paralelismo; teniendo en cuenta la proporcionalidad y la igualdad. C4. Categoría 4 Construye figuras semejantes Las estudiantes proponen la construcción de figuras semejantes por medio de la comparación de esquemas. C9. Categoría 9 Reconoce semejanza en figuras rotadas Las estudiantes reconocen figuras semejantes aunque en ellas se realice alguna transformación geométrica, en particular la rotación y homotecias.

Categorías que contemplan lo intrafigural y la transformación geométrica

C5. Categoría 5 Encuentra relación proporcional entre figuras Las estudiantes establecen la relación existente entre los lados de la figura y su longitud. C6. Categoría 6 Describe la construcción de figuras semejantes Las estudiantes proponen estrategias de construcción de figuras semejantes.

Tabla 7. Descripción de las categorías

3.4. Análisis del Pretest10

El pretest se aplicó como prueba piloto en un grupo de 35 estudiantes del grado

8°A, se ajustó y modificó de acuerdo a las necesidades de la investigación y el

concepto de semejanza propuesto por Lemonidis.

10 Pretest: instrumento diseñado por Gualdrón 2006, ajustado para esta investigación. Anexo 1.

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41

Cada una de las preguntas del pretest se relaciona con un objetivo específico

que se muestra en el siguiente cuadro:

Relación objetivos – preguntas

Objetivos Preguntas 1. Utilizar los conceptos de proporción y medida de

segmentos. 2. Analizar la proporción de los lados de las figuras planas y

encontrar la constante de proporcionalidad. 3. Evidenciar el Teorema de Thales.

4. Introducir el concepto de semejanza en figuras separadas.

5. Comprobar los criterios de semejanza de triángulos. 6. Deducir las condiciones de semejanza entre figuras planas.

1, 2, 3, 5, 6

4

6

6

1, 3, 6

6, 2, 5

Tabla 8. Relación objetivos con las preguntas de Pretets

Posteriormente se aplica el instrumento rediseñado a 35 estudiantes del curso 8°B

y los resultados fueron los siguientes:

CONCEPCIONES

Ítem Categoría

conceptual E O % DESCRIPCIÓN

1 C3, C8 X 25%

Respecto a la concepción se puede afirmar

que es Operacional: Sfard (1989), afirma que en esta concepción

se generan resultados; se evidencia en los

instrumentos que las estudiantes utilizan una

Page 42: Claudia Cecilia Colombia Concepciones de Los Estudiantes de Grado Octavo Sobre El Concepto de Semejanza

42

2 C2, C3 X 37%

3 C2, C3 X 42%

estrategia multiplicativa sin justificación. Es

quizás un desarrollo mecánico sin mucha

comprensión.

Respecto al concepto -Intrafigural-: Las estudiantes utilizan una estrategia de

solución adecuada:

• Regla de tres (relación de proporcionalidad).

• Estrategia multiplicativa sin explicación del

proceso utilizado.

• Hallan el área de la figura.

Las demás estudiantes utilizan métodos no

adecuados como resolver por Pitágoras o una

estrategia aditiva errónea.

Se evidencia que la relación “doble de” es más

fácil de establecer que la de “triple de”.

4 C4 x 82%

Respecto a la concepción Estructural: La capacidad de entender los objetos

matemáticos como reales es clara en este

ítem, la posibilidad de que las estudiantes

realicen un cambio de escala de una figura

deja ver que el manejo de la semejanza dado

en un contexto específico tiende a una mayor

comprensión.

Respecto al concepto -Transformacional-: Las estudiantes utilizan una escala adecuada

(1:2) para dibujar una figura semejante a la

propuesta sin mucha dificultad.

5 C5 x X 48%

Respecto a la concepción Estructural: Las estudiantes comprenden la distancia

recorrida entre los puntos A y D que se

evidencian en el plano.

Respecto a la concepción Operacional: Es complicado para las estudiantes en general,

hacer la conversión numérica de la escala.

Respecto al concepto - Transformacional -:

Page 43: Claudia Cecilia Colombia Concepciones de Los Estudiantes de Grado Octavo Sobre El Concepto de Semejanza

43

Las estudiantes establecen una relación de

tipo proporcional (2:1) para hallar la escala en

la que se encuentra elaborado el plano.

6 C3, C5, C7,

C9 x X 35%

En este ítem fue relevante la concepción

estructural y el manejo intrafigural del

concepto. Para las estudiantes es más

evidente la relación entre los lados que la que

se da entre los ángulos.

Concepciones: Estructural (E) Operacional (O) %: Porcentaje de estudiantes que dan una solución acertada a la situación.

Tabla 9. Análisis del Pretets

Interpretación: en la aplicación del pretest, los porcentajes dejan ver en general,

la baja comprensión que se tiene frente al concepto de semejanza. Sin embargo,

en el trabajo de las estudiantes se evidencia un buen dominio de escalas, lo cual

nos permite afirmar que poseen manejo de transformaciones de homotecia en el

plano, esto nos permite afirmar que se logra mejor comprensión del concepto

siempre y cuando se enmarque dentro de un contexto.

Las concepciones que se encontraron fueron las siguientes:

Dos triángulos siempre son semejantes:

todos tienen 3 ángulos y 3 lados. Por lo

tanto son semejantes.

Si al comparar figuras los ángulos son

iguales entonces las figuras son

semejantes.

a a

b b c c

90

90

Page 44: Claudia Cecilia Colombia Concepciones de Los Estudiantes de Grado Octavo Sobre El Concepto de Semejanza

44

Si los lados de una figura aumentan de

manera aditiva en la otra figura, entonces

las figuras son semejantes.

Tabla 10. Concepciones de Semejanza

A partir de este análisis es posible decir, que la concepción que poseen las

estudiantes es de tipo operacional, entendiendo desde la propuesta de Sfard, que

el conocimiento se da de forma secuencial y que una vez superado lo operacional

es posible dar paso a lo estructural.

3.5 Análisis de la Propuesta de Aula

Relación objetivos – actividades según jerarquía

Objetivos Preguntas 1. Utilizar la construcción del Conjunto de Cantor para

retroalimentar los conceptos de proporción y medida de segmentos.

2. Analizar la proporción de los lados de las figuras planas a partir del estudio del Copo de Nieve y encontrar la constante de proporcionalidad.

Actividad 1

3. Evidenciar el Teorema de Thales a partir de la observación y

análisis de las características del triángulo de Sierpinski. 4. Introducir el concepto de semejanza en figuras separadas

utilizando el cuadrado de Cantor.

Actividad 2

5. Usar los triángulos de Cantor y de Sierpinski para comprobar los

criterios de semejanza de triángulos. 6. Deducir las condiciones de semejanza entre figuras planas a

partir de la construcción del cuadrado de Besicovich.

Actividad 3

Tabla 11. Relación objetivos con las preguntas de la propuesta de aula

La propuesta de aula pretende que las estudiantes construyan el concepto de

semejanza desde lo Intrafigural (I) y lo Transformacional (T). La mirada sobre la

concepción se espera nivelada entre lo Estructural (E) y lo Operacional (O). Para

Page 45: Claudia Cecilia Colombia Concepciones de Los Estudiantes de Grado Octavo Sobre El Concepto de Semejanza

45

el análisis de los resultados de la propuesta se escogió una muestra de 14

estudiantes aleatoriamente.

Page 46: Claudia Cecilia Colombia Concepciones de Los Estudiantes de Grado Octavo Sobre El Concepto de Semejanza

3.5.1 Instrumentos de recolección de información: Actividad 1

ITEM CATEGORÍA TIPO DE

ACTIVIDAD %

ESTUDIANTES ANÁLISIS

ACCIONES DE LOS ESTUDIANTES

E 1-2 C1

I 100%

E 3

a,b,c C2

I 57%

4-5 C3 O 85%

E 6 a C4

T 35%

E

b,c,d C2 I

85%

La actividad estaba diseñada para que las estudiantes hicieran un reconocimiento

de la proporcionalidad y la medida entre segmentos, a partir de la construcción y

análisis del conjunto de Cantor y la semejanza de figuras en la construcción del

Copo de nieve de Koch.

• No se evidencia ninguna dificultad en la construcción del conjunto de Cantor.

• Las relaciones de proporcionalidad entre segmentos fueron determinadas

mediante las relaciones de equivalencia.

• La construcción les permitió hablar de paralelismo.

• La comparación de las longitudes se estableció mediante proporcionalidad,

regla de tres y análisis de tipo visual.

• La construcción del copo de nieve no fue fácil para las estudiantes, sin embargo

el análisis numérico de las relaciones de longitud las realizaron sin problema.

• Las estudiantes hacen una imagen mental del fractal y a partir de ésta logran

hacer la relación de la longitud de los lados de los triángulos que forman la

figura.

• Se acercan al concepto de semejanza a partir de la relación que se establecen

entre los lados de los triángulos.

Page 47: Claudia Cecilia Colombia Concepciones de Los Estudiantes de Grado Octavo Sobre El Concepto de Semejanza

47

USO DEL MATERIAL

Figura 1

Figura 2

Figura 3

El conjunto de Cantor

El conjunto de Cantor se construye a partir de un segmento de longitud uno, que se subdivide en tres segmentos de igual longitud y del cual se suprime el segmento central. En cada uno de los segmentos resultantes se repite el proceso, obteniendo cuatro segmentos.

Este fractal fue usado en la propuesta como un recurso visual que permitió a las estudiantes establecer, a partir de su construcción relaciones de proporcionalidad entre los segmentos. El copo de nieve de Koch Para su construcción se comienza con un triángulo equilátero cuyos lados tengan longitud 1u. En el centro de cada lado se añade otro nuevo triángulo equilátero de lado 1/3u del anterior, obteniendo así una bonita estrella de David. La construcción del copo de nieve, como se puede evidenciar en la figura 2, le permitió a las estudiantes acercarse a la semejanza de figuras y a la relación que se guarda entre los lados de los triángulos que la componen.

Page 48: Claudia Cecilia Colombia Concepciones de Los Estudiantes de Grado Octavo Sobre El Concepto de Semejanza

48

INTERPRETACIÓN

RESPECTO AL CONCEPTO

La actividad se diseñó con el propósito de lograr elementos frente a los dos aspectos propuestos por Lemonidis: la

relación Intrafigural se obtuvo en la comparación y análisis de la construcción de los dos fractales, pues allí era

posible establecer la correspondencia de los elementos de una figura que se va obteniendo paso a paso.

Transformación geométrica se logra a partir de la construcción de cada fractal. Aunque se evidencio dificultad en

la construcción del copo de nieve, las estudiantes a través de la imagen mental lograron establecer las relaciones

esperadas. Las estudiantes reconocen figuras semejantes aunque en ellas se realice alguna transformación

geométrica, en el copo de nieve se realiza rotación de los triángulos resultantes de la construcción.

RESPECTO A LA CONCEPCIÓN Se evidencia que las estudiantes logran entender los fractales con características y funciones definidas. Las

transformaciones que se realiza para su construcción permiten hablar de proporción y relación entre los

segmentos y lados de los triángulos. Al parecer se logra una concepción de tipo estructural dada por la

manipulación de los fractales.

Por otra parte, el análisis de las construcciones permite establecer la relación numérica, logrando una concepción

de tipo operacional.

Tabla 12. Análisis de la actividad 1

Page 49: Claudia Cecilia Colombia Concepciones de Los Estudiantes de Grado Octavo Sobre El Concepto de Semejanza

49

3.5.2 Instrumentos de recolección de información: Actividad 2

ITEM CATEGORÍA TIPO DE

ACTIVIDAD %

ESTUDIANTES ANÁLISIS

ACCIONES DE LOS ESTUDIANTES

E 1 C4

I 100%

E C1

I

O 2a, 2b

C3 I

100%

E 2c C1

I 73%

E 2d C5

I 100%

E 3a C4

T 100%

E

O 3b,c C3

T

100%

E

O 3d C7

T

71%

La actividad 2 pretendía, a partir de la característica de autosemejanza de los

fractales, en la observación, construcción y el análisis del triángulo de Sierpinski,

el reconocimiento del teorema de Thales; y sobre el cuadrado de Cantor

profundizar en la aproximación a la semejanza a partir de figuras separadas.

• En la construcción del triángulo de Sierpinski, no se evidenció mayor

dificultad, excepto que algunas estudiantes no mantenían las relaciones de

proporcionalidad por trabajar de forma rápida, sin embargo en la relación

numérica que se debía establecer no se encontró contradicción. Nuevamente

se puede afirmar que la imagen mental construida les permitió hacer

afirmaciones correctas.

• El análisis del triángulo de Sierpinski hasta el paso 4, permitía hacer una

relación de proporcionalidad y comparación con el teorema de Thales, se

esperaba que las estudiantes pudieran hablar de paralelismo y razón

numérica entre los segmentos correspondientes. Aunque las estudiantes

podían hallar las relaciones numéricas no todas dieron cuenta con exactitud

acerca de la relación de paralelismo.

• En la construcción del cuadrado de Cantor, las estudiantes lograron identificar

figuras semejantes y las relaciones numéricas de los lados correspondientes.

Para algunas de ellas, no era relevante la amplitud de los ángulos

Page 50: Claudia Cecilia Colombia Concepciones de Los Estudiantes de Grado Octavo Sobre El Concepto de Semejanza

50

USO DEL MATERIAL

Figura 1

Figura 2

Figura 3

Figura 4

El triángulo de Sierpinski fue fundamental para hallar las características de paralelismo y proporcionalidad entre las figuras semejantes.

''

EFDE

BCAB

=

Si se observan las figuras, el fractal es un recurso que facilita a las estudiantes el establecimiento de las relaciones y razones de proporcionalidad y paralelismo entre los segmentos. Las preguntas orientadoras llevaron poco a poco a las estudiantes a identificar los elementos contemplados en el estudio del teorema de Thales, para obtener un concepto más amplio de la semejanza. El análisis de la construcción del cuadrado de cantor, permitió a las estudiantes introducir el concepto de semejanza en figuras separadas y el reconocimiento de homotecias.

Page 51: Claudia Cecilia Colombia Concepciones de Los Estudiantes de Grado Octavo Sobre El Concepto de Semejanza

51

INTERPRETACIÓN

RESPECTO AL CONCEPTO

Para el diseño de esta actividad se dispusieron situaciones en las que las estudiantes pudieran construir las

relaciones intrafigurales y de transformación del concepto de semejanza.

Respecto a lo Intrafigural se obtuvo a partir del análisis del triángulo de Sierpinski, en donde se puedo establecer

las relaciones de paralelismo y razón que se deducen del teorema de Thales.

La Transformación geométrica se obtuvo a partir de la construcción del triángulo de Sierpinski en el cual se

podía evidenciar figuras semejantes contempladas dentro de la misma construcción y transformaciones de

rotación y homotecias; en el cuadrado de Cantor las estudiantes evidenciaron la semejanza de figuras separadas.

La dificultad notoria se dio de manera sobresaliente en el manejo del lenguaje.

RESPECTO A LA CONCEPCIÓN La concepción estructural del concepto de semejanza se deja ver en la construcción, análisis y manipulación de

los fractales dados, con la dificultad que tuvieron algunas niñas de hablar de paralelismo.

Por su parte, el establecimiento de las razones que se obtuvieron sobre el triángulo de Sierpinski permitió el

acercamiento a la concepción operacional. Tabla 13. Análisis de la actividad 2

Page 52: Claudia Cecilia Colombia Concepciones de Los Estudiantes de Grado Octavo Sobre El Concepto de Semejanza

52

3.5.3 Instrumentos de recolección de información: Actividad 3

ITEM CATEGORÍA TIPO DE

ACTIVIDAD %

ESTUDIANTES ANÁLISIS

ACCIONES DE LOS ESTUDIANTES

E 1a C6

T 78%

O 1b,c,e C2

T 100%

O 1d,f,g C3

T 100%

E 2a C4

I 86%

O 2b,c C2

I 90%

O 3a,b C7

I 71%

E 3C C3

I 100%

E 4a C6

T 71%

C4 E

C8

C6 T

O

4b

C3

I

62%

La intención de esta tercera actividad era usar las diferentes formas del triángulo de Sierpinski y el triángulo de Cantor para comprobar los criterios de semejanza de triángulos. Y además deducir las condiciones de semejanza entre figuras planas a partir de la construcción del cuadrado de Besicovich, es decir, aplicar los criterios de semejanza en otros contextos. • Las estudiantes logran describir el proceso para construir figuras

semejantes. El porcentaje bajo encontrado hace referente al manejo del lenguaje adecuado, mas no por el análisis o procedimiento que se obtiene en la construcción.

• Las estudiantes encuentran las razones entre los lados de las figuras semejantes y la constante de proporcionalidad.

• Las estudiantes construyen figuras semejantes al generar el paso siguiente del fractal propuesto y establecen sobre estas relaciones entre lados y ángulos.

• La situación lleva a las estudiantes a revisar la amplitud de los ángulos y la constante de proporcionalidad de la figura inicial y su semejante. La dificultad se presenta en el momento de la medición de los ángulos, particularmente en la falta de precisión.

• Los criterios de semejanza de triángulos se determinaron sin mayor dificultad, se logró comprensión de la proporcionalidad de los lados y la conservación de la amplitud de los ángulos.

• No fue fácil para las estudiantes evidenciar los criterios de semejanza de triángulos en otros contextos (el conjunto de Besicovich). Esta situación fue bastante dirigida por las investigadoras.

Page 53: Claudia Cecilia Colombia Concepciones de Los Estudiantes de Grado Octavo Sobre El Concepto de Semejanza

53

USO DEL MATERIAL

Figura 1

Figura 2

Figura 3

Figura 4

Los triángulos propuestos para generar triángulos de Sierpinski, permitieron establecer, a partir de la medición, dos de los tres criterios de semejanza de triángulos, a su vez el triángulo de Besicovich deja ver el tercer criterio. Fue necesario construir fractales más grandes en las hojas milimetradas, para lograr mayor precisión no solo en la medida de ángulos sino también en la construcción. La construcción proporcional de los fractales permiten a las estudiantes realizar imágenes mentales del proceso de construcción, pero este proceso no es fácil de describir para las estudiantes. Al parecer el manejo del lenguaje adecuado es una dificultad que es necesario hacer un tratamiento adecuado. Es preciso generar situaciones diferentes para que las estudiantes logren transferir los conocimientos adquiridos respecto a los criterios de semejanza en contextos diferentes.

Page 54: Claudia Cecilia Colombia Concepciones de Los Estudiantes de Grado Octavo Sobre El Concepto de Semejanza

54

INTERPRETACIÓN

RESPECTO AL CONCEPTO

Los elementos de carácter intrafigural y de transformación geométrica fueron tenidos en cuenta para el diseño

de la tercera actividad.

Lo Intrafigural se concentró en el análisis y medición de las figuras autosemejantes de los fractales propuestos

en cada situación.

La Transformación geométrica se evidencia a partir de la construcción del triángulo de Sierpinski II y el

análisis de los otros fractales.

La dificultad se presentó en la transferencia de los criterios a situaciones en otros contextos.

RESPECTO A LA CONCEPCIÓN La concepción estructural frente a los criterios de semejanza se deja ver en la construcción, análisis y

manipulación de los fractales dados.

Por su parte, las mediciones sobre el triángulo de Sierpinski y el triángulo de Cantor permitieron el

acercamiento a la concepción operacional.

Tabla 14. Análisis de la actividad 3

Page 55: Claudia Cecilia Colombia Concepciones de Los Estudiantes de Grado Octavo Sobre El Concepto de Semejanza

55

3.5. Análisis del Postest

Una vez implementada la propuesta se aplica el a todo el grupo. El análisis de las

concepciones sobre la semejanza, se realizará a 10 estudiantes de cada grupo,

las cuales fueron escogidas aleatoriamente.

Cada una de las preguntas del postest se relaciona con un objetivo específico

que se muestra en el siguiente cuadro:

Relación objetivos – preguntas

Objetivos Preguntas 1. Utilizar los conceptos de proporción y medida de

segmentos. 2. Analizar la proporción de los lados de las figuras planas y

encontrar la constante de proporcionalidad. 3. Evidenciar el Teorema de Thales.

4. Introducir el concepto de semejanza en figuras separadas.

5. Comprobar los criterios de semejanza de triángulos. 6. Deducir las condiciones de semejanza entre figuras planas.

1, 2, 3, 4, 5, 8

2, 3, 4

1, 6, 7

2, 6, 7

1, 5, 8

1, 4

Tabla 15. Relación objetivos con las preguntas de Postets

En el postest se presentaron situaciones diferentes a los fractales, con el fin de

evidenciar la transferencia que logran hacer los estudiantes de los conceptos y

relaciones acerca de la semejanza, alcanzados en la propuesta de aula.

Page 56: Claudia Cecilia Colombia Concepciones de Los Estudiantes de Grado Octavo Sobre El Concepto de Semejanza

56

CONCEPCIONES Ítem CATEGORÍAS

CONCEPTUALES E O N° DESCRIPCIÓN

1 C2, C7, C8,

C9 x 75%

2 C1, C2, C3,

C4 X 70%

3 C3,C5 X 50%

4 C3, C4, C5,

C6 X 85%

5 C3, C8 X 82%

6 C2, C3, C5 x 100

%

Respecto al Concepto

• Las estudiantes que dieron solución

correcta a las situaciones, reconocieron

en las figuras semejantes

proporcionalidad entre los lados y

conservación en la amplitud de los

ángulos.

• Las estudiantes logran establecer

relaciones numéricas de proporcionalidad

y afirmar que se está hablando de figuras

semejantes, sin tener la imagen gráfica

de las mismas.

• Las estudiantes establecen relación de

semejanza con figuras que se encuentran

con diferente transformación.

• Solo la mitad de las estudiantes hallan la

constante de proporcionalidad.

Algunas Dificultades

• Algunas estudiantes presentan una

estrategia aditiva para hablar de figuras

semejantes.

• El uso del lenguaje vuelve a ser un factor

determinante, varias estudiantes

resuelven la situación de forma correcta

pero no justifican el procedimiento.

• Si la relación proporcional es fraccionaria

las estudiantes, en su mayoría, no

reconocen la semejanza.

Page 57: Claudia Cecilia Colombia Concepciones de Los Estudiantes de Grado Octavo Sobre El Concepto de Semejanza

57

7 C2, C3, C5 x X 55%

8 C2, C3, C5,

C8 x X 80%

Respecto a la Concepción Las estudiantes logran hacer

comprensiones de tipo estructural y

operacional de las situaciones propuestas.

Las estudiantes pueden abordar

situaciones en las que se haga

comprensión sobre las figuras o

únicamente de relación numérica.

Concepciones: Estructural (E) Operacional (O) %: Número de estudiantes que dan una solución acertada a la situación.

Tabla 16. Análisis del postest

Interpretación: una vez aplicado el postest, se encontró que las estudiantes

alcanzaron un nivel más alto en la comprensión del concepto de semejanza, pues

es evidente que son capaces de enfrentar situaciones de carácter operacional y de

transformación geométrica.

Respecto a las concepciones, se puede afirmar que las estudiantes poseen los

dos tipos de concepciones y se pueden enfrentar a situaciones en diferentes

contextos.

Por otra parte se encontró, que la mayoría de las estudiantes alcanzan

comprensión frente a los siguientes aspectos:

• Reconocen la relación proporcional entre los lados de las figuras

semejantes.

• Identifican que la amplitud de los ángulos se conserva en las figuras

semejantes.

Page 58: Claudia Cecilia Colombia Concepciones de Los Estudiantes de Grado Octavo Sobre El Concepto de Semejanza

58

• La semejanza de triángulos les permite identificar pares de triángulos

semejantes, estableciendo las relaciones que se dan entre lados y

ángulos.

3.6. Análisis General

Cuando se presentó la propuesta de investigación, se tenían certezas, a partir de

la experiencia, sobre algunas dificultades que se presentaban respecto a la

comprensión del concepto de semejanza.

Sin duda, esta dificultad se presenta, porque los profesores parte del hecho de

que los estudiantes tienen bases acerca de la proporción, razón y medida;

conceptos que se deben trabajar en los grados 5°, 6° y 7°. Por otra parte, las

transformaciones se trabajan en grado 7° y el teorema de Thales se aborda en

grado 8° o 9°.

Esta partición en que se presenta el concepto de semejanza, genera mayor

comprensión en las relaciones intrafigurales ó en la transformación geométrica

(pero no ambas), y de igual manera pasa con la concepción que se forman, la

cual puede ser una concepción estructural o una concepción operacional.

Los instrumentos utilizados en la investigación fueron: El pretest y el postest,

tomados de la investigación de Gualdrón (2006) y la propuesta de aula, la cual fue

diseñada11, revisada y aprobada12 en un curso de fractales de la Maestría en

Educación Matemática de la Universidad Pedagógica Nacional, lo que le da

validez a la propuesta. El pilotaje de los instrumentos permitió su ajuste, de

11 Propuesta de fractales diseñada por: Claudia Castro, Universidad Sergio Arboleda, Luz Mery Díaz y Rosa María Palacios Jiménez, Universidad Pedagógica Nacional. 12 Aprobada por un investigador del grupo de geometría fractal de la Universidad Pedagógica Nacional.

Page 59: Claudia Cecilia Colombia Concepciones de Los Estudiantes de Grado Octavo Sobre El Concepto de Semejanza

59

manera que la aplicación final y el análisis para la investigación, se realizó con

instrumentos pertinentes y apropiados.

El estado del arte proporcionó información relevante frente a dos aspectos, lo

conceptual y las concepciones:

• Respecto a lo conceptual:

Gualdrón (2006), con su investigación “Estrategias correctas y erróneas en

tareas relacionadas con la semejanza”, encuentra que los estudiantes

presentan algunas dificultades como el reconocimiento de la semejanza cuando

el valor de los lados de una figura no son medidas enteras; el uso de una

estrategia aditiva errónea y la falta de relación entre los lados en el caso de que

a un lado le corresponda un valor fraccionario.

Por su parte Escudero (1999), en su artículo “Un análisis del tratamiento de

la semejanza en los documentos oficiales y textos escolares de

matemáticas en la segunda mitad del siglo XX”; centra la atención en la

evolución histórica del concepto de semejanza y pone de manifiesto las

restricciones que pesan en la enseñanza a causa de los cambios de los planes

de estudio.

La misma autora en una investigación del 2003, “La semejanza como objeto

de enseñanza – aprendizaje en la relación entre el conocimiento

profesional del profesor de matemáticas de enseñanza secundaria y su práctica”, destaca la forma de conocer la semejanza como dos núcleos que se

establecen en la aproximación del concepto y afirma que ésta se debe entender

desde la relación intrafigural en la que se destaca la correspondencia entre

elementos de una figura y los correspondientes de su semejante y como

transformación geométrica en la que se analiza la transformación de una figura

Page 60: Claudia Cecilia Colombia Concepciones de Los Estudiantes de Grado Octavo Sobre El Concepto de Semejanza

60

en otra, distinguiendo la vista como útil y como objeto matemático (Lemonidis

1990).

• Respecto a las concepciones:

Pérez y Guillén (2006), en su documento “Estudio exploratorio sobre

creencias y concepciones de profesores de secundaria en relación con la

geometría y su enseñanza”, afirman que conocer creencias y concepciones

sobre las matemáticas, su enseñanza y aprendizaje permitirá tener alguna

visión sobre como los profesores entienden y llevan a cabo su trabajo en las

aulas; por otra parte, se presenta la necesidad de realizar investigaciones que

permitan incidir en la mejora de la enseñanza de la geometría en los niveles

escolares.

La experiencia y el estado del arte, nos dieron fundamento para abordar esta

investigación y hacer una propuesta de aula en la que se tenía como objetivo

lograr una conceptualización amplia del concepto de semejanza, en la que se

tratara de evitar los errores hallados en la investigación de Gualdrón (2006) o por

lo menos se hicieran evidentes para trabajar sobre ellos y además, lograr una

concepción operacional y estructural, teniendo en cuenta que la forma de

intervención y la metodología empleada, es relevante para mejorar los procesos

de enseñanza y aprendizaje de las matemáticas escolares en general y de la

geometría en particular.

Dado que la experiencia y el pretest dejan ver que los estudiantes reconocen la

semejanza cuando se encuentra en situaciones enmarcadas en un contexto

significativo para ellos, se plantea una propuesta de aprendizaje en la que se usan

los fractales como recurso y forma de representación. La construcción y análisis

de los diferentes fractales y la característica de autosemejanza que ellos poseen,

permitieron a los estudiantes una buena apropiación del concepto de semejanza.

Page 61: Claudia Cecilia Colombia Concepciones de Los Estudiantes de Grado Octavo Sobre El Concepto de Semejanza

61

Es pertinente resaltar que la actitud de los estudiantes frente a las actividades

propuestas fue bastante positiva, en entrevistas informales que se hicieron, se

destacó el interés que había suscitado la construcción de los fractales y la utilidad

de ellos, como forma de representación para comprender la semejanza. La

aplicación de las actividades se dio de manera secuencial e ininterrumpida lo cual

permitió hacer una revisión detallada del proceso.

En la aplicación del postest, se evidencian unos porcentajes de comprensión más

altos, es preciso sin embargo, comentar que se esperaban puntuaciones más altas

y que se reconoce que aún se presentan dificultades y que sin duda se debe

seguir trabajando sobre el concepto.

En relación al desarrollo del pensamiento, en el análisis realizado dentro de la

investigación se mostró que los estudiantes tienen un proceso operativo más

evolucionado que el figurativo, ya que realizan sin ningún problema la modelación

matemática que exigía cada una de las actividades en donde el proceso era

netamente de simulación numérica. Por otra parte, el aspecto figurativo estuvo

más ligado a la necesidad de comprensión de las actividades frente a la

simulación de escalas y figuras con el fin de acomodarlas al esquema dado

inicialmente.

Lo anterior implica que bajo la visión del desarrollo del pensamiento se ve la

necesidad de hacer la intervención desde la concepción y el concepto de

semejanza con el fin de determinar una estructura de pensamiento encadenada

que genere procesos completos de acomodación y asimilación, en los estudiantes.

Respecto a los objetivos de aprendizaje planteados para la propuesta y

estipulados a partir de la jerarquía de Gagné, se puede afirmar que los estudiantes

utilizan los conceptos de proporción y medida de segmentos en diferentes

situaciones problémicas. La comprensión de estos conceptos las llevó a analizar la

proporción de los lados de las figuras planas y encontrar la constante de

Page 62: Claudia Cecilia Colombia Concepciones de Los Estudiantes de Grado Octavo Sobre El Concepto de Semejanza

62

proporcionalidad. La construcción de los fractales, proporcionaron mayor

comprensión de los conceptos, es decir, el fractal como forma de representación

permitió una mejor conceptualización de la semejanza.

Las situaciones problema que se trabajaron para la construcción del Teorema de

Thales, fueron pertinentes y motivantes, en particular para hacer un primer

acercamiento a los criterios de semejanza de triángulos y posteriormente llegar a

una óptima comprensión del concepto.

En la aplicación, análisis y evaluación del postest, se reflejó que la jerarquía

realizada a la secuencia a partir de los objetivos asociados a discriminaciones,

conceptos, reglas y reglas superiores nos condujeron al alcance del objetivo

general, el cual pretendía que los estudiantes obtuvieran un concepto de

semejanza desde lo intrafigural y las transformaciones geométricas, produciendo

así un cambio de concepción.

Page 63: Claudia Cecilia Colombia Concepciones de Los Estudiantes de Grado Octavo Sobre El Concepto de Semejanza

63

CONCLUSIONES

La investigación realizada ha consistido en un estudio de los procesos de

enseñanza y aprendizaje de la geometría escolar, específicamente sobre el

concepto de semejanza, las concepciones que tienen los estudiantes de ella y

cómo es posible hacer un cambio de concepción a partir de una propuesta de

enseñanza.

Con este propósito se consultaron referentes teóricos del área de la didáctica de la

matemática, los procesos de enseñanza-aprendizaje y el desarrollo del

pensamiento que permitieron:

(a) identificar errores comunes que se presentan en el aprendizaje del

concepto;

(b) identificar el tipo de concepción más adecuado para revisar el concepto;

(c) identificar elementos fundamentales del desarrollo del pensamiento;

(d) revisar las formas en que se presenta el conocimiento en los textos.

Esta revisión teórica admitió, la conveniencia de trabajar: (a) las concepciones

desde la postura de Sfard, quien afirma que las nociones matemáticas se logran

de manera estructural y operacional; (b) el concepto con la propuesta de

Lemonidis, que establece que el conocimiento de la semejanza se construye de

manera completa cuando se logra obtener comprensión de las relaciones

intrafigurales y las transformaciones geométricas; (c) el desarrollo del

pensamiento se revisó a partir de los aportes realizados por Piaget quien propone

dos formas de pensamiento, el figurativo y el operativo.

Page 64: Claudia Cecilia Colombia Concepciones de Los Estudiantes de Grado Octavo Sobre El Concepto de Semejanza

64

Se propuso llevar a cabo una investigación de carácter cualitativo, en la que se

contemplaban tres fases:

• Inicialmente se hizo una indagación previa con un pretest, en el que se

obtuvo como resultado que las concepciones de los estudiantes eran de

carácter operacional y que se reconocía el concepto más desde las

transformaciones geométrica que desde la relación intrafigural.

• La aplicación del pretest, brindó elementos, a partir de su análisis, para

diseñar una propuesta de aula en el que se pudiera dar respuesta a la

pregunta de investigación. En esta propuesta se tuvo en cuenta los posibles

errores que se presentan en el proceso de aprendizaje, los cuales cita

Gualdrón en su investigación. Por otra parte, fue fundamental el estudio

realizado frente a las potencialidades didácticas y de forma de

representación de los fractales, haciendo énfasis en su característica de

autosemejanza.

La metodología implementada y el uso de contextos significativos, permitió

un cambio en la concepción y una mejor conceptualización del objeto

matemático puesto en juego.

• Finalmente, con la aplicación del postest, se corroboró:

el cambio de concepción: de lo cual se puede decir que las estudiantes

lograron una concepción estructural, ya que los conceptos relacionados

con la semejanza fueron comprendidos como reales, con características

y funciones definidas. Por otra parte, se logró a su vez, una concepción

de tipo operacional, lo cual implica la realización de procesos y

generación de resultados frente a las situaciones problemas que

permitieron la construcción del concepto (ver tabla 9, pg. 44).

La construcción completa del concepto de semejanza: frente a esto se

observó que las estudiantes establecen relaciones de tipo intrafigural:

comparando y hallando proporción entre las medidas de los lados y

congruencia de los ángulos. Establecieron criterios de semejanza y

Page 65: Claudia Cecilia Colombia Concepciones de Los Estudiantes de Grado Octavo Sobre El Concepto de Semejanza

65

solucionaron situaciones problemas en las que era necesario encontrar

razones y constantes de proporcionalidad. También entendieron la

semejanza como transformación geométrica, encontrando figuras

semejantes separadas, rotadas, trasladadas y reflejadas; no solo en el

contexto fractal, sino en otras situaciones significativas (ver tablas 11, 12

y 13 pgs. 46 – 54).

El análisis de los datos recogidos se realizó a partir de la jerarquía de aprendizaje

de Gagné, propuesta con base en los objetivos asociados a discriminaciones,

conceptos, reglas y reglas superiores, las cuales conducen al objetivo general.

Este análisis permitió evidenciar paso a paso que los estudiantes alcanzaron el

objetivo de aprendizaje: “entender el concepto de semejanza en cualquier contexto

desde lo intrafigural y las transformaciones geométricas”.

Como resultado del proceso de investigación se obtuvieron dos publicaciones,

producto de las ponencias que se presentaron:

La primera, fue una ponencia presentada en VII Encuentro de

Epistemología y V de egresados “La Educación en Ciencias Naturales y

Matemáticas frente a los problemas del ser humano”, que se realizó en

agosto 28, 29 y 30 de 2008. Titulada: Propuesta didáctica para enseñanza de la semejanza.

La segunda ponencia se presentó en el Primer Congreso Internacional

Procesos Pedagógicos: Un enfoque interdisciplinario, titulada: Concepción

de semejanza, una mirada desde la pedagogía. Llevada a cabo entre el

22 y 24 de octubre de 2008.

Page 66: Claudia Cecilia Colombia Concepciones de Los Estudiantes de Grado Octavo Sobre El Concepto de Semejanza

66

RECOMENDACIONES Se espera que en futuras investigaciones en didáctica de la geometría se indague

sobre:

Otras posibilidades didácticas de los fractales (límites, sucesiones, perímetro y

área, etc.).

Concepciones de los estudiantes y de los profesores acerca de diferentes

conceptos, los cuales permitan hacer una reflexión teórica y didáctica de los

procesos de enseñanza y aprendizaje.

IMPACTO

Esta investigación tendrá impacto para la educación matemática en los siguientes

aspectos:

Dar a conocer una propuesta de innovación para la enseñanza de la

semejanza y sobre las formas de concepción que se espera lograr para al

construir una noción matemática.

Que docentes en ejercicio tengan acceso a la propuesta de aula y que la

implemente en sus espacios de formación.

Que se siga indagando sobre las posibilidades didácticas de los fractales.

Que a partir de las conclusiones obtenidas los docentes puedan hacer una

reflexión sobre sus prácticas pedagógicas, con el fin de que se procure

realizar un trabajo que implique la participación de los estudiantes en la

construcción de su propio conocimiento.

Page 67: Claudia Cecilia Colombia Concepciones de Los Estudiantes de Grado Octavo Sobre El Concepto de Semejanza

67

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Page 70: Claudia Cecilia Colombia Concepciones de Los Estudiantes de Grado Octavo Sobre El Concepto de Semejanza

70

ANEXOS

Anexo 1. Pretest 1) En un día soleado un árbol proyecta una sombra de 40 pies de longitud. Al mismo tiempo, una vara de 3 pies de longitud proyecta una sombra de 2 pies de longitud cuando esta está clavada verticalmente. ¿Podría Usted determinar la altura del árbol? Escriba el procedimiento que tuvo en cuenta para hacerlo.

2) Dada la siguiente pareja de rectángulos: a) Determine la longitud faltante, de tal manera que los rectángulos sean semejantes. b) ¿Cuál es el perímetro del rectángulo grande? c) ¿Cuál es el perímetro del rectángulo pequeño?

Longitud del lado faltante: _____________________ *Escriba el proceso utilizado para la obtención de la respuesta, en cada caso. 3) Dada la siguiente pareja de rectángulos: a) Determine la longitud faltante, de tal manera que los rectángulos conserven la forma.

Longitud del lado faltante: _____________________ *Escriba el proceso utilizado para la obtención de la respuesta, en cada caso. 4)

Dibuje en la cuadrícula una reproducción más grande de la pintura a escala 1 a 2.

Ítem (2 y 3) inspirados de una actividad planteada en Lappan y otros (1986)

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Ítem inspirado de una actividad planteada en Fernández (2001).

5) ¿Qué distancia debe recorrer una persona a la que se le ha entregado un mapa (anexo), para ir del punto A al D siguiendo el recorrido dado? Se sabe que el mapa fue construido en escala 1 a 100.000 (longitudes en centímetros).

Escriba aquí el procedimiento utilizado:

6) En cada caso compare los pares de figuras dadas. ¿Qué pares podría Usted decir que tienen la misma forma? En cada caso, describa el criterio que le permitió hacer dicha selección.

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Instrumento diseñado por: Élgar Gualdrón. Los procesos de aprendizaje de la semejanza.

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73

Anexo 2. Propuesta de Aula13 En vista de que el objeto de enseñanza es la semejanza, se plasmará en un mapa conceptual, los aspectos relevantes de su tratamiento, esto permitirá realizar una secuencia de actividades en la que se tengan en cuenta el conjunto de conceptos que forman parte de su aprendizaje, además de orientar el orden en el cual se tendrán en cuenta, haciéndola así coherente y secuencial en cuanto al grado de dificultad que se maneja durante las actividades propuestas.

Por otra parte, la metodología de trabajo en el aula se llevará a cabo de la siguiente forma: • Organización en pequeños grupos de trabajo (3 ó 4 estudiantes), en los que se permita el

planteamiento de estrategias de solución de las situaciones propuestas, la discusión de las mismas al interior del grupo para llegar a un acuerdo y poder sustentar la respuesta planteada durante la socialización.

• Socialización en la cual los pequeños grupos de trabajo exponen con argumentos las estrategias utilizadas y permiten que sus compañeros les indaguen al respecto de las mismas para así lograr una interacción con productos significativos.

• Institucionalización durante la cual el profesor teniendo en cuenta todos los argumentos planteados por los estudiantes, determina los conceptos que se han desarrollado y propone las siguientes actividades si los conceptos están claros o diseña otra que complemente la desarrollada para lograr la comprensión de la temática y corregir los conceptos erróneos.

13 Propuesta de Aula para la enseñanza de la semejanza (2008), diseñada por: Díaz L, Palacios, R, Universidad Pedagógica Nacional y Castro C. Universidad Sergio Arboleda.

Proporcionalidad y Medida

Preconceptos

Figuras Planas

Semejanza

aproximaciones

Relación Intrafigural

Transformación Geométrica

Teorema de Thales

Proyecciones Homotecias

Resolución de Problemas

Objeto Matemático

Semejanza deTriángulos

Proporcionalidad y Medida

Preconceptos

Figuras Planas

Semejanza

aproximaciones

Relación Intrafigural

Transformación Geométrica

Teorema de Thales

Proyecciones Homotecias

Resolución de Problemas

Objeto Matemático

Semejanza deTriángulos

Proporcionalidad y Medida

Preconceptos

Figuras Planas

Semejanza

aproximaciones

Relación Intrafigural

Transformación Geométrica

Teorema de Thales

Proyecciones Homotecias

Resolución de Problemas

Objeto Matemático

Semejanza deTriángulos

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DISEÑO DE LAS ACTIVIDADES

ACTIVIDAD 1

PROPÓSITOS

Utilizar la construcción del Conjunto de Cantor para retroalimentar los conceptos de proporción y medida de segmentos.

Analizar la proporción de los lados de las figuras planas a partir del estudio del Copo de Nieve y encontrar la constante de proporcionalidad.

DESCUBRE EL CONJUNTO DE CANTOR Y EL COPO DE NIEVE

Conjunto de Cantor

El conjunto de Cantor, recibe su nombre por su creador el matemático alemán Georg Cantor (1845-1918), pero el verdadero creador fue el profesor Henry Smith (1826-1883), de la Universidad de Oxford14.

1. En una hoja milimetrada construye el Conjunto de Cantor, siguiendo los pasos dados a

continuación:

Paso1: Traza un segmento de 18u. Paso 2: Divide el segmento en tres partes iguales y elimina el del centro. Paso 3: Repite en cada uno de los nuevos segmentos obtenidos el paso 2. Paso 4: Continúa aplicando el paso 2 a cada uno de los segmentos que vas obteniendo.

2. Halla la longitud de uno de los segmentos obtenidos en cada paso.

Paso 1 _________ Paso 2 _________ Paso 3 _________ Paso 4 _________ 3. a. Compara la longitud de un segmento del paso 2 con uno del paso 1. ¿Qué puedes

concluir? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________ b. Compara la longitud de un segmento del paso 3 con uno del paso 2. ¿Qué puedes concluir? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________ c. Compara la longitud de un segmento del paso 4 con uno del paso 3. ¿Qué puedes concluir?

14 Herren G. 2002. Fractales. Estructuras aleatorias.

El conjunto de Cantor se construye a partir de un segmento de longitud uno, que se subdivide en tres segmentos de igual longitud y del cual se suprime el segmento central. En cada uno de los segmentos resultantes se repite el proceso, obteniendo cuatro segmentos.

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____________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 4. ¿Qué relación encuentras entre la medida de los segmentos que se compararon? ¿Qué

puedes concluir? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 5. Con las longitudes de los segmentos dados en el ejemplo, se puede establecer la siguiente

relación:

( )6

218

=

Completa el término que falta en cada uno de los casos, si se relacionan las longitudes de los segmentos de la siguiente manera:

( )6

232

= ( )2

6

32=

Concluye: ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Copo de Nieve de Koch

Creado en 1904 por el matemático sueco Helgeron von Koch. También conocido como la Isla Tríada de Koch. En él encontramos la respuesta a la pregunta de Mandelbrot: ¿Cuánto mide la costa de Bretaña? Para su construcción se comienza con un triángulo equilátero cuyos lados tengan longitud 1. En el centro de cada lado se añade otro nuevo triángulo equilátero de lado 1/3 del anterior, obteniendo así una bonita estrella de David. Sus connotaciones matemáticas son aplastantes y sorprendentes:

• Su trazado es continuo, pues no existe ninguna intersección • A cada nivel añadido, su longitud aumenta y su área también. • No es posible trazar una tangente en un punto de su perímetro

1 8 u

2 u

6 u

? u

1 8 u

2 u

6 u

? u

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• La longitud entre dos puntos cualesquiera de su perímetro es infinito

6. Construcción del Copo de Nieve de Koch Paso1

Partimos de un triángulo equilátero de lado 9u

Paso 2 A cada uno de los lados del triángulo lo dividimos en 3 partes iguales y en la parte central trazamos un triángulo equilátero de lado 1/3

Paso 3 Procedemos de la misma forma en los siguientes pasos: dividir cada uno de los lados en 3 partes iguales y trazar en la parte central un triángulo equilátero de lado igual a esa tercera parte obtenida. Paso 2

Paso 4 Así se obtiene la curva de Koch llamada también copo de nieve de Koch Paso3

a. Construye el paso 4 y ubica a´´´ (a´´´ es la longitud de un lado de uno de los triángulos obtenidos en el paso 4).

b. Halla la longitud de a: ________ (a es la longitud de un de uno de los triángulos obtenidos en el paso 1).

c. Halla la longitud de a´: __________ (a´ es la longitud de un lado de uno de los triángulos obtenidos en el paso 2).

d. Halla la longitud de a´´ : __________

7. Compara los segmentos y halla la constante de proporcionalidad. k = ______

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ACTIVIDAD 2

PROPÓSITOS

Evidenciar el Teorema de Thales a partir de la observación y análisis de las características del triángulo de Sierpinski.

Introducir el concepto de semejanza en figuras separadas utilizando el cuadrado de Cantor.

EXPLORA EL TRIÁNGULO DE SIERPINSKI Y EL CUADRADO DE CANTOR

Triángulo de Sierpinski Creado por el matemático polaco W. Sierpinski en 1915. El triángulo de Sierpinski se puede descomponer en tres figuras congruentes. Cada una de ellas con exactamente la mitad de tamaño de la original. Si doblamos el tamaño de una de las partes recuperamos el triángulo inicial. El triángulo de Sierpinski está formado por tres copias autosimilares de él mismo. Decimos que es autosimilar. En realidad la autosimilaridad es más profunda. Cada una de las copias puede descomponerse a su vez de tres copias autosimilares (un total de nueve). Y a partir de cualquiera de ellas, aumentando su tamaño en un factor 4 recuperamos el original.

. Construcción del Triángulo de Sierpinski Paso1

Dibujamos un triángulo equilátero de lado 9u

Paso 2 Señalamos el punto medio de cada lado y los conectamos mediante segmentos, el triangulo central es extraído

Paso 3 Sobre cada uno de los triángulos que no fueron extraídos, realizamos el paso 2.

Paso 4 Continuamos aplicando el paso 2 a cada uno de los nuevos triángulos que vamos obteniendo.

1. Completa la construcción del triángulo de Sierpinski en los pasos 2 y 3 con las indicaciones dadas. 2. a. Sobre la figura obtenida en el paso 4, traza los rayos OA, OB, OC con color rojo.

b. Encuentre la razón entre los segmentos:

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OB y OB’( )( )= AB y A’B´

( )( )= OA y OA’

( )( )=

¿Qué puedes concluir? __________________________________________________________________________________________________________________________________________________ c. Sobre la figura obtenida en el paso 4, traza las rectas AB, A’B’ Y PQ con color verde. ¿Qué puedes decir de estas rectas? __________________________________________________________________________________________________________________________________________________ d. ¿Qué relación hay entre los triángulos ABC, A’B’C’ y PQR? __________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Cuadrado de Cantor

El Cuadrado de Cantor sigue el mismo proceso de construcción que el conjunto o polvo de Cantor, lo que varía es su proyección al plano.

El resultado final es un conjunto de Cantor pero esparcido en este caso en 2 dimensiones.

3. Construye el paso 3 y 4 del Cuadrado de Cantor.

Paso1

Dibuja un cuadrado de lado 9u

Paso 2 Divide cada lado en tres partes iguales, para obtener 3 segmentos. Construye sobre cada lado un cuadrado extrayendo el cuadrado central de cada lado. Quedan 4 cuadrados

Paso 3 Divide cada lado de los cuadrados resultantes en el paso 2. Construye otros cuadrados sobre cada lado y extrae los centrales. Quedan 16 cuadrados.

Paso 4 Repite el proceso del paso anterior sobre los lados de los cuadrados anteriores. Quedan 64 cuadrados.

a. Denomina como A al primer cuadrado del paso 1 y como A’ a uno de los cuadrados del paso 2, A’’ a uno de los cuadrados del paso 3 y A’’’ a uno de los lados del cuadrado del paso 3

b. ¿Cuál es la longitud del lado de cada uno de los cuadrados :

A __________ A’ __________ A’’ __________

c. Se conserva alguna relación entre las longitudes de los lados? Concluye

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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d. ¿Cómo son los ángulos de cada cuadrado y qué relación guarda con los ángulos de los otros cuadrados?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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ACTIVIDAD 3

PROPÓSITOS

Usar los triángulos de Cantor y de Sierpinski para comprobar los criterios de semejanza de triángulos. Deducir las condiciones de semejanza entre figuras planas a partir de la construcción del cuadrado de Besicovich

SORPRÉNDETE CON OTROS FRACTALES

En cada espacio de la derecha, relaciona el criterio correspondiente a la semejanza de triángulos (los criterios los encontrarás al final del tercer punto).

FRACTALES CRITERIOS DE

SEMEJANZA DE TRIÁNGULOS

1. Triángulo de Cantor Paso1

Dibuja un triángulo equilátero de lado 9u

Paso 2 Señala un tercio y dos tercios en cada lado y conecta mediante segmentos, el hexágono obtenido y elimínalo.

Paso 3 Paso 4

a. Completa las instrucciones de la construcción del triángulo de Cantor. Y denota con a´´, b´´, c´´ y a´´´, b´´´, c´´´,

a b

c

a´ b´

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81

los lados de los triángulos superiores de los pasos 3 y 4 respectivamente.

b. Encuentra las razones entre: _________'=

aa _________

'=

bb _________

'=

cc

c. ¿Cómo son esas razones: d. ¿Qué se puede concluir con respecto a los lados correspondientes de los dos triángulos? e. Encuentre la razón entre la longitud de los lados:

_________''=

aa _________

''=

bb _________

''=

cc

f. ¿Cómo son esas razones? ______________________________________________________________________________________________________ g. ¿Qué se puede concluir con respecto a los lados correspondientes de los dos triángulos?

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2. Triángulo de Sierpinski I

Paso 1 Paso 2 Paso 3 Paso 4

a. Construye el paso 4 del triángulo de Sierpinski.

b. Encuentra la razón entre _________'=

aa

_________'=

bb

c. Encuentra la medida de: _________=< C _________'=< C y _________''' =< C

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CRITERIOS DE SEMEJANZA DE TRIÁNGULOS Criterio AA (Ángulo - Ángulo) Si dos ángulos de un triángulo son congruentes a dos ángulos de otro triángulo, los triángulos son semejantes. Criterio LAL (Lado – Ángulo - Lado) Si dos lados de un triángulo son proporcionales a sus lados correspondientes de otro triángulo y los ángulos correspondientes entre estos lados son congruentes, entonces los triángulos son semejantes. Criterio LLL ( Lado – Lado - Lado) Si los lados correspondientes de dos triángulos son proporcionales, entonces los triángulos son semejantes.

3. Triángulo de Sierpinski II

Paso 1 Paso 2 Paso 3 Paso 4

a. Encuentra la medida de: _________=< C _________'=< C y _________''' =< C

b. Encuentra la medida de: _________=< B _________'=< B y _________''' =< B

c. ¿Qué puedes concluir con respecto a los ángulos ,A< 'A< y ''A<

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El Conjunto de Besicovich:

Es un cuadrado que se divide en cuatro partes, de las cuales se eliminan dos dispuestas en diagonal, con lo que resultan dos cuadrados.

4. a. Construcción del cuadrado de Besicovich. Escribe las instrucciones en cada paso para construir el Conjunto de Besicovich.

Paso 1

Paso 2 Paso 3 Paso4

b. Realiza la descomposición en triángulos de los cuadrados ABCD y A’B’C’D’ y utiliza alguno de los criterios de semejanza de triángulos para comprobar que los cuadrados son semejantes. Específica el procedimiento.

“Recuerda que todo polígono puede triangularse de manera que los criterios de semejanza de triángulos sirven para averiguar si los polígonos son semejantes o no”

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Anexo 3. Postets 1) Decida cuales de las siguientes figuras son semejantes y explique por qué en cada caso.

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2) Calcular la longitud vertical para obtener un triángulo de la misma forma que el pequeño, pero más grande, sobre la base de 10 cm. de longitud.

Ítem planteado en Hart (1984)

Justifica tu respuesta __________________________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 3) Las dos figuras dadas son semejantes. Determine el factor de semejanza que se utilizó en caso de: a) Ampliación____________________________________ b) Reducción_____________________________________

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86

Justifica tus respuestas. __________________________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 4) La figura dada fue dibujada teniendo en cuenta que cada longitud es la mitad de la longitud de otra más grande. Calcule la longitud de los lados de dicha figura y luego dibújela.

Ítem planteado en Hart (1984)

Detalla el procedimiento: 5) El dibujo de abajo muestra como usó Maria un árbol pequeño para encontrar la altura de uno grande. ¿Cuál es la altura del árbol grande?

Ítem planteado en Lappan y otros (1984)

Detalla el procedimiento:

6) Dado el siguiente par de figuras, decida si son semejantes.

Justifica tu respuesta.________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ 7) A continuación se presenta las medidas de tres lados en dos cuadriláteros:

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En el cuadrilátero ABCD: En el cuadrilátero A’B’C’D’: AB mide 12 cm. A’B’ mide 3 cm. BC mide 6 cm. B’C’ mide 2 cm. CD mide 4,8 cm. C’D’ mide 1,6 cm.

¿Son semejantes los dos cuadriláteros? Justifica tu respuesta.

Justifica tu respuesta.________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ 8) Los lados de un triángulo miden 24 m., 18m. y 36 m., respectivamente. Si los lados de otro triángulo miden 12m., 16 m. y 24 m., respectivamente. Determina si son o no semejantes, justifica tu respuesta.

Instrumento diseñado por: Élgar Gualdrón (ajustado para la investigación). Los procesos de aprendizaje de la semejanza.