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2° Semestre - Progresiones de Aprendizaje - Pensamiento Matemático

Temática general

 El tránsito del estudiantado de la aritmética al álgebra suele ser complicado, la organización propuesta en estas líneas busca hacer que éste suceda de manera gradual, de tal forma que las y los estudiantes puedan observar las relaciones y generalizaciones entre ambas. Una de las directrices que se repiten a lo largo de estas progresiones es el entendimiento de que tanto en el álgebra como en la aritmética un motivo que guía nuestros estudios es la búsqueda de la expresión apropiada del objeto matemático para resolver nuestro problema. En ese sentido, se vuelve necesario buscar que nuestras y nuestros estudiantes posean claridad en la manipulación algebraica.

Se busca también que, a través del estudio de propiedades aritméticas de los números enteros y reales, y de propiedades geométricas de diversos objetos matemáticos, el estudiantado trabaje en sus habilidades de observación, sus habilidades para conjeturar y argumentar, para lograr así obtener una intuición educada además de capacidades discursivas que resultan fundamentales en diversos rubros profesionales y de la vida personal. Estudiamos dichas propiedades aritméticas y geométricas a través de mosaicos deductivos, en los cuales se asumen algunos resultados para poder continuar con el desarrollo deductivo, con la condición de que éstos puedan ser revisados con mayor detenimiento en una etapa posterior de aprendizaje.

Aplicación disciplinar

Para trabajar con el estudiantado en el desarrollo de las habilidades del pensamiento matemático se han elegido revisar algunos elementos disciplinares de la aritmética como la divisibilidad (propiedades y algunos criterios), máximo común divisor y mínimo común múltiplo.

Se hace una revisión de la estructura de los números reales emulando su desarrollo histórico: se propone comenzar con algunas propiedades de los números decimales positivos e ir construyendo a través de observaciones a partir de ellos al conjunto de los números reales, de tal forma que solo después de que el estudiantado haya trabajado directamente con dicho objeto matemático podamos presentarlo de manera axiomática considerándolo como un campo ordenado completo.

Se trabaja el lenguaje algebraico a partir de objetos matemáticos con los que el estudiante haya tenido ya un acercamiento previo como los números enteros o los números reales.

Algunos elementos de la matemática financiera son estudiados dada la gran relevancia que tiene el lograr una cierta conciencia financiera para alcanzar una mejor calidad de vida.

Estudiamos sistemas de ecuaciones lineales con dos incógnitas centrándonos no tanto en técnicas para resolverlos sino en su contraparte e interpretación geométrica. Llegamos a aplicar algunos de estos conocimientos en el estudio de problemas de optimización donde se emplea el teorema fundamental de la programación lineal.

Se estudian cuadrados pitagóricos y al triángulo de Napoleón considerando que la cabal comprensión de éstos implica en el estudiante una comprensión de los elementos básicos de la geometría euclidiana (Díaz Barriga Alejandro, s.f.).

Progresiones de Aprendizaje

Código

Progresión de Aprendizaje

PA2.1.

Compara, considerando sus aprendizajes de trayectoria, el lenguaje natural con el lenguaje matemático para observar que este último requiere de precisión y rigurosidad. (según Categoría 4, Meta 4.1.)

Anotaciones didácticas: en la vida cotidiana encontramos expresiones como “¡Oferta: 3x2 en todas las playeras!”, en el lenguaje utilizado en el enunciado de estas ofertas no tiene el mismo sentido que el que le damos en el contexto matemático, obsérvese por ejemplo que no tiene sentido hablar de la conmutatividad, ni de la cerradura de la operación.

Es importante diferenciar el sujeto a quien nos referimos en nuestros enunciados: cuando decimos "María es una chica muy inteligente” y cuando decimos “María tiene 5 letras”, aunque parece que hablamos del mismo sujeto, realmente nos referimos a dos entidades distintas; tener claridad en esto es importante para el desarrollo del pensamiento algebraico.

PA2.2.

Revisa algunos elementos de la sintaxis del lenguaje algebraico considerando que en el álgebra buscamos la expresión adecuada al problema que se pretende resolver (utilizamos la expresión simplificada, la expresión desarrollada de un número, la expresión factorizada, productos notables, según nos convenga). (según Categoría 1, Meta 1.1.; y Categoría 4, Meta 4.2.)

Anotaciones didácticas: Para dar más sentido a la introducción del lenguaje algebraico —fundamental para lograr un pensamiento algebraico— se sugiere mostrar que el quehacer algebraico consiste muchas veces en la búsqueda de la expresión adecuada al problema: Si un mecánico solicita una llave de 1⁄2 y su ayudante le pasa dos llaves de 1⁄4, a pesar de que 1⁄4 + 1⁄4 = 1⁄2 no podemos decir que el ayudante cumpliera satisfactoriamente la consigna; de igual manera, si le pedimos a un estudiante que nos diga cuánto es la suma de los números tres y dos y él nos responde 3 + 2 o √25, aunque no teníamos en mente dicha respuesta el o la estudiante estaría respondiendo algo cierto: lo que debimos solicitarle fue la expresión simplificada de la suma de los números tres y dos. En resumen, hay que tener cuidado con el lenguaje al solicitar una tarea.

Un problema para trabajar sintaxis algebraica y el uso del sistema decimal es el siguiente: hay un mago que descubre el mes y el día del nacimiento de cualquier persona, lo único que tienes que hacer es decirle el resultado de las siguientes operaciones: el número del mes en el que naciste lo multiplicas por 2, se le suma 22, al resultado lo multiplicas por 5, después se le resta 8 y al resultado se multiplica por 10, al resultado se le suma 14, después se le suma el día en que naciste y por último al resultado se suma 31. (El mago restando a dicha cantidad 1065 puede adivinar el día y el mes en que naciste) ¿Cómo hace el mago para descubrirlo?

Muchos de los elementos procedurales de esta progresión pueden dejarse para estudio en casa.

PA2.3.

Examina situaciones que puedan modelarse utilizando lenguaje algebraico y resuelve problemas en los que se requiere hacer una transliteración entre expresiones del lenguaje natural y expresiones del lenguaje simbólico del algebra. (según Categoría 1, Meta 1.3.; y Categoría 4, Meta 4.3.)

Anotaciones didácticas: se sugiere emplear problemas como el siguiente, el cual fue tomado del libro “Álgebra recreativa” de Yakov Perelman: “Un caballo y un mulo caminan juntos, el caballo se queja de su carga, el mulo le dice ¿de qué te quejas? Si yo tomara un saco de la tuya mi carga sería el doble de la tuya. En cambio, si te doy uno de mis sacos, tu carga se iguala a la mía, así que no tienes por qué quejarte pues yo llevo más sacos que tú. ¿Cuántos sacos lleva el caballo? ¿Cuántos sacos lleva el mulo?”

Con este tipo de problemas se busca que el estudiantado domine con mayor sofisticación el uso del lenguaje algebraico.

PA2.4.

Explica algunas relaciones entre números enteros utilizando conceptos como el de divisibilidad, el de número primo o propiedades generales sobre este conjunto numérico, apoyándose del uso adecuado del lenguaje algebraico. (según Categoría 2, Meta 2.2.; y Categoría 4, Meta 4.2.)

Anotaciones didácticas: Decimos que un entero divide a otro, si existe una expresión del segundo como el primero multiplicado por algún entero. Obsérvese que una teoría de divisibilidad se trivializa si se trabaja con la totalidad de los números reales, pues cualquier número distinto de cero dividiría a cualquier otro.

Se sugiere trabajar con pruebas de divisibilidad, revisar cómo dichas pruebas se utilizan en los algoritmos de detección de errores que emplean los sistemas como el ISBN, la seriación de fármacos, en la lectura de dígitos de tarjetas de crédito, etc.

Es recomendable analizar algunas propiedades interesantes del conjunto de números primos como que dicho conjunto es infinito. Se recomienda discutir con las y los estudiantes algunas de las aplicaciones más recientes de la aritmética, por ejemplo, la criptografía, no con la intención de que se comprenda en su totalidad el tema, sino que sirva al estudiantado para observar el poder de la matemática y que es una ciencia que continúa desarrollándose.

PA2.5.

Conceptualiza el máximo común divisor (M.C.D.) y mínimo común múltiplo (m.c.m.) de dos números enteros y los aplica en la resolución de problemas. (según Categoría 1, Meta 1.3.; y Categoría 2, Meta 2.1.)

PA2.6.

Revisa desde una perspectiva histórica al conjunto de los números reales, comenzando con la consideración de números decimales positivos hasta llegar a la presentación de la estructura de campo ordenado de los números reales. (según Categoría 1, Meta 1.3.; y Categoría 2, Meta 2.1.)

Anotaciones didácticas: En este punto las y los estudiantes cuentan con los aprendizajes de trayectoria obtenidos del trabajo que se hizo con este conjunto numérico en el razonamiento estadístico y probabilístico. Para que este estudio sea significativo.

Es importante ir construyendo las propiedades de los reales sobre conocimientos previos, comenzando con números decimales positivos e ir construyendo sobre ellos hasta llegar a la presentación axiomática de los reales como un campo ordenado completo.

Es recomendable emplear retos para introducir algunas propiedades interesantes de este conjunto numérico.

PA2.7.

Resuelve situaciones-problema significativas para el estudiantado que involucren el estudio de proporcionalidad tanto directa como inversa, así como también el estudio de porcentajes, empleando la estructura algebraica de los números reales. (según Categoría 2, Meta 2.3.)

PA2.8.

Discute la conformación de un proyecto de vida considerando elementos básicos de la matemática financiera tales como interés simple y compuesto, ahorros y deudas a través de la aplicación de la estructura algebraica de los números reales y con la finalidad de promover la toma de decisiones más razonadas. (según Categoría 4, Meta 4.1.; y Categoría 3, Meta 3.3.)

Anotaciones didácticas: se sugiere discutir con las y los estudiantes sus proyectos de vida, en un ambiente de respeto y cuidado de la componente socioemocional, para que con base en ello se introduzca la necesidad de una planeación financiera.

PA2.9.

Conceptualiza el área de una superficie y deduce fórmulas para calcular áreas de figuras geométricas simples como rectángulos, triángulos, trapecios, etc., utilizando principios y propiedades básicas de geometría sintética. (según Categoría 2, Meta 2.1.)

Anotaciones didácticas: cuando se considera el concepto de área de una superficie partiendo de la idea de cubrirla con cuadrados cuyos lados tengan longitud unitaria es importante cuidar que al cubrir la superficie dichos cuadrados no se traslapen y que no existan zonas de la superficie sin cubrir por los cuadrados. Estas ideas pueden resultar útiles al estudiantado si en el futuro deciden estudiar temas relativos al cálculo integral.

PA2.10.

Revisa el teorema del triángulo de Napoleón, considerándolo como un problema-meta en el que se aplican resultados de la geometría euclidiana como: Teorema de Pitágoras, criterios de congruencia y semejanza de triángulos, caracterizaciones de cuadriláteros concíclicos, entre otros. (según Categoría 2, Meta 2.4.; Categoría 4, Meta 4.2.; y Categoría 4, Meta 4.3.)

Anotaciones didácticas: se recomienda tener especial cuidado en la estructura de los enunciados, buscar apoyado por algún software libre como GeoGebra que él o la estudiante conjeture de tal manera que identifique las hipótesis de los teoremas y sus conclusiones, preguntarse por la veracidad de los recíprocos, por ejemplo, del teorema de Pitágoras.

Con este estudio es posible presentar un mosaico deductivo, es decir, trabajar localmente en geometría euclidiana. Se pretende guiar al estudiante para que pueda conjeturar y hacer deducciones locales argumentando a favor de teoremas, no a partir de los axiomas de la geometría, sino de hechos que se suponen ciertos y que el estudiante conoce o se pide que sean creídos a condición de que en un momento posterior se prueben a partir de hechos que sí conozca. (Díaz Barriga, Alejandro, s.f.).

PA2.11.

Emplea un sistema de coordenadas y algunos elementos básicos de geometría analítica como la distancia entre dos puntos en el plano para calcular áreas de figuras geométricas básicas y compara estos resultados con los cálculos obtenidos empleando principios básicos de geometría sintética. (según Categoría 3, Meta 3.1.)

Anotaciones didácticas: las y los estudiantes poseen aprendizajes de trayectoria del razonamiento estadístico y probabilístico referentes a sistemas de coordenadas y rectas en el plano cartesiano, es muy recomendable que en este punto de la progresión se refuercen dichos aprendizajes de trayectoria sobre todo los referentes al estudio de rectas en el plano pues serán fundamentales para los estudios posteriores.

PA2.12.

Modela situaciones y resuelve problemas significativos para el estudiantado tanto de manera algebraica como geométrica al aplicar propiedades básicas de funciones lineales, cuadráticas y polinomiales. (según Categoría 3, Meta 3.2.)

Anotaciones didácticas: con este elemento de la progresión se prepara el camino para que la y el estudiante adquieran familiaridad con el concepto de función que será central dentro del pensamiento variacional, se debe tener en cuenta los aprendizajes de trayectoria que se proyecta que los estudiantes adquieran de tal forma que se apuntalen desde este momento, sobre todo considerando los requerimientos del pensamiento variacional con respecto a funciones.

PA2.13.

Resuelve problemáticas provenientes de las áreas del conocimiento que involucren la resolución de sistemas de ecuaciones lineales y considera una interpretación geométrica de estos sistemas. (según Categoría 3, Meta 3.3.)

Anotaciones didácticas: se sugiere no dar un especial énfasis a los métodos de solución de sistemas de ecuaciones lineales sino procurar una comprensión conceptual de dichos objetos matemáticos, teniendo en cuenta la interpretación geométrica de los mismos y considerando los efectos que las operaciones elementales tienen sobre los objetos geométricos asociados al sistema de ecuaciones lineales.

Es posible motivar el estudio de sistemas de ecuaciones lineales al estudiar problemáticas de las ciencias naturales, experimentales y tecnología como lo es el estudio de las reacciones químicas.

PA2.14.

Modela situaciones y resuelve problemas en los que se busca optimizar valores aplicando el teorema fundamental de la programación lineal y combinando elementos del lenguaje algebraico que conciernen al estudio de desigualdades y sistemas de ecuaciones lineales con dos incógnitas. (según Categoría 2, Meta 2.4.; Categoría 3, Meta 3.3.; y Categoría 4, Meta 4.3.)

Anotaciones didácticas: con este elemento de la progresión no se pretende que el o la estudiante demuestre el teorema antes citado, pues dicha demostración sale del alcance del curso, aunque es fácil intuir la demostración del teorema en el plano y con esto profundizar el concepto de rectas paralelas y de pendiente de una recta. Se pide aplicar el teorema en la resolución de problemas del siguiente tipo:

“Cindy requiere juntar algo de dinero para un viaje, como ella sabe repostería decide elaborar y vender pastelillos de chocolate y de vainilla con fruta. Para hacer una docena de pastelillos de chocolate necesita 3 kg de harina, 1 kg de azúcar y 1 kg de mantequilla y para hacer una docena de pastelillos de vainilla con fruta necesita 6 kg de harina, 0.5 kg de azúcar y 1 kg de mantequilla. Para elaborar pastelillos solamente cuenta con 150 kg de harina, 22 kg de azúcar y 27.5 kg de mantequilla. Su idea es vender a $200 cada docena de pastelillos de chocolate y vender a $300 cada docena de pastelillos de vainilla con frutos. Con esos datos, ¿cuántas docenas de cada tipo de pastelillo debe elaborar para obtener la ganancia máxima?”

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