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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE SÃO PAULO
PUC/SP
Maria Eli Puga Beltrão
Ensino de Cálculo pela Modelagem Matemática e Aplicações - Teoria e
Prática
DOUTORADO EM EDUCAÇÃO MATEMÁTICA
São Paulo
2009
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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE SÃO PAULO
PUC/SP
Maria Eli Puga Beltrão
Ensino de Cálculo pela Modelagem Matemática e Aplicações - Teoria e
Prática
Tese apresentada à Banca Examinadora da Pontifícia
Universidade Católica de São Paulo, como critério parcial
para obtenção do título de Doutor em Educação Matemática,
sob a orientação da Professora Doutora Sonia Barbosa
Camargo Igliori.
São Paulo
2009
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Banca Examinadora
______________________________________
______________________________________
______________________________________
______________________________________
______________________________________
Autorizo, exclusivamente para fins acadêmicos e científicos, a reprodução total ou parcial desta
Dissertação por processos de fotocopiadoras ou eletrônicos.
____________________________________________ ______________
Assinatura: Local e Data
A educação do homem começa no momento do seu nascimento;antes de falar, antes
de entender, já se instrui.
Jean Jacques Rousseau
Ao meu marido
Cazinho,
aos meus filhos
Denis E Igor
pelo apoio incondicional.
A
gradecimentos
Meus Agradecimentos
À minha orientadora, Dra. Sonia Barbosa Camargo Igliori que
acompanhou passo a passo da construção deste trabalho dando-me
todo apoio a qualquer hora do dia e da noite, meu agradecimento
especial e eterno.
Aos componentes da Banca Examinadora,
Dra. Bárbara Lutaif Bianchini pelas considerações e anotações
feitas na qualificação deste trabalho,
Dr. Jonei Cerqueira Barbosa, pelas considerações feitas, o apoio e
a disponibilização de material que muito ajudou na elaboração
deste trabalho,
Dr. Ubiratan D’Ambrósio, meu professor, meu mestre, que muito
me ensinou e ainda que tivesse outra vida seria insuficiente para
usufruir de sua sabedoria,
Dr. Marcelo de Carvalho Borba, também meu professor e mestre
que tornaram suas aulas inesquecíveis, pelo apoio irrestrito e
generoso que ofereceu para o encaminhamento deste trabalho e que
gentilmente abriu as portas de sua biblioteca disponibilizando
grande parte do material que deu suporte ao mesmo.
Ao prof. Ricardo Dall’Antonia por todos os momentos de
aprendizado que foi me oferecido,
A Fundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de
Ensino superior – CAPES, pelo parcial financiamento;
À direção, aos meus professores e colegas da PUC-SP;
Minha família, meus amigos, meus alunos;
Muito obrigada.
R
esumo
Esta tese tem por objeto de pesquisa a utilização da Modelagem e Aplicações como
abordagens de ensino da Matemática. A investigação teve dois direcionamentos: o teórico
e empírico. O primeiro foi desenvolvido por meio de estudos documentais que forneceram
dados históricos, dados sobre a criação e desenvolvimento dos Cursos Superiores de
Tecnologia, resultados recentes de pesquisa nacionais e internacionais, bem como
possibilitaram a organização de um panorama das pesquisas nacionais realizadas de
2006 a 2008, complementando o trabalho de Silveira (2007) que relacionou as pesquisas
de 1976 a 2005. Esses estudos explicitaram a vitalidade da Modelagem e Aplicações
como linha de pesquisa na Educação Matemática, bem como suas potencialidades para o
ensino. A pesquisa empírica teve por alvo a implementação da Modelagem e Aplicações
como abordagem de ensino de Cálculo em um Curso Superior de Tecnologia de
Alimentos, de uma Faculdade do Estado de São Paulo. Os procedimentos metodológicos
desta pesquisa foram qualitativos, tendo o investigador como instrumento principal, e
adotando as estratégias das observações participantes. Os dados coletados indicaram
que a utilização da Modelagem e Aplicações, como abordagem de ensino, deve sofrer
adaptações em conformidade com as condições do público alvo, e da instituição em que o
curso está inserido. Levando em conta essas conclusões apresentamos uma estratégia
de trabalho em fases, não necessariamente excludentes, duas delas de caráter
preparatório. Esse caráter possibilitou o envolvimento dos estudantes no processo. Os
dados também revelaram que é possível utilizar Modelagem e Aplicações, e enfrentar os
condicionamentos institucionais se os estudantes acreditarem no processo e perceberem
a relação da Matemática com situações pertinentes à sua área de interesse. No entanto,
esses dados também mostraram como é necessário o rompimento com contratos
didáticos estabelecidos, com hábitos e concepções que reforçam a idéia de que a
Matemática é desvinculada da realidade.
Palavras-chave: Educação Matemática, Modelagem Matemática, Aplicações da
Matemática, Ensino de Cálculo, Curso Superior de Tecnologia.
A
bstract
This theses aims at the research of the use of Modelling and Applications as
Mathematics teaching approach. The investigation consists of two main directional
points: theoretical and empirical. The first was developed by the study of documents
which provide historical data, data about the creation and development of Undergraduate
Degree Courses majoring in Technology, recent national and international research
results, as well as enable such a kind of organization overview of the national research
made from 2006 to 2008, complementing Silveira´s (2007) work, which provided an
organized overview of the research made from 1976 to 2005. These studies exemplified
the strength of Modelling and Applications as a study line at Mathematics Education, as
well as its potentials at teaching. The empirical research aims at the implementation of
Modelling and Applications as an approach at teaching Calculus classes at an
Undergraduate Degree in Food Technology at a College in the State of São Paulo. The
methodological procedures for this research were qualitative, being the investigator the
main instrument, by adopting the participant observations strategy. The collected data
indicated that the use of Modelling and Applications as a teaching approach should be
adapted according to the target audience and the institutions where the course is
applied. Taking into considerations these conclusions, it is introduced a work strategy
based on phases, not necessarily excluding ones, however two of them must be
preparatory featured ones. This feature enabled the involvement of the students in the
process. The data also revealed that it is possible to use Modelling and Applications and
break the conditioned institutional behavior if the students believe in the process and
realize the relation between Mathematics and their daily work and life interests. Finally,
this data also showed how necessary it is to break the pre-established didactics based
on habits and pre-conceptions which reinforce the idea that Mathematics is disconnected
from people’s reality.
Key Words: Mathematics Education, Mathematics Modelling, Mathematics Applications,
Calculus Teaching, Technology Undergraduate Degree.
S
umário
INTRODUÇÃO 13
CAPÍTULO I 18
O Ensino no Brasil e as Influências Recebidas 18
1.1 Aspectos Históricos 18
1.2 A Crise no Sistema Educacional 24
1.3 Os Cursos de Tecnologia Hoje 32
1.4 A disciplina Cálculo nos Cursos de Tecnologia 33
CAPÍTULO II 35
As Ciências, as Aplicações e a Modelagem Matemática 35
2.1 O desenvolvimento 35
2.2 As idéias de Felix Klein, do final do século XIX e início do século XX,
retomadas e adaptadas por Hans Freudenthal e Henry Pollak após a segunda
metade do século XX.
44
CAPÍTULO III 55
Aplicação e Modelagem Matemática sob diferentes perspectivas. 55
3.1 Tendências Atuais 55
3.2. O posicionamento das pesquisas brasileiras. 67
3.2.1 Ubiratan D'Ambrosio 75
3.2.2 Rodney Carlos Bassanezi. 77
3.2.3 Marcelo de Carvalho Borba 80
O Centro Virtual de Modelagem 82
3.2.4. Jonei Cerqueira Barbosa 85
3.2.5. Maria Salett Biembengut 89
3.3 As Dissertações e Teses desenvolvidas no Brasil. 91
3.3.1 O Trabalho de Silveira 96
3.3.2 Considerações das pesquisas realizadas. 98
CAPÍTULO IV 100
Ensino de Cálculo pela Modelagem Matemática e Aplicações – uma abordagem
100
4.1 A pesquisa empírica 100
4.2 Referenciais teóricos e Procedimentos metodológicos 105
4.2.1 A Instituição e condições materiais 105
4.2.2 Aspectos do perfil dos estudantes 105
4.2.3 Atividade para sondagem de conhecimentos 107
4.2.4 Análise dos dados da atividade de sondagem 110
4.2.5 O programa do curso 112
4.2.6 Propostas de atuação 113
4.2.7 Exercendo o ensino de Cálculo por meio das aplicações e modelagem 116
4.2.8 As abordagens de ensino descritas por meio de fases e etapas 118
4.3 A abordagem dos conceitos do Cálculo nas Fases I e II 120
4.3.1 O conceito de Função - Fase I 120
4.3.1.1 Análise da Fase I - O conceito de função 133
4.3.2 O conceito de Função - Fase II 134
4.3.3 Apresentação dos trabalhos realizados pelos alunos envolvendo
Função, com considerações e análises.
135
4.3.3.1 Considerações do trabalho I: Avaliação de dois tipos de cortes no
abacaxi
135
4.3.3.2 Considerações do trabalho II: Como calcular o número de
gerações ocorridas em microorganismos
141
4.3.3.3 Considerações do trabalho III: Estudo das variáveis de processo
sobre a cinética de desidratação osmótica de melão
145
4.3.3.4 Considerações do trabalho IV: Obtenção da curva de ph por
tempo em iogurte.
154
4.3.4 Comentários e avaliação da fase II de funções 162
4.4 Os conceitos: Limite, Derivada e Integral - Fase I 162
4.5 Limite, Derivada e Integral - Fase II 170
4.5.1 Apresentação dos trabalhos envolvendo Derivadas com
considerações e análises
170
4.5.1.1 Considerações do trabalho V: fermentação descontínua 170
4.5.1.2 Considerações do trabalho VI: O que embalagens têm a ver com
derivadas?
177
4.5.2 Apresentação do trabalho envolvendo Integral com considerações e
análise
184
4.5.2.1 Considerações do trabalho VII: A vida de prateleira. 184
4.6 Fase III: A elaboração pelo aluno de situações expressas por modelos ou
aplicações
197
4.6.1 Trabalhos desenvolvidos pelos alunos na Fase III com análise e
considerações.
198
4.6.1.1 Considerações do Trabalho VIII: Cálculo do volume de uma
embalagem de iogurte.
198
4.6.1.2 Considerações do Trabalho IX: Otimização da fermentação de
vinhos com utilização de ferramentas matemáticas.
204
4.6.1.3 Considerações do Trabalho X: Volume do leite condensado com
lata irregular. Como se calcula?
218
4.6.1.4 Considerações do Trabalho XI: Otimização de estoque de
hambúrgueres de um estabelecido em Santo André.
224
4.6.1.5 Considerações do Trabalho XII: Preparo da salga de peixe: qual
a melhor opção?
230
4.6.1.6 Considerações do Trabalho XIII: Redimensionamento de
embalagens visando redução de custos e impactos ambientais
237
4.6.1.7 Considerações do Trabalho XIV: Uma Nova opção para
embalagem de Sucrilhos.
245
4.6.1.8 Considerações sobre o Trabalho XV: Redimensionamento da
embalagem do adoçante Finn.
250
4.6.1.9 Considerações do Trabalho XVI: Efeito da Pressão Descontínua
na Vazão da Água em Buretas de Vidro.
253
4.7 Análises 257
CONSIDERAÇÕES FINAIS 263
REFERÊNCIAS 275
ANEXOS 286
GRÁFICOS:
1
111
2
112
3
123
4 e 5
125
6 e 7
126
8 e 9
127
10
132
TABELA I
271
13
INTRODUÇÃO
As inquietações que motivam uma pesquisa podem advir de diversas
situações. Em nosso caso, numa segunda vez, a motivação está no
desenvolvimento profissional.
A primeira pesquisa, desenvolvida para elaboração da dissertação de
Mestrado, teve por interesse a discussão sobre a inclusão ou não dos conteúdos do
Cálculo na grade curricular do ensino médio. À época, ano de 1990, nós
trabalhávamos em cursos técnicos do Centro Paula Souza em São Bernardo do
Campo, na qual a disciplina Matemática, com o conteúdo “Noções de Cálculo”, era
opcional. Cabia ao professor a decisão pelo estudo desse tópico. Ao mesmo tempo
trabalhávamos em outra instituição em que o referido conteúdo não era
desenvolvido. Daí o questionamento.
O estudo sobre os fatores que interferiam nas decisões de incluir ou não
“Noções de Cálculo” na grade curricular nos levou ao Movimento de Modernização
do Ensino da Matemática, desencadeado no início do séc. XX. A pesquisa de
Mestrado desenvolveu-se numa abordagem histórica, fazendo-nos entender, entre
outras coisas, quantas são as variáveis que interferem na composição de um
currículo.
Nesta pesquisa atual, agora para a obtenção do doutorado, foi também nossa
prática docente que nos ofereceu um problema para a investigação. É sobre ele que
passamos a discorrer.
Em 2003 em uma ampliação dos cursos na Instituição que trabalhamos,
desde 1999, foram implantados dois Cursos Superiores de Tecnologia: Tecnologia
em Alimentos e Tecnologia em Mecatrônica. As grades curriculares para os cursos
foram elaboradas tendo em vista competências exigidas aos egressos desses
cursos, e também grades de cursos de outras instituições.
14
A nós foi atribuída a disciplina Cálculo em ambos os cursos. Iniciamos nosso
trabalho com elaboração da ementa, e buscas de possíveis estratégias de ensino,
tendo como pressuposto que Matemática nesses cursos tem uma perspectiva de
formação complementar e que, em geral, o Cálculo é uma disciplina que apresenta
altas taxas de reprovação. Colegas de disciplinas mais específicas do curso
confirmaram o fato de que os resultados em Cálculo não eram nada satisfatórios, e
que de modo geral pouco realcionado aos temas dos cursos. Passamos então a
refletir sobre a oportunidade de transformar em pesquisa mais sistematizada o
tratamento a ser dado a esse ensino do Cálculo que estava sob nossa
responsabilidade. Os dados iniciais eram que, por um lado deveríamos encontrar
meios para enfrentar dificuldades consagradas no ensino do Cálculo, e por outro,
teríamos que dar conta das exigências de cursos para os quais a Matemática é
considerada de “serviço”, e também das restrições institucionais.
Um primeiro passo, que pensamos que deveríamos dar na direção de
suplantar dificuldades estaria em conseguir motivar os estudantes, fazendo-os
perceber a relação entre os conteúdos desenvolvidos e as exigências de sua
formação, isto é das competências pretendidas para o egresso desse curso.
Os conteúdos do Cálculo são ricos o suficiente para possibilitar o pretendido,
mas a forma de trabalho em sala de aula não era nada evidente, levando-se em
conta as exigências postas pela instituição. Assim sendo foi se delinenado que uma
pesquisa sistemática seria a forma mais eficiente de enfrentarmos o desafio de
elaborarmos uma abordagem de ensino que favorecesse a participação do
estudante; colaborasse com sua formação tecnológica, e fosse facilitadora do
entrelaçamento desejado entre os conteúdos do Cálculo e os conteúdos de outras
disciplinas mais específicas do curso.
No bojo dessas reflexões fomos nos convencendo de que os resultados de
uma pesquisa com vistas à elaboração de uma abordagem de ensino que,
preenchesse os requisitos expostos acima, não estariam restritos ao curso que
estava sob nossa responsabilidade, mas ao contrário poderiam constituir-se numa
contribuição à área de Educação Matemática. Tratava-se, portanto de tomar essas
referências como ponto de partida para a pesquisa.
15
As dificuldades já apareceram no primeiro semestre da primeira turma do
curso: dificuldade de gestão de uma sala com alunos de diferentes níveis de
conhecimento de Matemática básica, sendo que alguns deles apresentavam
defasagens significativas para a introdução de noções de Cálculo. Além disso, os
esforços que despendamos em sala não eram suficientes para minimizar o
desinteresse da maioria, e sempre que iniciávamos algum tópico novo, de pronto os
estudantes questionavam “onde uso isso”? Então a decisão de desenvolver
pesquisa sobre o tema do ensino de Cálculo para esse curso se demonstrou
acertada.
E assim engajada na pesquisa de doutorado com o tema do ensino do
Cálculo nos cursos de serviço, tomamos como primeira fonte de estudo nossa
própria pesquisa de Mestrado, na qual dois ingredientes foram destacados: a
perspectiva de trabalhar a Matemática com aplicações e de forma interdisciplinar.
Daí foi um pequeno pulo nos direcionarmos aos trabalhos de pesquisa sobre
Aplicações e Modelagem Matemática na Educação Matemática. As leituras
indicaram vários aspectos e situações nessa direção de pesquisa, expandindo
consideravelmente um horizonte que consideramos ter iniciado com a pesquisa de
Mestrado. E pudemos perceber o quão frutífero esse caminho se revelou para a
contrução de uma abordagem de ensino que favorecesse a aprendizagem e também
a formação específica dos estudantes, mas que também como se poderia esperar
apresentava muitos entraves a serem vencidos.
Consideramos então esses pressupostos de pesquisa, escolhemos um dos
cursos como alvo da investigação: o curso de Tecnologia de Alimentos, e definimos
como questão norteadora de pesquisa a seguinte:
Que estratégias utilizar para que se possa ministrar Cálculo num curso
superior de tecnologia por meio das Aplicações e Modelagem Matemática, de
modo a atender exigências institucionais como cumprimento de programa,
bons resultados de avaliação, entre outras?
16
É fato que as Aplicações e a Modelagem Matemática são respaldadas em
considerações extraídas pela observação do desenvolvimento do ensino da
Matemática, ou seja, a própria História do ensino da Matemática, com todas as suas
nuances, nos permite, através de uma leitura cuidadosa, fazer considerações para
ações futuras. Afinal, acreditamos ser esse um dos principais benefícios que o
estudo da História nos proporciona: perceber erros e acertos em ações passadas
para melhor planejar ações futuras.
A problemática a ser enfrentada nesta pesquisa envolve a interpretação de
fenômenos de caráter dinâmico e não apresenta necessidade de quantificar dados
ou provar hipóteses estabelecidas a priori, tratando-se, portanto de uma pesquisa
qualitativa (Ludke & André, 1986; Martins & Bicudo, 1989). Conforme Alves-Mazzotti
(2001), as pesquisas de ordem qualitativas não são simples. Elas contêm uma
grande diversidade e flexibilidade, não admitem regras precisas; elas só são
definidas totalmente no decorrer do processo de investigação. Na pesquisa
qualitativa o pesquisador procura reduzir a distância entre a teoria e os dados, entre
o contexto e a ação, usando a lógica da compreensão dos fenômenos pela sua
descrição e interpretação.
O fato de a própria professora ser a pesquisadora, ou seja, pode ter o contato
direto com situação pesquisada, tornou-se essencial, pois como professora,
inserimos-nos totalmente no contexto, coletando dados e fazendo avaliações que
possivelmente teriam outras interpretações se houvesse a atuação de terceiros.
Também consideramos que as experiências pessoais do pesquisador são
elementos importantes na análise e compreensão dos fenômenos estudados.
A coleta de dados desta tese foi estabelecida a partir de pesquisa
bibliográfica e realização de uma atividade empírica.
A tese está composta por quatro capítulos, considerações finais e conclusões.
Além disso, há dois anexos.
No Primeiro Capítulo é feita uma apresentação de questões relacionadas ao
desenvolvimento do ensino, em especial ao de Matemática através dos tempos,
17
proporcionando uma breve retrospectiva em relação ao ensino de Matemática, como
também um panorama da formação dos cursos técnicos e tecnológicos no Brasil. A
seguir, no Segundo Capítulo o propósito é apresentar uma visão geral a respeito do
desenvolvimento das ações que nortearam a Educação Matemática no último
século, como também algumas posições em relação às Aplicações e a Modelagem
Matemática. Essas referências têm o objetivo de identificar pensamentos comuns
entre educadores matemáticos, do passado e do presente, no que se refere ao uso
das Aplicações e Modelagem, de modo a estabelecer um referencial que possa dar
sustentação às ações aqui propostas.
O Terceiro capítulo é reservado a uma revisão bibliográfica das pesquisas
que tratam da Modelagem Matemática e Aplicações com vistas ao ensino, e também
a um levantamento das teses e dissertações apresentadas até 2008 (Anexo I),
apontando pontos relevantes sobre o tema.
No Quarto Capítulo apresentamos a pesquisa empírica, isto é a proposta de
ensino de Cálculo para o curso de Tecnologia em Alimentos, com abordagens por
meio das Aplicações e Modelagens, na qual se encontram os argumentos da
pesquisadora defendidos nesta tese a favor de algumas propostas que viabilizam a
utilização da Modelagem Matemática e Aplicações no curso em estudo.
No Anexo I inserimos levantamento bibliográfico que completa aquele de
Silveira (2007), e Dorow e Biembengut (2005), acrescentamos as teses e
dissertações defendidas até 2008. No Anexo II
é apresentado o
Decreto Nº 5.773, de
9 de maio de 2006, que dispõe sobre o exercício das funções de regulação,
supervisão e avaliação de instituições de educação superior e cursos superiores de
graduação e seqüenciais no sistema federal de ensino.
18
CAPÍTULO I
O Ensino no Brasil e as Influências Recebidas
1.1 Aspectos Históricos
A abordagem histórica, embora resumida, dos assuntos que interessam a
este trabalho se justifica pela perspectiva de Struik (1989) a respeito do estudo da
História da Matemática. Nossa intenção é oferecer pano de fundo que situe as
tendências em Educação Matemática no passado e no presente e permita
compreender melhor nossa cultura mediante as aplicações que a Matemática teve e
ainda tem na Astronomia, na Física e em outras Ciências, assim como as relações
que mantém com variadas áreas do conhecimento – Arte, Religião, Filosofia – e com
as técnicas artesanais.
Do início da colonização até a vinda da corte portuguesa para o Rio de
Janeiro, em 1808, perseguida pelas tropas napoleônicas que invadiam a Península
Ibérica, a Ciência no Brasil limitou-se a relatos feitos, na maioria das vezes, por
missionários. Com a vinda da Corte para o Rio de Janeiro, muitas providências
foram tomadas com o intuito de dar suporte a essa nova população. Diversas
instituições culturais e científicas foram criadas a partir de 1808, antes do que
imprensa, ensino superior e mesmo a importação de livros eram proibidos, a última
das quais tendo sido liberada apenas em 1824.
O Príncipe Regente, D. João VI, ao criar no Brasil, em 1810, “como escolas
técnicas, as academias médico-cirúrgicas, militares e de agricultura”, visava de fato,
despertar a sociedade para os problemas econômicos, imprimir novo espírito à
cultura, melhorar as condições econômicas da colônia, e quebrar os quadros de
referência a que esta se habituara – letrados, bacharéis e eruditos – marca do traço
cultural predominante de nossas elites. Essa iniciativa, entretanto, não produziu
transformação sensível alguma na mentalidade e na cultura colonial, quer porque a
19
economia agrícola estava baseada no trabalho escravo, quer pela falta da atividade
industrial no País (AZEVEDO, 1958).
Assim, os novos profissionais, aos poucos, foram assumindo seu papel na
vida social, política, intelectual, acadêmica e profissional de todo o país, ao lado dos
bacharéis e doutores, embora com menos acesso aos altos postos da administração
colonial. Com o passar do tempo, esses médicos e engenheiros, ao lado dos
bacharéis em direito, deram forma à nova elite intelectual do país que ia buscar em
atividades governamentais e administrativas seus meios de subsistência e de
projeção social.
Durante a segunda metade do séc. XIX tem início um novo período no
desenvolvimento da Matemática e das Ciências Naturais nos principais centros
industriais do mundo, como Inglaterra, França, Alemanha, Itália, Rússia, Estados
Unidos e, posteriormente, outros países da Europa e Japão.
O progresso industrial, acompanhado com avidez de interesse pelas classes
dominantes, dependia sempre mais do progresso das Ciências e, segundo Wussing
(1998), o êxito obtido com as aplicações das Ciências Naturais e da Matemática
incentivou-as direta ou indiretamente a patrocinar o avanço de tal progresso.
Assim, desde meados do séc. XIX, as Ciências Naturais se converteram em
elemento imprescindível do processo de produção capitalista, impulsionando o
progresso das Ciências, que, por sua vez, interferiam nos meios de produção e
contribuíam para formar grandes indústrias.
Para Wussing (1998), a nova posição social das Ciências e da Matemática
promove um grande avanço no status social dos cientistas, apesar das distorções
provocadas pelos interesses políticos, que priorizavam interesses econômicos em
detrimento das necessidades intracientíficas e humanísticas. Dessa forma,
praticamente todos os ramos das Ciências Biológicas, Química, Química-Física e
Física experimental conheceram grande evolução. A Física experimental, por
exemplo, desenvolveu disciplinas como a eletroquímica, que revelou ao mundo os
elétrons, os íons, a radioatividade e os raios-X; aplicados à prática cotidiana os
fenômenos eletrodinâmicos fundamentais motivaram o surgimento da indústria
eletrotécnica. A Física de orientação matemática elabora a teoria cinética dos gases,
20
a termodinâmica, a formulação matemática do eletromagnetismo, a teoria da luz, a
teoria da relatividade, provocando em pouco tempo uma revolução científica radical
dos fundamentos, abalando a Física clássica de Galileu e Newton.
Assim, a Matemática torna-se uma disciplina científica pesquisada com afinco
e em profundidade e apreciada em todos os países desenvolvidos. Dessa forma, o
número de matemáticos cresce rapidamente e um conjunto de revistas
especializadas, congressos, sociedades de matemáticos e especialistas contribui na
divulgação de resultados de investigações e aplicações da Matemática.
Como componente curricular, a Matemática, como ciência dos fundamentos,
foi tomando lugar de destaque na formação de engenheiros. A fundação de institutos
científicos e matemáticos, como também de escolas de formação profissional, tornou
a presença da Matemática fundamental nesses cursos.
Era esse o perfil em vários países da Europa. No Brasil, a implantação da
indústria também implicou transformações sociais importantes, que aos poucos
permitiram participar das transformações trazidas pela evolução das Ciências de
modo geral. Essa transformação da sociedade, atrelada à evolução da Ciência,
implica uma forma de educação, embora o desenvolvimento do processo
educacional comporte outros fatores importantes.
O panorama ao longo desses últimos dois séculos de história nacional não
apresentou grandes alterações. Educação para o trabalho continuou sendo visto
como oferecer formação profissional às pessoas dos estratos menos favorecidos na
escala econômica, fora da elite intelectual, política e econômica, em termos de
“formação de mão de obra”.
Um minucioso estudo da evolução da educação no Brasil, feito por Romanelli
(1991), levou a certas constatações teóricas. A primeira delas é que a forma como
evolui a economia interfere na organização do ensino, já que o sistema econômico
pode ou não criar uma demanda de recursos humanos que a escola deve preparar.
A segunda está relacionada à evolução da cultura, sobretudo da cultura letrada,
fazendo com que a herança cultural influa sobre os valores e as escolhas da
população que procura a escola. Assim, os objetivos vislumbrados por essa
demanda social estão diretamente relacionados ao conteúdo que a escola passa a
21
oferecer. A terceira constatação tem implicações no sistema político, já que a forma
como o poder se organiza também traz implicações para a organização do ensino.
Em princípio, porque o legislador é representante dos interesses políticos dos que o
elegeram e deve atuar segundo os valores da camada que está representando.
Os fatores apontados podem atuar, harmonicamente ou não, na organização
do ensino. Na primeira hipótese, o sistema educacional responde às necessidades
que o contexto impõe. Na segunda, ele opera de forma desequilibrada, dependendo
do jogo de forças que esses fatores mantêm entre si.
Com o exposto, a autora constata que a crise no sistema educacional
brasileiro se manifestou quando tais fatores deixaram de atuar harmonicamente, por
volta de 1920, com o crescimento acelerado da demanda social por educação.
Trata-se de uma parcela da população que sofre com as transformações provocadas
pela urbanização, industrialização e deterioração das formas agrícolas de produção.
Outro fator é o aparecimento da demanda de recursos humanos, provocada pelo
crescimento da indústria e conseqüente aumento de oferta de vagas nesse setor.
A economia brasileira de base agrícola contava com técnicas arcaicas de
cultivo, sobre as quais se assentavam o latifúndio e a monocultura e para cuja
produtividade não contribuía a modernização dos fatores de produção. Sendo assim,
a educação não era realmente considerada como necessário. O que havia era a
educação acadêmica e aristocrática, atendendo a uma camada social privilegiada,
negligenciando a educação popular. Portanto, o crescimento da demanda social de
educação e o aparecimento de uma demanda de recursos humanos responderam
pela quebra do equilíbrio e pelo “desarranjo” no sistema, que se acentuou a partir de
1930.
Nesse período, o ensino expandiu-se fortemente, para atender às demandas
citadas. Contudo, tal expansão ficou a dever tanto no aspecto quantitativo –
pontuado pela oferta insuficiente de escolas, baixo rendimento do sistema escolar e
discriminação social – quanto no aspecto estrutural, visto que as escolas já não
atendiam às novas necessidades sociais e econômicas da sociedade.
Para compreender melhor o processo de evolução do sistema educacional, a
pesquisadora considerou três fases distintas:
22
A primeira fase compreende o período de 1930 a 1937 e se distingue pelas
reformas empreendidas por Francisco Campos. O ponto de partida foi a estrutura do
ensino existente até então, ensino que, a bem da verdade, nunca esteve organizado
à base de um sistema nacional, contando somente com sistemas estaduais, sem
articulação com o sistema central.
Em 1931, por uma série de decretos, o governo federal:
• Cria o Conselho Nacional de Educação;
• Dispõe sobre a organização do ensino superior no Brasil e adota o
regime universitário;
• Dispõe sobre a organização da Universidade do Rio de Janeiro;
• Dispõe sobre a organização do ensino secundário;
• Organiza o ensino comercial, regulamenta a profissão de contador e dá
outras providências;
• Consolida as disposições sobre a organização do Ensino Secundário
(este assinado em 1932).
Por tais decretos pela primeira vez uma reforma atingia profundamente a
estrutura de ensino e, o mais importante, em todo o território nacional.
Segundo Romanelli (1991) com a reforma universitária, a reforma do ensino
secundário e a reforma do ensino comercial, o ensino primário e os vários ramos do
ensino médio e profissional, salvo o comercial, ficaram marginalizados, organizados
preferencialmente os sistemas educacionais das elites. Assim sendo, em um
momento em que o País despertava para o problema da industrialização, perdeu-se
a oportunidade oferecida pela conjuntura de criar um sistema condizente de ensino
profissional condizente. Perdeu-se ainda a oportunidade de criar um clima propício à
maior aceitação do ensino profissional, considerado até então de menor valor,
destinado às práticas braçais e não intelectuais.
A segunda fase compreende o período de 1937 a 1946, quando se acelera a
implantação das indústrias, e a educação cada vez mais é vista como fator
23
importante para o desenvolvimento econômico, contudo ainda de maneira
inconsistente. Essa é a fase da decretação das Leis Orgânicas do Ensino e da
criação do SENAI e do SENAC. Contudo, as dificuldades em relação ao ensino
profissional permanecem, principalmente porque não vem revestido de prestígio
social, como transparece da redação do art. 129 de 1937:
O ensino pré-vocacional e profissional, destinado às classes menos
favorecidas, é em matéria de educação o primeiro dever do Estado (apud
ROMANELLI 1991, p. 153).
Para a pesquisadora, o Estado começava a instituir a discriminação social
através da escola, orientando com isso a demanda pelo tipo de educação, que não
havia de ser aquela que não traria prestígio social e era destinada aos pobres.
Por aí se veem as barreiras e os preconceitos por que passam os cursos
técnicos, que se estenderam para todos os níveis.
Mais tarde, em 1942, começaram a ser reformados alguns ramos de ensino
através das Leis Orgânicas do Ensino. Três decretos organizaram o ensino técnico
profissional nas áreas da indústria, comércio e agricultura, comprometendo-se a
primeira a absorver os aprendizes que capacitava. Justificava-se a iniciativa do
sistema de ensino oferecer a educação profissional que a indústria a demandava e
pela impossibilidade de o Estado alocar recursos para suprir tal demanda. Dessa
forma, o governo recorreu à criação de um sistema de ensino paralelo ao oficial.
Esse sistema foi organizado em convênio com as indústrias, mediante seu órgão
máximo de representação – a Confederação Nacional das Indústrias que em 1942,
criava o Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial (SENAI).
Após esse primeiro momento ampliou-se a ação do SENAI, que passou a
oferecer cursos de outras modalidades, além de ter ampliado o nível dos cursos,
com a inclusão de aperfeiçoamento, especialização e, portanto, possibilitando a
atualização profissional. As indústrias com mais de cem empregados que, por conta
própria, mantinham cursos de formação profissional de seus aprendizes, para efeito
de administração do ensino, poderiam articular essas escolas ao sistema de escolas
24
do SENAI. Foi a partir de então que começaram a ser organizadas as Escolas
Técnicas Federais.
Em 1946, quatro anos após a criação do SENAI, pelo decreto-lei 8621, o
governo criava o SENAC, sob os mesmos princípios do SENAI, dirigido à área
comercial.
A terceira fase abrange o período de 1946 a 1961, fase marcada pela Lei
4024, assinada em dezembro de 1961, que fixava as Diretrizes e Bases da
Educação Nacional. Os fins propostos por essa lei são de caráter genérico,
adotados universalmente. No entanto, dois pontos chamam a atenção: o primeiro é o
que isenta da obrigatoriedade escolar do ensino primário os casos de comprovado
estado de pobreza do pai ou responsável, insuficiência de escolas, matrículas
encerradas e doença ou anomalia grave da criança. Dessa forma, o poder público
exime-se de sua obrigação de oferecer condições para que a obrigatoriedade seja
cumprida. O segundo ponto, considerado positivo, não prescreveu um currículo fixo
e rígido em cada nível para todo o território nacional.
1.2 A Crise no Sistema Educacional
A partir de 1964, com o delineamento de uma política de recuperação
econômica, constata-se o crescimento no ritmo da demanda social de educação, o
que acarreta o agravamento na crise do sistema educacional. Essa crise serviu de
justificativa para uma série de convênios entre o Ministério da Educação e Cultura –
MEC e a Agency for International Development – AID, caracterizando o período dos
chamados “acordos MEC-USAID”, sendo que alguns deles foram assinados já em
anos anteriores. Nesse período, foram assinados todos os convênios pelos quais o
MEC entregava a reorganização do sistema educacional brasileiro aos técnicos
apontados pela AID. (ROMANELLI, 1991).
A continuidade dos estudos a respeito da realidade educacional fica a cargo
do grupo de trabalho da Reforma Universitária, o GT, cuja missão era “estudar a
universidade brasileira, visando sua eficiência, modernização, flexibilidade
administrativa e formação de recursos humanos de alto nível para o
desenvolvimento do país” (Ibidem).
25
Em São Paulo, em 1968, no ápice dos debates em torno da reforma
universitária, quando manifestações estudantis reivindicavam reformas na área
educacional, era forte a crítica ao distanciamento da universidade em relação à
realidade brasileira. Quando o tema da preparação para uma atividade produtiva
aparecia com mais freqüência nos debates, o governo do Estado, pela Resolução nº
2001/68, criou um grupo de trabalho para estudar a viabilidade da oferta de cursos
superiores de tecnologia no Estado de São Paulo. O relatório do grupo de trabalho
concluiu que “as faculdades de tecnologia, com programas de alto padrão
acadêmico, poderão oferecer uma ampla variedade de cursos, atendendo a um
tempo às necessidades do mercado de trabalho e às diferentes aptidões e
tendências dos estudantes, sem se circunscrever aos clássicos e reduzidos campos
profissionais que ainda caracterizam a escola superior brasileira”.
O anteprojeto de lei sobre organização e funcionamento do ensino superior,
redundou na reforma universitária implantada pela Lei Federal nº 5.540/68
1
,
propunha a instalação e o funcionamento de “cursos profissionais de curta duração,
destinados a proporcionar habilitações intermediárias de grau superior”, ministrados
em universidades e outros estabelecimentos de educação superior ou mesmo em
estabelecimentos especialmente criados para esse fim. A justificativa do grupo de
trabalho que elaborou o anteprojeto de lei era cobrir áreas de formação profissional,
na época, atendidas por graduados advindos de cursos longos e dispendiosos.
Essas áreas profissionais não precisavam necessariamente serem atendidas por
bacharéis. A saída era oferecer cursos de menor duração, pós-secundários e
intermediários em relação ao bacharelado.
A possibilidade de implantação de faculdades e de cursos de tecnologia
estava então prevista nos art. 18 e 23 da Lei Federal nº 5.540/68, ao permitir a
criação de cursos profissionais com duração e modalidades diferentes para atender
às diferentes realidades do mercado de trabalho.
1
Senado Federal – Secretaria de Informações.
Consultado em 10/08/2008
http://www6.senado.gov.br/legislacao/ListaTextoIntegral.action?id=75564
26
Segundo Romanelli, o propósito era cobrir áreas de formação profissional
que, na época, estavam inteiramente desatendidas ou atendidas por graduados em
cursos de longa duração, o que tornava o processo muito dispendioso. Dessa forma
o GT previa a existência de outros ciclos superiores. Tal estratégia visava conter a
expansão do ensino superior, desviando parte da demanda para a profissionalização
em nível médio ou para as carreiras com cursos de curta duração.
Em 1969, o Decreto-Lei nº 547/69 autorizou a organização e o funcionamento
dos cursos profissionais superiores de curta duração, entre eles o de engenharia de
operação, pelas Escolas Técnicas Federais. Esse Decreto-Lei decorria dos estudos
executados pelos convênios “MEC/USAID”, os quais foram duramente criticados
pelos movimentos estudantis e por parcelas significativas do magistério de nível
superior.
Ainda em 1969, pelo de Decreto de 06/10/69
2
, o governo do Estado de São
Paulo criou o Centro Estadual de Educação Tecnológica de São Paulo, com o
objetivo explícito de promover cursos superiores de tecnologia. Esse Centro, que,
em 1973, recebeu o nome de “Paula Souza”, denominou-se depois “Centro Estadual
de Educação Tecnológica Paula Souza” (CEETEPS), tendo-se constituído, por mais
de trinta anos, no mais importante pólo formador de tecnólogos no Estado de São
Paulo.
As questões relativas aos cursos superiores foram muito discutidas no início
da década de 70, principalmente a partir da promulgação da Lei Federal nº 5.692/71,
que, alterando a Lei Federal nº 4.024/61, instituiu a profissionalização obrigatória no
nível de ensino de 2º grau, hoje ensino médio. O Projeto nº 19 do Plano Setorial de
Educação e Cultura para o período de 72/74 previa incentivo aos cursos
superioriores de curta duração. Uma análise da realidade do mercado de trabalho no
início da década de 70 demonstrava que os profissionais qualificados em cursos
superiores de longa duração eram subutilizados, isto é, estavam sendo
2
CEETEPS: Disposições Legais: Grupo de Informações Documentárias - GID-CEETEPS.
Consultado em 10/08/2008
http://www.centropaulasouza.sp.gov.br/QuemSomos/Departamentos/GID/Cronologia_jun_
07.pdf
27
requisitados para funções que poderiam ser exercidas com formação mais prática e
rápida. Daí o grande incentivo na época em realizar cursos técnicos de nível médio
(do então 2º grau) e de outros de nível superior, origem dos cursos superiores de
tecnologia. A própria denominação das disciplinas curriculares, mesmo quando
apresentassem conteúdo equivalente ao de um curso superior tradicional, deveria
ser diferente, visando apresentar o curso de tecnólogo como algo especial e
terminal, que conduziria o aluno à imediata inserção no mercado de trabalho.
Já em 1974, o Decreto Federal nº 74.708/74 concedera o reconhecimento dos
cursos superiores de tecnologia ministrados pela Faculdade de Tecnologia de São
Paulo (FATEC/SP), do Centro Estadual de Educação Tecnológica Paula Souza
(CEETESP). O relatório da referida comissão propôs, ainda, a criação de Centros
Federais de Educação Tecnológica para a oferta de cursos superiores de tecnologia,
os quais deveriam primar pela sintonia com o mercado de trabalho, com ênfase no
desenvolvimento tecnológico local e nacional. O Parecer CFE nº 1.060/73 já
registrara que os cursos oferecidos pela Faculdade de Tecnologia de São Paulo era
uma iniciativa que trazia bons resultados. Esse mesmo parecer registra que tais
cursos deveriam ser chamados de “cursos superiores de tecnologia” e que os neles
diplomados seriam chamados de “tecnólogos”.
Em janeiro de 1976, o Governo de S. P, pela Lei Estadual nº 952/76
3
, havia
criado a Universidade Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, transformando o Centro
Estadual de Educação Tecnológica “Paula Souza” em autarquia de regime especial,
vinculada e associada àquela Universidade. Em julho de 76, pela Lei Federal nº
6.344/76, criou-se o Centro de Educação Tecnológica da Bahia. O cargo de
tecnólogo aparece caracterizado na Classificação Brasileira de Ocupações (CBO)
sob o código CBO nº 0.029.90, com a seguinte descrição: “estudar, planejar,
projetar, especificar e executar projetos específicos da área de atuação”. Essa
versão da CBO foi recentemente substituída pela CBO/2002, que inclui o exercício
profissional do tecnólogo, formado em curso superior de nível tecnológico, com
atribuições tais como planejar serviços e implementar atividades,
3
UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA" JULIO DE MESQUITA FILHO"
Informações para homologação Proc. n° 2531/50/01/2002
-
Consultado em 10/08/2008
https://www.unesp.br/pautas/Sessao/ -
28
administrar e gerenciar recursos, promover mudanças tecnológicas, aprimorar
condições de segurança, qualidade, saúde e meio ambiente.
A mudança do governo federal em 1979 fez com que o MEC mudasse sua
política de incentivo à criação de novos cursos de formação tecnológica na rede
federal. Assim, a partir dos anos 80, houve um aumento considerável de oferta nas
instituições privadas.
A legislação para criar cursos superiores de tecnologia sofre alterações
significativas somente com a aprovação da Lei 9394/96 (MEC 2001) por considerar
que a educação tecnológica e profissional deveria ganhar espaço, dadas as grandes
alterações ocorridas na sociedade, que tornavam esse tipo de formação
imprescindível.
De acordo com essa lei, a Educação Profissional está dividida atualmente em
três níveis, conforme o decreto nº. 2.208/97.
Básico: modalidade de educação não formal e com duração variável,
destinada a proporcionar ao cidadão trabalhador conhecimentos que lhe permitam
qualificar-se e atualizar-se para o exercício das funções demandadas pelo mundo do
trabalho e da sociedade, compatíveis com a complexidade tecnológica. Confere o
certificado de qualificação profissional aos concluintes;
Técnico: para quem esteja cursando ou tenha concluído o Ensino Médio, com
o objetivo de proporcionar habilitação profissional. O embasamento teórico desse
nível é bem maior que o do nível básico. Os concluintes desse nível recebem o título
de técnico de nível médio.
Tecnológico: é o nível superior, com sólida formação científica, destinado a
egressos do ensino médio e/ou técnico.
Essas alterações visam promover uma melhor preparação para atender às
demandas de uma sociedade que ora se alicerça na evolução tecnológica.
Dos muitos cursos tecnológicos oferecidos atualmente, daremos destaque,
nesta perspectiva histórica, ao curso de Tecnologia em Alimentos, visto ter sido nele
que nossa pesquisa foi realizada.
29
A referência que tomamos para os cursos de Tecnologia em Alimentos é a
Faculdade de Engenharia de Alimentos da UNICAMP, e essas referências foram
consultadas em seu próprio portal.
O projeto de sua criação iniciou-se em 9 de setembro de 1965, quando foi
nomeada uma comissão organizadora com objetivo de estudar e planejar a
implantação das unidades de ensino que deveriam integrar a Universidade de
Campinas.
Em dezembro de 1966 o marechal Artur da Costa e Silva é eleito presidente
pelo Congresso Nacional. Em Campinas, Zeferino Vaz chega ao Centro Tropical de
Pesquisas e Tecnologia de Alimentos acompanhado dos médicos Antonio Augusto
de Almeida e Paulo Gomes Romeu, vão conversar com André Tosello. Começava ali
o plano para criar a Faculdade de Tecnologia de Alimentos (FTA) da Unicamp, que
mais tarde se tornaria Faculdade de Engenharia de Alimentos (FEA). A unidade já
nasceria com a marca do pioneirismo: a primeira do gênero na América Latina.
Tosello considerava que preciso impulsionar o desenvolvimento tecnológico
na área de alimentos, pois não havia no país uma só escola destinada à formação
de profissionais especializados. Algumas faculdades ministravam umas poucas
disciplinas relacionadas à área, mas nenhuma cuidava da tecnologia de todos os
tipos de alimentos, com aplicação simultânea da ciência e da engenharia na
fabricação, distribuição e consumo dos produtos.
Ao sair do encontro, Zeferino já não tinha dúvidas sobre a implantação da
faculdade. O primeiro passo foi encarregar o próprio Tosello de elaborar um
anteprojeto do curso. Conhecendo o assunto em profundidade, não só como
engenheiro agrônomo formado pela USP, mas também por seus contatos pessoais
com unidades de ensino e pesquisa na Europa e Estados Unidos, André Tosello
apresentou o estudo “Contribuição para o estabelecimento da Faculdade de
Tecnologia de Alimentos na Universidade de Campinas”.
Com base neste trabalho em que Zeferino estava de pleno acordo, em 19 de
dezembro do mesmo ano, poucos dias depois do encontro no Centro Tropical, o
Conselho Estadual de Educação, em sua 142ª sessão, aprovava a resolução
30
número 46/66, autorizando a instalação e o funcionamento da FTA juntamente com
as outras unidades que formariam o núcleo inicial da Unicamp – os Institutos de
Biologia, Matemática, Física e Química, e as Faculdades de Engenharia, Ciências e
Enfermagem. O curso foi implantado já no ano seguinte.
Zeferino Vaz nomeia André Tosello, em 31 de janeiro de 1967, a tornar-se
um dos pilares do projeto, com a tarefa de estruturar o conteúdo do curso e construir
a planta física da unidade. Como a tarefa era grande, o diretor convocou boa parte
dos pesquisadores que colaboravam com ele no Centro Tropical, como Fumio
Yokoya, que se tornaria seu braço-direito. Já em 1963, quase todos tinham sido
mandados para a Universidade da Califórnia, onde o conceito de engenharia de
alimentos começava a tomar forma.
O primeiro grande desafio foi definir o modelo a ser implantado. O curso
deveria ter viés tecnológico, de curta duração, ou avançar para a pesquisa científica,
com prazo mais longo? Apoiado por Zeferino, Tosello optou pela pesquisa científica:
seria um curso de engenharia plena, em cinco anos. Para isso, seriam criados três
departamentos: Ciência de Alimentos, Tecnologia de Alimentos e Engenharia de
Alimentos. O diretor sabia da importância acadêmica do projeto, mas sua visão ia
além: queria um curso que servisse de base para a indústria de alimentos. Na
época, a indústria de alimentos estava apenas engatinhando. Eram poucas as
empresas já consolidadas. Nestlé, Swift, Cica, Etti, Coca-Cola, Sadia, Refinações de
Milho Brasil, Danone, entre outras, dominavam o mercado. A indústria de sucos
concentrados, que mais tarde se tornaria uma potência, ainda era promessa.
Químicos, farmacêuticos, agrônomos e veterinários atuavam no setor de forma
desarticulada. Tosello olhava para esse cenário e batia na mesma tecla que
considerava ser necessário reunir todos esses conhecimentos num único
profissional..
Tosello com uma gleba de 30 alqueires destinada ao campus da Unicamp
ainda não passava de um canavial, então decidiu usar as instalações do próprio
Centro Tropical. Já em 1968 o curso foi adaptado para profissionais que atuavam na
indústria. A idéia era fazer uma complementação do currículo, eliminando-se as
disciplinas já cursadas. Esta primeira turma, composta por apenas seis estudantes,
31
formou-se dois anos depois. Na colação de grau, realizada em 17 de março de
Logo
1970, marcada por forte simbolismo, Zeferino declarou que estava nascendo,
naquele momento a história da engenharia de alimentos no Brasil.
No ano seguinte, com a segunda turma, o curso decolou. Em 1972, Zeferino e
Tosello inauguravam os três primeiros prédios da FTA, com um total de 4.700
metros quadrados de área útil. Àquela altura, o Centro Tropical havia se
transformado em Instituto de Tecnologia de Alimentos (1969) e Tosello já se
dedicava integralmente à Unicamp. Criou-se um quarto Departamento, o de
Planejamento Alimentar e Nutrição, e em 1975 o Departamento de Engenharia
Agrícola, cujo desmembramento, dez anos depois, daria origem à Faculdade de
Engenharia Agrícola (Feagri). Também em 75, uma antiga proposta de Tosello seria
acatada, com a unidade passando a se chamar Faculdade de Engenharia de
Alimentos (FEA).
Graças à influência de Tosello, um importante convênio com a Organização
dos Estados Americanos (OEA) permitiu a realização de cursos de pós-graduação
para profissionais de toda a América Latina. Enquanto o diretor estruturava a
unidade, Zeferino colocava em prática sua política de intercâmbio, trazendo
pesquisadores dos Estados Unidos e Europa.
Os desafios eram muitos e buscando atender uma demanda crescente do
mercado, a FEA criou em 1992, o curso noturno de engenharia de alimentos: o
primeiro público do País. Também foi nos laboratórios da FEA, em 1995, que um
grupo de docentes decidiu criar o Simpósio Latino-Americano de Ciência de
Alimentos. Bianual, o SLACA é hoje um dos maiores congressos da área, tendo
reunido nesse período mais de treze mil participantes de quarenta países e
divulgado cerca de nove mil trabalhos científicos.
André Tosello, morreu em 1982 e não teve tempo de acompanhar todos os
avanços. Ficaram, porém, as marcas de um homem determinado e cordial, capaz de
aliar a excelência científica ao temperamento apaixonado.
32
1.3 Os Cursos de Tecnologia Hoje
O Ministério da Educação elaborou o Catálogo Nacional de Cursos
Superiores de Tecnologia como guia para referenciar estudantes, educadores,
instituições, sistemas e redes de ensino, entidades representativas de classes,
empregadores e o público em geral a fim de aprimorar e fortalecer os cursos
superiores de tecnologia e em cumprimento ao Decreto n° 5.773/06
4
.
Esclarece que esse Catálogo é produto de construção coletiva, resultado da
participação de especialistas e pesquisadores, conselhos profissionais, instituições
de ensino superior, entidades de representação corporativa, dentre outros,
conferindo legitimidade e confiabilidade ao resultado oferecido à sociedade
brasileira.
O Catálogo organiza e orienta a oferta de Cursos Superiores de Tecnologia,
inspirado nas Diretrizes Curriculares Nacionais para a Educação Profissional de
Nível Tecnológico e em sintonia com a dinâmica do setor produtivo e os
requerimentos da sociedade atual. Assim configurado, pretende ele formar
profissionais aptos a desenvolver, de maneira plena e inovadora, as atividades em
determinada área profissional, com capacidade para utilizar, desenvolver ou adaptar
tecnologias com a compreensão crítica das implicações daí decorrentes e das suas
relações com o processo produtivo, o ser humano, o ambiente e a sociedade.
De acordo com o Ministério da Educação e Cultura, o Curso Superior de
Tecnologia é um curso de graduação que abrange métodos e teorias orientadas a
investigações, avaliações e aperfeiçoamentos tecnológicos. O curso tem foco nas
aplicações dos conhecimentos em processos, produtos e serviços. Desenvolve
competências profissionais, fundamentadas na ciência, na tecnologia, na cultura e
na ética, tendo em vista o desempenho profissional responsável, consciente, criativo
e ético. É aberto, como todo curso superior, a candidatos que tenham concluído o
ensino médio ou equivalente e tenham sido classificados em processo seletivo.
4
ANEXO II
33
Os graduados em Curso Superior de Tecnologia denominam-se tecnólogos e
são profissionais de nível superior com formação em produção, bens e serviços.
Ainda segundo o MEC, com o propósito de aprimorar e fortalecer os Cursos
Superiores de Tecnologia e em cumprimento ao decreto 5773/06, o Ministério da
Educação apresenta o Catálogo Nacional dos Cursos Superiores de Tecnologia,
pela Portaria nº 1.024, de 11 de maio de 2006
5
.
Em relação ao Curso de Tecnologia em Alimentos, o Catálogo do MEC
esclarece que essas tecnologias são as relacionadas ao beneficiamento e à
industrialização de alimentos e bebidas. Abrange ações de planejamento, operação,
implantação e gerenciamento, além da aplicação metodológica das normas de
segurança e qualidade dos processos físicos, químicos e biológicos presentes nessa
elaboração ou industrialização. Inclui atividades de aquisição e otimização de
máquinas e implementos, análise sensorial, controle de insumos e produtos, controle
fitossanitário, distribuição e comercialização relacionadas ao desenvolvimento
permanente de soluções tecnológicas e produtos de origem vegetal e animal.
O tecnólogo em alimentos planeja, elabora, gerencia e mantém os processos
relacionados ao beneficiamento, industrialização e conservação de alimentos. Seu
campo de atuação abrange desde moinhos, indústrias alimentícias, fábricas de
conservas, até instituições de pesquisas. Esse profissional ainda supervisiona as
várias fases dos processos de industrialização de alimentos, desenvolve novos
produtos, monitora a manutenção de equipamentos, coordena programas e
trabalhos nas áreas de conservação, controle de qualidade e otimização dos
processos industriais do setor na perspectiva de viabilidade econômica e
preservação ambiental. A carga horária mínima para esse curso é de 2400 horas
.
1.4 A disciplina Cálculo nos Cursos de Tecnologia
As disciplinas matemáticas ministradas em cursos que não formam
matemáticos são denominadas “matemática para curso de serviço” (HOWSON et al.,
apud Barbosa, 2004). São exemplos desse caso a matemática ministrada nos
cursos de engenharia, economia, biologia, e outros. Desta forma podemos
5
Anexo II
34
considerar Tecnologia em Alimentos, como cursos de serviço para a disciplina de
Cálculo.
A disciplina Cálculo nesses cursos foi motivadora de reflexões para justificar
sua presença e estabelecer seu papel nos cursos citados, uma vez que há muitos
casos de protestos da inserção dessa disciplina em outros cursos de outras
instituições. Um exemplo é citado por Bassanezi (2004) que relata a experiência
vivida no curso de Tecnologia em Alimentos da UNICAMP em 1983, em que muitos
alunos usavam a camiseta-símbolo do curso com os dizeres: “Detesto Cálculo”,
traduzindo dessa forma o sentimento dos veteranos de Tecnologia em Alimentos
que não viam motivo satisfatório para estudar, durante três semestres seguidos,
uma disciplina que consideravam inútil. Klein (1924-28) aborda essas e outras
dificuldades em sua obra Matemática Elementar sob o Ponto de Vista Avançado.
Em particular, segundo Barbosa (2004), parece existir um reconhecimento de
que matemática como curso de serviço deve oportunizar aos alunos o contato com
suas aplicações, comentando que Escobar (2002) argumenta que o professor de
matemática, nesse caso, deve se tornar mais familiar do campo profissional dos
alunos, rompendo desta forma com a idéia tradicional de dicotomizar as disciplinas
intituladas básicas, onde geralmente estão a matemática, e as profissionalizantes.
Nosso próximo passo será apresentar um panorama do desenvolvimento e
das ações que nortearam a Educação Matemática no último século, assim como
algumas posições em relação às Aplicações e à Modelagem Matemática, a partir daí
vamos traçar os passos que conduzem nossa pesquisa.
35
CAPÍTULO II
As Ciências, as Aplicações e a Modelagem Matemática
2.1 O desenvolvimento
Demanda grande esforço delinear um panorama histórico a respeito da
Modelagem Matemática, esforço que talvez nem leve ao resultado esperado. As
diferentes interpretações desse nome (ou sua ausência) dificultam o trabalho. Nosso
propósito aqui é considerar elementos que tangem a Ciência de maneira geral e, em
particular, a Matemática e a Educação Matemática, segundo escolhas pessoais,
com base no tema desta pesquisa, admitindo, portanto, que outros tracem
panoramas diferentes.
A Ciência, de forma geral, é considerada uma criação humana de tão variada
multiplicidade que ocupa um espaço cada vez maior e mais privilegiado no
pensamento e na vida atual. O protagonismo de todas e cada uma das disciplinas
que formam o tronco do pensamento científico é produto de um longo processo
evolutivo, que surge da mera curiosidade e vai se desenvolvendo pela pressão da
necessidade. A Ciência é uma atividade viva porque suas teorias nascem, crescem,
reproduzem-se e morrem dando lugar a corpos de doutrinas mais ambiciosos.
Assim, a ciência, mais do que qualquer outra atividade intelectual humana, é uma
inevitável confrontação de passado e futuro (WUSSING, 1998).
O homem, forçado a lutar contra a natureza e ávido por dominá-la, foi levado,
naturalmente, à observação e ao estudo dos fenômenos, procurando descobrir as
suas causas e o seu encadeamento. Os resultados desses estudos lentamente
adquiridos e acumulados vão constituindo o que, no decurso dos séculos da vida
consciente da humanidade, costuma designar-se por Ciência. O objetivo final da
Ciência é formar um quadro ordenado e explicativo dos fenômenos naturais,
fenômenos do mundo físico e do mundo humano, individual e social (CARAÇA,
1989).
36
Caraça crê que se pode considerar a ciência sob dois aspectos: aquele
conforme expõe os livros escolares – um conjunto harmonioso em que os capítulos
se encadeiam ordenadamente, sem contradições, isto é, uma obra completa e
acabada – ou o que acompanha seu desenvolvimento progressivo, seguindo os
passos que foi dando ao longo dos séculos, compartilhando as dúvidas,
contradições e hesitações que enfrentou e testemunhando como superou – pelas
pesquisas e reflexões – tais obstáculos, para ver surgirem novos logo depois e
recomeçar o processo.
Dessa forma, na primeira perspectiva, a Ciência parece bastar-se a si própria,
a formação dos conceitos e das teorias parece obedecer só às necessidades
interiores; na segunda, pelo contrário, vê-se toda a influência que o ambiente da vida
social exerce sobre a criação da Ciência.
A Ciência concebida como processo aparece-nos como um organismo vivo,
impregnado de condição humana, com as suas forças e as suas fraquezas,
subordinada às grandes necessidades do homem na luta pelo entendimento e pela
libertação; equivale, enfim a um grande capítulo da vida humana social (Caraça,
1989).
A Matemática, tomando a perspectiva de Félix Klein (1849-1925), está
intimamente ligada a esse organismo vivo, buscando respostas e modelos pelos
quais o homem anseia para entender seu Universo (KLEIN, 1924-28).
É imemorável a tentativa de compreender o Universo servindo-se da
Matemática. Entre os trabalhos feitos por mesopotâmicos e egípcios, encontram-se
anotações dirigidas aos escribas, como a elaboração de calendário; cálculos
relacionados à astronomia; previsão de eclipse solar; construção de templos e
muitos outros. A essas anotações somam-se as de textos hindus, chineses e
árabes. Também no Ocidente, a partir do séc.XIII, acumulam-se exemplos de
aplicações e modelagens relativas à arquitetura, arte com desenhos em perspectiva,
ótica, balística, construção de fortes e muitos outros.
37
A Matemática como disciplina científica há muito está ligada à Física,
Astronomia e Engenharia, até ser reconhecida no início do séc.XIX como uma
Ciência natural que envolve muitas aplicações e atividades de modelagem. Contudo,
a noção de aplicação e modelagem como a que consideramos hoje, dificilmente teria
sido expressa, até mesmo pela dificuldade de separar os vários campos em que a
Matemática estava envolvida.
Grandes mudanças ocorreram com o advento da geometria não euclidiana,
do desenvolvimento da Análise, da Álgebra, tornando o final do séc. XIX e início do
XX um marco extraordinário para o desenvolvimento da Matemática Pura.
A evolução da Matemática, no entanto, sempre correu paralela – às vezes de
mãos dadas – ao forte desenvolvimento das utilizações avançadas, trazidas por uma
Matemática requintada. Algumas atividades de Aplicação e Modelagem repousavam
sobre a criação de novos temas matemáticos (por exemplo, análise funcional,
programação linear, teoria da codificação, criptografia) destinados a lidar com as
questões e problemas relativos ao mundo real (NISS, M.; BLUM, W., 2007).
Em relação ao ensino da Matemática, até a metade do século XIX, era
extremamente difícil desenvolver o ensino da Matemática pura – exceto para Os
Elementos de Euclides, que compunham vários currículos. Em meados do século
XIX, considerou-se que a Educação Matemática também deveria proporcionar uma
formação geral, razão por que a abordagem se voltou para a Matemática Pura, o
que causou grande dificuldade. Somente no final desse mesmo século é que o
ensino foi contemplado com ambas as modalidades: a Matemática Pura e a
Matemática Aplicada. Cabe aqui destacar o grande empenho de Felix Klein para que
a Matemática Aplicada integrasse o currículo escolar e fizesse parte do ensino em
fins do séc. XIX e início do XX, com reflexos em épocas posteriores.
A nova tendência que começava a delinear-se no final do séc. XIX consistia
em valorizar as Aplicações da Matemática em todos os ramos das ciências naturais
e técnicas, assim como na vida real, idéia que Klein considerava essencial e que
tomava por diretriz para a proposta de modernização do ensino da Matemática no
início do séc. XX. A Educação Matemática recebeu de Klein grande impulso no
aspecto da prática escolar.
38
Na visão de Klein, o ensino, cuja posição era até então particularista, poderia
ser mais bem direcionado, se acompanhasse outro processo, que desse maior
importância às inter-relações das diferentes regiões da Ciência, possibilitando
compreender simultaneamente várias dessas regiões. Dessa forma, o processo de
ensino-aprendizagem passaria a ver a ciência matemática em sua totalidade. Klein
trabalhou arduamente na Alemanha para que essas idéias ganhassem repercussão.
Com os mesmos argumentos e com o propósito de estudar assuntos
relacionados ao ensino da Matemática, apresentou-se a proposta de formar uma
comissão internacional durante o IV Congresso Internacional de Matemática,
realizado em abril de 1908, em Roma. Aprovada a proposta, estabeleceu-se a
Comission Internationale de l ’Enseignement Mathématique, conhecida pela sigla
CIEM, e, entre os alemães, pela sigla IMUK (Internationalen mathematische
Unterrichts Kommission). O Brasil tomou parte no processo, representado por
Eugênio Raja Gabaglia. A partir de 1954, a comissão passou a ser conhecida como
International Commission on Mathematical Instruction - ICMI (MIORIM, 1995).
Mesmo sem estar presente ao congresso de Roma, em 1908, Felix Klein foi
nomeado presidente da Comissão, posto que ele ocupou até 1920.
O objetivo primordial dessa Comissão era realizar um levantamento das
principais tendências no ensino da Matemática em diversos países. Após um
trabalho minucioso, concluiu-se que as dificuldades apresentadas eram comuns, o
que levou a Comissão Internacional de Instrução Matemática a apresentar uma
proposta com alterações em relação ao ensino. Klein, como presidente dessa
comissão, teve então a oportunidade de expor e divulgar suas concepções a
respeito do assunto.
Dentre os princípios que norteavam a proposta de modernização do ensino
da Matemática, ressaltam com nitidez as idéias de Klein: a eliminação da
organização excessivamente sistemática e lógica dos conteúdos; a valorização da
intuição como elemento inicial importante para futura sistematização; a introdução
de conteúdos mais modernos, como funções e cálculo diferencial e integral ainda no
ensino secundário (atual ensino médio); a valorização das Aplicações da Matemática
para a formação de qualquer estudante de nível secundário, não apenas de futuros
39
técnicos, e a fusão dos conteúdos ensinados. Além disso, destacava a proposta a
importância de aspetos hoje classificados como conceituais – que tratam da visão
científica das estruturas – procedimentais – que tratam das habilidades na resolução
de problemas – e atitudinais – que tratam do apreço ao significado do pensamento
matemático no conhecimento da natureza e da cultura. Em relação ao professor,
deixa claro que deve conhecer muito além do que pretende ensinar aos alunos, em
particular, que deve ter amplo conhecimento da história, origem e evolução dos
conceitos fundamentais da Matemática.
Na visão de Klein, todo o edifício do ensino deveria ser construído tomando
por base coisas conhecidas pelos sentidos, vindo às dificuldades inseridas pouco a
pouco. Desde o princípio, deveriam ser utilizadas as aplicações, os exemplos
práticos, de modo que o aluno não só compreenderia as regras, como aprenderia a
realizar algo com elas. Segundo ele.
O vivo da matemática, seus mais importantes estímulos, sua eficácia externa
estão sempre nas aplicações... Pretender excluir as aplicações da Matemática
equivaleria a querer concentrar a vida de um animal somente em seus ossos,
ignorando seus músculos, nervos e vísceras (KLEIN, 1924, p. 21)
6
A preocupação com a ênfase na natureza abstrata da Matemática moderna
fez com que Klein procurasse, de um lado, despertar maior sentimento pelas
aplicações entre os matemáticos puros e, de outro, levar engenheiros a maior
apreciação da Matemática como ciência fundamental.
Os intensos trabalhos realizados pela Comissão Internacional de Ensino
estimularam grande quantidade de publicações, com informes de resultados e
participação significativa de vários países. Em nenhum momento houve um estudo
tão profundo sobre a situação do ensino da Matemática em termos mundiais
(MIORIM, 1995).
Em pleno ápice, os trabalhos do IMUK foram interrompidos pela I Guerra
Mundial (1914-18), o que gerou uma compreensiva desaceleração do movimento.
Somente em 1920, durante o Primeiro Congresso Internacional, realizado em
6
A página refere-se à da obra Matemática elemental desde un punto de vista superior, Trad.Roberto Araújo, do
original Elementar Mathematik von höheren Standpunkt aus. 1924-28, Berlim. Tomaremos a obra traduzida
para referência de páginas.
40
Estrasburgo, é que se discutiram questões voltadas ao ensino, mas sem ênfase
alguma, fato que voltou a repetir-se no congresso seguinte, em Toronto, em 1924.
Durante o séc. XX ganharam destaque duas opções que poderiam ser
adotadas em relação ao ensino da Matemática: uma privilegiando a opção do ensino
da Matemática Pura e outra o ensino da Matemática Aplicada, dependendo de como
se encaminhavam as discussões relativas à Educação Matemática.
Em alguns intervalos, movimentos ganharam impulso ao insistir em dar papel
relevante às aplicações da Matemática no currículo, tendo em vista que a
expectativa dos alunos não era tornarem-se matemáticos profissionais, mas apenas
usuários competentes da Matemática em seus diversos campos. Desse modo,
criam-se aplicações da Matemática como, por exemplo, juros e rendas, desenhos
técnicos, aritmética para o consumidor, etc., que vêm compor muitos currículos.
Frequentemente a Matemática utilitária era tratada apenas como Matemática
de baixo nível. Na década de 1920, em muitos países, incentivou-se o ensino da
Matemática teórica, visto como bem adaptado ao exercício de uma formação geral e
ao desenvolvimento do indivíduo.
Assim, durante todo esse tempo, o equilíbrio entre esses componentes
curriculares vem sendo tema de debate entre educadores matemáticos. As escolhas
feitas em diferentes épocas são reflexos das tendências sociais, bem como das
características intrínsecas do ensino e da aprendizagem da Matemática.
É certo pensar que muita discussão foi promovida em razão dessas posições
com essências tão diferentes. Em 1928, no congresso de Bolonha, passada a
discriminação contra os países derrotados, reconstituiu-se a Comissão Internacional
para o Ensino da Matemática.
Nessa época, em vários países, a ênfase estava direcionada – repita-se – ao
ensino da Matemática teórica. Com a depressão pós-1930 e década de 40, retoma-
se a ênfase no ensino da Matemática Aplicada. No Brasil, na década de 30, avulta a
figura de Euclides Roxo, defensor das propostas de Klein e, consequentemente, do
ensino da Matemática com aplicações. Na época, Roxo era diretor do Colégio Pedro
II, no Rio de Janeiro, referência para as demais escolas brasileiras.
41
No final da década de 40 e até meados da década de 50, vários países
voltam a favorecer o ensino da Matemática Pura.
Com o fim da II Guerra Mundial, o mundo experimentou um surto de grandes
transformações, a que o Brasil não esteve alheio. Ubiratan D’Ambrosio comenta que
no pós-guerra, vê-se uma grande expansão do mercado consumidor e aprendeu-se,
na guerra, como produzir mais e a mais baixo custo, devido a eficientes métodos de
treinamento apoiados em cuidadosas pesquisas em aprendizagem. Na opinião de
muitos educadores, complementa, inicia-se uma deterioração no ensino da
Matemática e o fato é que se começou a notar, embora poucos tivessem a coragem
de tornar tão explícito, que a Matemática dos currículos escolares era
desinteressante, obsoleta e inútil (D’AMBROSIO, 1999).
Outro fato importante ocorreu no Reino Unido, com uma interpelação, em
especial entre os industriais, que apontava a incapacidade dos formados egressos
das escolas e universidades em utilizar a Matemática aprendida em seus cursos
para resolver os problemas do mundo real. Na melhor das hipóteses, eram capazes
de resolver problemas com a rotina que lhes era familiar a partir do ensino que
tinham recebido. No entanto, uma vez apresentadas situações não familiares, não
sabiam como proceder. Isso estimulou a solicitação de uma instrução matemática
voltada às Aplicações, de tal forma que os estudantes se tornariam capazes de
trabalhar com situações problemáticas e desconhecidas.
A criação da Modelagem Matemática como técnica educativa, segundo
Pollak, iniciou-se nos cursos de engenharia e espalhou-se para outras áreas nas
décadas seguintes.
Há indícios na literatura da Engenharia de que a expressão Modelagem
Matemática aparece antes de 1960 e, em Ciências Econômicas, seu uso remonta ao
início do século XX (BIEMBENGUT, 2005).
Por volta de 1950, um grupo de matemáticos composto na maioria por
franceses, que assumiu o pseudônimo Nicolas Bourbaki, retoma o trabalho de
Galois com as estruturas algébricas, os de Dedekind e Cantor, com a teoria dos
conjuntos, e os de Hilbert, focando a axiomática. O grupo Bourbaki teve como
principal objetivo reconstruir o todo da Matemática clássica e moderna numa ampla
42
base geral de forma a encerrá-lo em um estudo unificado. Tentando obter a
inteligibilidade da Matemática, apresentou-a sob nova organização, na qual a
estrutura, método axiomático e unidade eram essenciais (PIRES, 2006).
D’Ambrosio (1999) destaca que o movimento filosófico do pós-guerra – o
estruturalismo – se manifestava nos trabalhos do grupo Bourbaki, desencadeando o
Movimento da Matemática Moderna.
No Brasil esse movimento iniciou-se em 1956, com o Programa Brasileiro
Americano de Ajuda ao Ensino Elementar (PABAEE), que desencadeou desde
então uma série de ações. Vários grupos de estudo se formam nos Estados
brasileiros, tais como o GEEM, de S. Paulo, o GEPEM do Rio de Janeiro e o
GEMPA, do Rio Grande do Sul, responsáveis por congressos, publicações e cursos
de atualização de professores.
Embora o primeiro livro de Bourbaki esteja datado de 1939, a divulgação
mundial do estruturalismo matemático proposto pelo grupo inicia-se por volta de
1950, sendo mais marcante nas décadas de 60 e 70, quando surgem, em vários
países, grupos de estudo com o objetivo de modernizar o ensino da Matemática,
principalmente o fundamental e médio. As propostas estruturalistas de Jean Piaget
na teoria da aprendizagem e do grupo Bourbaki na Matemática se apoiavam
mutuamente, formando uma corrente que ficou conhecida como Matemática
Moderna. Embora anunciasse que pretendia restabelecer um enfoque teórico sobre
a Matemática a fim de renovar seu estudo na universidade – de acordo com a
"orientação bourbakista" – o objetivo último consistia em equipar os alunos com os
pré-requisitos necessários para lidar com a Matemática no contexto do mundo real,
que, de acordo com os reformadores da Matemática demandava conhecimento
profundo da visão teórica da Matemática. A insistência sobre a eventual utilidade da
Matemática enseja o entrelaçamento inicial da Matemática moderna com
profissionais que chamavam a atenção para a resolução de problemas do mundo
real (PIRES, 2006).
No entanto, os dois movimentos em breve divergiram, resultando mútua
oposição. Essa divergência foi ampliada pela expansão do ensino secundário e
superior a partir de finais dos anos 60. Tal expansão significava que muito mais
43
alunos – novos tipos de alunos – receberiam alguma forma de educação
matemática, porém não mais visando torná-los matemáticos profissionais, mas
apenas ensinar-lhes a Matemática que poderia ser utilizada fora da Matemática
propriamente dita. A aplicação da Matemática gradualmente se tornou tema
prioritário da Educação Matemática.
Como indicação dos movimentos reformistas da década de 60, fica claro que,
dos formados nas escolas e universidades, não se poderia esperar o uso da
Matemática para aplicações, uma vez que os ensinamentos recebidos tinham vindo
da Matemática teórica, que não lhes dera a habilidade para as aplicações e
estruturação de modelos.
Segundo Pollak (2007), os seminários de Oxford, iniciados em 1968, refletiam
bem a realidade a respeito da competência dos alunos em relação às Aplicações
Matemáticas. Nessa época, pessoas ligadas à indústria, privada ou estatal,
buscavam quem os ajudasse a resolver problemas relacionados à Física ou à
Matemática, para o que recorreram aos alunos formados em Oxford e seus
professores. Formada a equipe, por uma semana ficou reunida para solucionar
esses problemas. O resultado foi que apenas um terço dos problemas foi
solucionado completamente, outro terço chegou a soluções apenas parciais e o
último terço não apresentou nenhum tipo de solução. Esses resultados indicaram
que era preciso tomar providências para melhor capacitar os alunos.
Segundo D’Ambrosio (1999) inicia-se, em certos países (Austrália, Áustria,
Dinamarca, Reino Unido, Alemanha e Países Baixos), uma mudança no
desenvolvimento curricular, tanto pela produção de material instrucional quanto pela
prática docente. Outras correntes de oposição ao estruturalismo de Jean Piaget se
fazem notar. As críticas vindas de filósofos como Noam Chomski e de matemáticos
como Hans Freudenthal proporcionaram um importante debate, altamente
esclarecedor, na década de 70 que desde então, mais e mais países passam a
adotar posição semelhante, de modo que a ativa aplicação da Matemática, por meio
de modelos matemáticos e modelagem, vem abrindo caminho para o ensino e a
aprendizagem da Matemática.
44
É possível observar, ao longo da história da Educação Matemática, que as
Aplicações como esforço educativo sempre surtiram alguma influência. As defesas
tornaram-se mais diretas, o número de defensores aumenta e eles ganham mais e
mais força, organizando-se melhor nos anos 60. Traço comum das fases posteriores
desse desenvolvimento é terem sido estimuladas e sustentadas pela progressiva
criação de comunidades de educadores matemáticos que trabalharam sobre
questões de Aplicações e Modelagem na Educação Matemática.
Dentre os defensores das Aplicações e Modelagem cumpre destacar
inicialmente Hans Freudenthal e Henry Pollak, cujas considerações (ou parte delas)
coincidem com as de Klein.
2.2 As idéias de Felix Klein, do final do século XIX e início do século XX,
retomadas e adaptadas por Hans Freudenthal e Henry Pollak após a segunda
metade do século XX.
Freudenthal
7
considera que as idéias matemáticas deveriam estar ao alcance
não só dos futuros matemáticos, mas de qualquer interessado que algum dia
quisesse fazer uso dela.
Em 1968, Hans Freudenthal organizou uma conferência em que defendia a
inclusão das Aplicações e Modelagem no ensino da Matemática. O tema da
conferência era "Como ensinar matemática de modo a ser útil?
Publicou em seguida de seus trabalhos no Educational Studies in
Mathematics e no mesmo ano de 1968 foi nomeado presidente do ICMI, em sua
nova fase. A atuação de Freudenthal será significativa para consolidar as Aplicações
e Modelagem no ensino da Matemática.
Reconhecido internacionalmente como fundador da Educação Matemática
Realística, Freudenthal calcou-a na resolução de problemas reais, com significado, a
partir de experiências cotidianas, em lugar das regras abstratas que pouco tem a ver
7
Hans Freudenthal, nasceu em 1905 em Luckenwalde e faleceu em 13 de outubro de 1990 em Utrecht. Em
1946, tornou-se professor em Utrecht, ocupando uma cadeira para lecionar Matemática Pura e Aplicada e
Fundamentos da Matemática. Como matemático, contribuiu significativamente trabalhando com topologia,
geometria e teoria dos grupos.
45
com a realidade dos estudantes. Sua proposta é de uma abordagem da Matemática
que permita aos estudantes reinventá-la e ao professor atuar como explorador,
indicando tarefas educativas para esse fim. Foi essa forma de fazer matemática que
Freudenthal denominou Matemática Realistica. Em seu livro Mathematics as an
educational task (1973), postula que a Matemática é uma atividade humana que
consiste em organizar, relacionar, generalizar, provar e formalizar o mundo à nossa
volta. Para Freudenthal, a Matemática é uma atividade que constitui um corpo
organizado de conhecimentos, embora sua essência não sejam as estruturas
matemáticas, mas sim o processo que se constrói para chegar a essas estruturas.
Freudenthal foi determinante para que a educação holandesa não aderisse ao
Movimento da Matemática Moderna, acolhido em inúmeros países. Ao contrário,
optou por proporcionar aos estudantes um estudo da Matemática a partir da
descoberta e reinvenção.
Para ele, a Matemática é uma atividade e a melhor forma de aprender uma
atividade é executá-la. Os alunos deveriam aprender matemática “matematizando”
assuntos da realidade do dia a dia, o que vai além da atividade de pensar, tornando-
se um ato de refletir, de compreender a realidade e modificá-la. A matematização
propõe formular, discutir e desenvolver formas de entender os conteúdos
matemáticos. A exploração e resolução de problemas permitem atingir níveis cada
vez mais complexos de pensamento matemático até chegar à abstração numa etapa
adequada do desenvolvimento cognitivo, social e cultural. Como consequência
temos alunos interessados pela matemática propriamente dita, que criam o hábito de
pensar matematicamente perante qualquer situação quer pertença ao contexto
escolar ou a vida cotidiana.
Também Klein, em seus estudos, mostrou que os estudantes podem
desenvolver conhecimento matemático gradualmente, a partir de problemas práticos
bem escolhidos da vida diária, posição que Freudenthal reforçaria anos depois.
Também como Klein, Freudenthal defende a integração do ensino da
Matemática às demais ciências e afirma que pela exploração e resolução de
problemas é possível atingir níveis cada vez mais complexos de pensamento
matemático, chegando a abstração a uma etapa adequada de seu desenvolvimento
46
cognitivo, social e cultural. Uma das consequências é que os alunos tendem a
interessar-se automaticamente pela Matemática propriamente dita, adquirindo
hábitos de pensar matematicamente diante de situações diversas e extraescolares.
A posição de Klein e de Freudenthal, quanto ao modo de o professor expor
os assuntos é semelhante. Klein observa que cabe ao professor ser diplomático,
conhecer a psicologia dos alunos para captar seus interesses, apresentar os
conteúdos primeiro de forma intuitiva, que facilita a assimilação, e somente depois
partir para a abstração. Para Freudenthal os alunos não podem limitar-se ao
aprendizado das regras, mas precisam expandir sua significação e aplicá-las na vida
prática. Klein não concebe a Matemática, em se tratando de ensino, fora de suas
aplicações. Com isso, reconhece a necessidade de conceder real importância à
intuição, direcionando os métodos de estudo aos objetos reais que são conhecidos
pelos alunos. Klein lembra que essas tendências já eram ressaltadas pelo pedagogo
suíço Johann Heinrich Pestalozzi (1746-1827), seguidor das idéias de Rousseau
(1712-78), segundo as quais a aprendizagem está atrelada à curiosidade e ao
interesse da criança, que caminharia do concreto para o abstrato, da intuição ao
conceito, substituindo a tradição pela experimentação. São importantes os
conhecimentos históricos, segundo Klein porque mostram como foi lenta a formação
das idéias matemáticas, como foi confuso seu surgimento, muitas vezes como
procedimentos, e só depois de um longo desenvolvimento atingiram uma forma
rígida e cristalizada de exposição sistematizada.
As ideias de Klein que permearam o Primeiro Movimento para a
Modernização do Ensino da Matemática estão presentes nas considerações de
Freudenthal, que levaram a educação holandesa a não aderir ao Movimento da
Matemática Moderna, bem acolhido de início para ser depois criticado severamente.
Em 1971, Freudenthal fundou o IOWO – Instituut Ontwikkeling
Wiskundeonderwijs (Instituto para o Desenvolvimento da Educação Matemática),
atualmente chamado Freudenthal Institute (FI). O FI continua sendo referência para
a Educação Matemática, tanto na Holanda quanto em vários outros países.
As aplicações da Matemática gradualmente tornaram-se assunto prioritário
em Educação Matemática. Desde os anos 70, mais e mais países têm adotado esse
47
ponto de vista e feito das Aplicações e Modelagem Matemática um caminho para
ensinar e aprender Matemática, estimulando o estabelecimento de comunidades de
educadores matemáticos e as pesquisas em torno do tema.
No cenário internacional, os trabalhos desenvolvidos no IOWO demonstram a
possibilidade de projetos com tais perspectivas para o ensino de Matemática,
principalmente no que diz respeito ao desenvolvimento da competência crítica. No
trabalho do IOWO, um ponto crucial é a recusa de usar qualquer tipo de material
pré-estruturado e pronto, como o desenvolvido em conexão com o estruturalismo.
Em vez disso, o IOWO tenta criar situações que conduzam à matematização, isto é,
ao desenvolvimento das ideias matemáticas e conceitos (SKOVSMOSE, 2001).
De acordo com Niss et al (2007), podemos traçar um panorama do
desenvolvimento das Aplicações e Modelagem Matemática na Educação
Matemática articulando em três fases:
A primeira fase, que equivale à fase da defesa, ocorreu aproximadamente na
década 1965-1975. Se marco simbólico foi à conferência proferida por Freudenthal
em 1968, na qual advogava em prol da inclusão dos componentes relativos às
Aplicações e Modelagem no ensino de matemática.
A segunda fase, que pode ser denominada fase do desenvolvimento, ocorre
entre 1975 e 1990. Caracteriza-se principalmente pela evolução real de currículos e
materiais de vários níveis, de modo a abranger Aplicações e componentes de
Modelagem, bem como pela produção e cultivo de casos específicos de Aplicações
e Modelagem Matemática para uso em sala de aula.
Durante essa fase, houve tentativas de sistematizar e analisar, sob o ponto de
vista teórico, as argumentações para o uso das Aplicações e Modelagem
Matemática no ensino. Tentou-se ainda investigar teoricamente e historicamente a
relação entre as Aplicações, Modelagem e outros componentes da Educação
Matemática. Dessa forma, a perspectiva de investigações a respeito das Aplicações
e Modelagem começou a ganhar notoriedade.
Os programas dos Congressos Internacionais em Educação Matemática (o
ICMEs) refletiram bem as tendências que estavam se firmando, em especial no
48
ICME-3, realizado em Karlsruhe (Alemanha), em 1976. Nessa época, formou-se uma
comunidade internacional de desenvolvimento e investigação matemática a respeito
de Modelagem e Aplicações na Educação Matemática, em vários níveis. Em 1983
em Exeter (Reino Unido), foi realizada a primeira das International Conferences on
the Teaching of Mathematical Modelling and Aplication (as ICTMA). Todas essas
evoluções caracterizam a segunda fase.
Antes de chegar à terceira fase, consolidada após 1990, convém mencionar
outros pesquisadores com influência nessa área de estudos durante essa fase de
transição. Um desses pesquisadores é Henry Pollak, considerado um dos pioneiros
na área de Aplicações e Modelagem na Educação Matemática. Nos anos de 1970,
defendeu a integração de Aplicações e Modelagem Matemática no ensino. Era
capaz de fazê-lo com competência e credibilidade, em especial porque não
participava do sistema educacional em si, mas era membro de destaque dos
Laboratórios Bell.
O cenário educacional dos anos 60 foi moldado pelo Movimento da
Matemática Moderna, que teve por conseqüência em muitos países, insistir os
aspectos intramatemáticos. O empenho de Henry Pollak para Aplicações e
Modelagem foi particularmente visível no ICME-3, em 1976, quando proferiu a
palestra "A interação entre Matemática e outras disciplinas escolares". Ainda na
primeira ICTMA, Pollak teve posição ativa e preeminente como palestrante na
sessão ICTMA-3, em 1987.
Contudo, convém questionar: Qual é a situação das Aplicações e Modelagem
Matemática no ensino de hoje, trinta anos após a ICME-3 e vinte anos após a
ICTMA-3? Considera-se que a enorme influência de Henry Pollak tenha contribuído
para assegurar a posição das Aplicações e Modelagem nos currículos de muitos
países. Com justiça atribui-se a Pollak o desenvolvimento das Aplicações e
Modelagem Matemática na Educação Matemática, o que o torna um dos
responsáveis para que chegássemos à terceira fase, que passamos a comentar.
Embora haja contestação quanto à data, costuma-se contar a terceira fase a
partir de 1990. É a fase de maturação, à qual se acrescentaram estudos empíricos
de ensino e aprendizagem de Aplicação e Modelagem à ênfase teórica das fases
49
anteriores. Isso não vale dizer, entretanto, que sejam abundantes hoje as
investigações a respeito, mas o acervo de estudos cresce aos poucos, em boa parte
composto por trabalhos de pesquisadores mais jovens, atraídos por essa vertente
dos estudos matemáticos. É também nessa fase que a comunidade em torno da
ICTMA estabeleceu-se de forma orgânica, aprovada pela Comissão Internacional de
Instrução Matemática como Grupo de Estudo Filiado, em 2004.
De acordo com Niss, Blun e Galbraith, o
14
º ICMI Study realizado em 2007 é
considerado o marco da maturação das Aplicações e Modelagem como campo de
pesquisa na Educação Matemática. O conteúdo do 14º ICMI Study, a respeito das
"Aplicações e Modelagem em Educação Matemática", começou efetivamente em
2002, com o desenvolvimento do Documento de Discussão pelo Comitê de
Programa
8
. O teor desse documento é ressaltar a importância das relações entre a
Matemática e o mundo real e situar o estado contemporâneo do debate educacional,
assim como as pesquisas e desenvolvimentos nessa área.
As razões consideradas pelo ICMI são que as Aplicações e Modelagem têm
sido – e continuarão sendo - temas centrais na educação matemática. Quase todas
as questões relativas à aprendizagem e ao ensino da Matemática influenciam e são
influenciadas por relações entre a Matemática e alguns aspectos do mundo real. Ao
abordar a questão de como os indivíduos adquirem conhecimento matemático, é
inevitável tratar de sua relação com a realidade, especialmente a relevância da
aprendizagem situada, incluindo o problema da dependência da aprendizagem em
contextos específicos.
O objetivo do ICMI Study é proporcionar um fórum de debates que identifique
deficiências, bem como estimule as atividades de pesquisa e desenvolvimento, além
de proporcionar informações a respeito das investigações e práticas existentes
(BLUM et al, 2007).
Ao estudar essa fase de transição, notamos que Henry Pollak participa
ativamente também da terceira fase. Na conferência do 14º ICMI Study, considerado
o marco da fase de maturação do desenvolvimento das Aplicações e Modelagem
Matemática, a intervenção de Pollak na sessão plenária, se fez por meio de um
8
(publicado em Educational Studies in Mathematics, 51 (2002) 1 / 2, p. 149-171)
50
vídeo, uma vez que razões pessoais o impediram de comparecer. Sua importante
participação fez com que um capítulo dos anais do14º ICMI Study lhe fosse
dedicado como homenagem, capítulo em que estão transcritas suas ideias a
respeito das Aplicações e Modelagem Matemática.
Nesse evento, Pollak, demonstrando preocupação com a Educação
Matemática, fez o seguinte questionamento:
O que é uma completa Educação Matemática, isto é, quais são todas
as coisas que devem acontecer quando as crianças estão aprendendo
Matemática?
Para responder à pergunta, desenvolveu as seguintes considerações:
Os matemáticos podem, muitas vezes, argumentar que a importância e
beleza do assunto podem justificar o tempo despendido com ele. Mas
nem todos os alunos podem sentir o mesmo. Há alguns alunos,
acredito que muitos deles, que estão mais interessados na utilidade da
Matemática, do que em tornarem-se matemáticos profissionais. Sendo
assim, muitos alunos são perdidos ao longo do caminho.
Portanto, uma parte essencial da Educação Matemática deve servir
para esclarecer a respeito da forma de utilizar a Matemática
(14º ICMI
Study, p. 110).
Essas observações nos fazem lembrar questionamentos feitos por Klein, no
início do séc. XX, contidos em sua obra Matemática Elementar sob o Ponto de Vista
Avançado. Referindo-se a vários conteúdos matemáticos, em especial ao estudo de
funções, Klein pergunta:
De que parte de tudo isso devemos nos ocupar na escola? De todas
essas coisas, o que devem saber o professor e o aluno? (KLEIN,1924-
28, p. 305)
Também para responder à própria pergunta, argumenta:
Desejamos somente que o conceito geral de função de Euler, em sua
forma restrita ou na mais ampla, penetre como fermento em todo o
ensino médio, porém nunca por meio de definições abstratas, mas por
meio de exemplos elementares de que há abundância....e que chegue
ao aluno como algo vivo, que lhe pertence. É claro que se há de exigir
mais do professor, que seria conveniente, ao menos, que conheça os
elementos da Teoria das
51
Funções..... Desejo que entre tantos professores haja, ao menos, um
pequeno número que se ocupe do cultivo dessas matérias (KLEIN,1924-
28, p. 305-306)
Entendemos que Klein pretendia reunir exemplos do cotidiano do aluno,
exemplos práticos e de fácil assimilação. Também encontramos pontos comuns
entre Klein e Pollak, como a preocupação em transmitir ao aluno a utilidade da
Matemática, utilidade pela qual o ensino da Matemática se torna mais significativo e
compreensivo.
Pollak, em resposta à alegação de que os livros estão cheios de problemas, e
esse é o caminho natural da Matemática, considera que a contextualização na
realidade exterior é um modo de despertar o interesse dos alunos, mas a
Matemática, basicamente, formula problemas fora de seu âmbito e procura resolvê-
los conforme essa formulação. Explica que há um movimento para frente e para trás,
e todo esse processo começa com uma situação que estamos tentando
compreender matematicamente. Esse processo continua até chegarmos a uma
imagem clara da situação e a uma formulação que permita obter algumas respostas.
Todo esse processo – completa ele – é o que chamamos de Modelagem
Matemática.
Klein considera o método lógico e sistemático de difícil assimilação, já que
exige alto grau de abstração, e sugere uma forma de trabalho que denomina
“intuitivo e genético”. Esse método, para Klein, consiste em iniciar os estudos com
elementos conhecidos dos alunos e com eles prosseguir pouco a pouco na
construção do conhecimento.
Recomenda que, desde o princípio, os números sejam introduzidos
associados a exemplos concretos da vida do aluno: moedas, pesos, massas, etc.,
visto que é freqüentemente no quotidiano ter de responder à pergunta: Quanto vale
isso? E essa questão torna-se o eixo central em torno de que o ensino girar.
A preocupação de Klein em relação à Matemática Aplicada é marcante; em
sua obra, lê-se a cada pouco que os alunos não devem ficar somente no
aprendizado das regras, mas cumpre saber aplicá-las a tudo que possa ser útil na
vida prática. Não concebe a Matemática, em se tratando de ensino, fora de suas
aplicações.
52
Embora na época de Klein Modelagem e Aplicações Matemática não
fizessem parte do campo de estudos da Educação Matemática, nem tampouco
fossem usadas especificamente essas nomenclaturas, percebemos que o autor
defendia posições bastante semelhantes às que hoje tangem a defesa da
Modelagem e Aplicações Matemática.
Pollak também considera as Aplicações e a Modelagem processos
fundamentais para o ensino e aprendizagem da Matemática e expõe as etapas para
que o processo da Modelagem seja aplicado.
A primeira etapa consiste em identificar algo no mundo real que se queira
saber ou fazer, de modo a compreender o resultado no final da questão. Passa-se
então à segunda etapa, que relaciona objetos especiais dentro da questão
selecionada, objetos que pareçam importantes para o mundo real, identificando as
relações entre eles. É nessa etapa que são identificados os conceitos-chave da
situação do mundo real. Na terceira etapa, decide-se o que se vai ser mantido e o
que vai ser ignorado, sobre os objetos e suas inter-relações, já que não é possível
levar tudo em conta. O resultado dessas três etapas é uma versão idealizada de
algo que se procura descobrir. Uma vez obtida essa versão idealizada, cumpre
traduzi-la em termos matemáticos a fim de obter a formulação matemática dessa
questão. Isso é o que Pollak considera um modelo matemático.
Para Pollak, há ramos da Ciência em que buscar um modelo foi uma espécie
de quebra-cabeça durante séculos, a exemplo da Física, Química, alguns
segmentos da Engenharia e, mais recentemente, das Ciências Sociais. O grande
desafio para determinadas situações é tentar compreendê-las de maneira
quantitativa, a fim de apresentar sugestões para o futuro e tentar prevê-lo.
Muitas vezes, o sentimento do professor é que cumpre ensinar alguma
Matemática pura e deixar que outros a apliquem. Para Pollak, a grande dificuldade
dessa posição está no risco de frustrar os alunos. Ele não crê possível motivar os
alunos apenas com a beleza da Matemática, sem apresentar sua utilidade. Quando
um aluno pergunta:
'Por que tenho de aprender isso?” e ouve a resposta:
53
“Você precisa aprender isso para outro assunto, ou para um trabalho que
você pode ter..ou... Você pode precisar disso para ser um cidadão
inteligente...ou... Você pode precisar disso para progredir. Mas, agora,
você precisa porque vai fazer prova. Essa prova vai permitir-lhe entrar em
um bom colégio, faculdade e em seguida conseguir um bom trabalho,
tornar-se um cidadão inteligente e progredir" (POLLAK, 2007, p. 112).
Argumenta que essas justificativas são frágeis e que a gratificação pelo
aprendizado está sempre muito à frente.
Quanto à tecnologia, julga de extrema importância seu papel e acredita que
sua maior contribuição foi ter mudado a imagem e as práticas da Matemática
propriamente dita. Afirma que os matemáticos nunca admitiram a sua prática como
objeto, mas têm consciência de que os estudantes apreciam resultados e
desenvolvimentos interessantes, mas não necessariamente descobrir quão difícil foi
chegar àqueles resultados, para os quais a tecnologia muito tem contribuído.
Em relação ao trabalho do professor, a tarefa deve ir além de apenas
apresentar um problema formulado e pedir a resposta, ou apresentar um teorema e
solicitar sua prova. O trabalho do professor não pode deter-se aí, mas deve
apresentar uma situação e solicitar ao aluno que pesquise e tente descobrir o que
está acontecendo.
Quanto à pergunta:
Que aspectos da Matemática seria interessante que todos soubessem?,
Seu argumento é:
Todos têm de usar Matemática na vida cotidiana e todos têm de
compreender como a Matemática diz respeito ao resto do mundo em que
vivemos. A Modelagem pode tornar-se uma força unificadora e, se nos
propusermos a investir algum tempo nessa prática, ela poderá contribuir
muito para manter nossos alunos na escola por mais tempo, e, quanto
mais pudermos mantê-los, melhor será para a nossa sociedade (POLLAK,
2007, p.114).
54
Analisando as observações de Klein e Freudenthal presidentes em épocas
diversas do ICMI, constatamos que seguem os mesmos princípios em relação ao
ensino da Matemática: valorizam a metodologia de ensino que se serve dos
fenômenos da vida prática; defendem que o ensino da Matemática deve estar
integrado às demais ciências; que o vivo da matemática está nas aplicações e que
seu ensino deve ser calcado na resolução de problemas reais, com significado, a
partir de experiências cotidianas, em lugar de regras abstratas, longe da realidade
dos estudantes. A posição de Henry Pollak consolida as de Klein e Freudenthal.
Os pontos comuns entre as ideias desses personagens são primordiais para
reconhecermos a importância de Felix Klein no desencadeamento do processo que
culminará por reconhecer a Modelagem Matemática como uma metodologia para o
ensino da Matemática.
Traçou-se um perfil do desenvolvimento histórico do ensino da Matemática
para mostrar quantas foram as tentativas e como se alternaram com o passar do
tempo, sempre procurando minimizar os problemas que permeiam o ensino da
Matemática há mais de um século. Isso nos assegura, pelo menos, um ponto de
partida para compor uma estratégia que, esperamos, venha atender aos propósitos
da nossa pesquisa.
Nosso próximo passo será averiguar os principais trabalhos que abordam a
Modelagem Matemática e seus pontos mais relevantes.
55
CAPÍTULO III
Aplicação e Modelagem Matemática sob diferentes perspectivas
3.1 Tendências Atuais
À pergunta por que aprender Matemática oferece-se essencialmente a
resposta de que ela nos proporciona um meio de compreender o mundo que nos
rodeia, de lidar com fatos quotidianos, e de nos preparar para futuras profissões. E,
nessa perspectiva a relação dos indivíduos com a realidade é de fundamental
importância para absorver o conhecimento matemático.
Estudiosos defendem a integração do ensino da Matemática às demais
ciências; advogando que o vivo da Matemática está nas aplicações e que seu ensino
deve ser calcado na resolução de problemas reais, com significado a partir de
experiências cotidianas, em lugar de regras abstratas, longe da realidade dos
estudantes. É essa visão que permite consolidar as abordagens das Aplicações e da
Modelagem Matemática na Educação Matemática. Essa consolidação é
demonstrada pelo 14
o
ICMI Study, realizado em 2007, considerado marco da
maturação das Aplicações e Modelagem como campo de pesquisa na Educação
Matemática.
Nosso propósito nesse capítulo é apresentar aspectos relevantes de
pesquisas realizadas que tratam do tema Modelagem e Aplicações na
Educação Matemática.
No encontro realizado no 14
o
ICMI Study, em 2007, os trabalhos foram
subdivididos em temas que abordam as Aplicações e a Modelagem Matemática
visando aos vários aspectos sob os quais é possível tratar o assunto. Os temas
abordados foram: Modelagem e Epistemologia; Autenticidade e Metas; Modelagem
e Competências; Aplicações e Modelagem para Matemática; Modelagem e
Pedagogia; Implementação e Prática; Avaliações; Níveis Educacionais e Casos de
Aplicações e Modelos.
56
A importância e abrangência do evento nos ofereceram uma referência
segura do andamento das pesquisas sobre o tema em todo o mundo, importante
para a abordagem desta tese. No que segue explicitamos algumas idéias discutidas
no evento que consideramos fundamentais.
Como abertura do evento Niss, Blum e Galbraith (2007) discutiram o que é
essencial para essa direção de pesquisa em Educação Matemática, o papel
desempenhado pelas Aplicações e Modelagem no ensino. Como subsídio para o
enfrentamento da questão eles consideram duas categorias. A primeira referente a
"Aplicações e modelos para a aprendizagem da Matemática", e a segunda para
"aprender Matemática, a fim de desenvolver competência na Aplicação Matemática
e na construção de modelos matemáticos para áreas e fins basicamente
extramatemáticos”.
Essa dualidade, justificam, deve-se às duas orientações diferentes que têm a
aprendizagem matemática e as Aplicações e Modelagem, dependendo do objetivo e
meios, desempenhando formas diferentes em diferentes níveis educacionais e para
diferentes tipos de currículos.
O argumento para "Aplicações e modelos para a aprendizagem da
Matemática" concentra-se em fazer com que os alunos compreendam que a
Matemática está realmente sendo usada em situações fora da Matemática, por uma
série de razões e propósitos, contribuindo para gerar uma imagem rica da natureza
e do papel da Matemática. Dessa forma proporciona motivação para os alunos a se
engajarem no estudo da mesma.
Por outro lado, o argumento para "aprender Matemática a fim de desenvolver
competências na Aplicação Matemática e na construção de modelos para áreas e
fins que são basicamente extramatemático” concentra-se em capacitar os alunos
para usar a Matemática em situações fora dela própria. Também se considera
empregar Matemática por meio de modelos e Modelagem.
Esses pesquisadores discutem a afirmação polêmica de que estabelecer o
objetivo de promover capacidades para as Aplicações e a Modelagem não implica
necessariamente tratar delas - Aplicações e Modelagem - em sala de aula.
Argumentam que, de tempos em tempos, aflora entre os educadores, a tendência a
57
supor que, tendo o aluno aprendido Matemática teórica de forma adequada e
eficiente, ele saberá aplicá-la em outras áreas e contextos. Assim, de acordo com
esse ponto de vista, não há razão para despender tempo precioso do estudo da
Matemática para lidar com as Aplicações e Modelagem. À medida que a Matemática
torna-se relevante para outras áreas e disciplinas, os professores e os profissionais
dessas áreas devem dominar a Matemática suficientemente bem para atender as
solicitações referentes à Modelagem.
No entanto, concluem, existem hoje amplas provas da prática e da
investigação de que não há transferência automática: ter aprendido Matemática
puramente teórica, não habilita em usá-la em situações ainda não totalmente
matematizadas. Assim, se quisermos que os alunos tenham competência para
desenvolver Aplicações e Modelagem, cumpre incluir tais assuntos explicitamente
no currículo do ensino da Matemática. Para tanto caberá aos professores articular
situações e atividades que promovam o desenvolvimento da competência para as
Aplicações e Modelagem, juntamente com o desenvolvimento de outras
competências matemáticas. Finalmente, admitem, se quisermos que os professores
de Matemática saibam lidar com Modelos e Aplicações para um ensino eficiente e
bem-sucedido, é necessário dar-lhes oportunidade de desenvolver essa capacidade
em atividades de desenvolvimento profissional.
Outros temas de igual importância foram abordados em outros trabalhos.
Em Confrey (2007) encontra-se um panorama do tema “Modelagem e
Epistemologia”. Nessa perspectiva pode-se encontrar argumentos mais fortes a
favor da Modelagem, baseando-se nas vantagens que ela trará para o
desenvolvimento do aluno.
Na apresentação do panorama geral das discussões a respeito do tema
“Autenticidade e Metas” feitas por Galbraith (2007) foram mencionados dois
conceitos teóricos a respeito da Modelagem constantes na implementação
curricular:
I) Modelagem como veículo;
II) Modelagem como conteúdo.
58
Na Modelagem como veículo, são utilizados problemas do mundo real para
motivar e fornecer subsídios que levem a explorar determinados conteúdos
matemáticos. As necessidades do currículo matemático ditam a escolha dos
problemas a serem trabalhados com os alunos. Na Modelagem como conteúdo, o
objetivo é desenvolver a capacidade dos alunos de resolução de problemas
localizados no mundo externo, e em avaliar a qualidade de suas soluções.
Três grandes temas para motivaram reflexão dos participantes de nove
países:
I) Modelagem em diferentes níveis de ensino;
II) Dificuldades no processo de modelagem;
III) Seleção de tarefas.
Na Modelagem em diferentes níveis de ensino, tema (I) considerou-se que a
Modelagem Matemática é uma forma de minimizar a grande lacuna que separa a
realidade e a Matemática. Ela permite aos alunos utilizar experiências da vida
cotidiana para compreender Matemática, equivalendo a um atalho para
compreender o mundo real. A Modelagem Matemática é importante em todos os
níveis, uma vez que desenvolve o pensamento crítico e enseja que os cidadãos
tomem posição sobre a realidade que os circunda.
Em relação às dificuldades no processo de modelagem, tema (II) foram
apontados desafios como, por exemplo, o que é possível descobrir pela
manipulação de modelos e como evitar modelos estereotipados. Considerou-se
importante para isso desenvolver no aluno a capacidade de captar informações
relevantes e – por oposição – a capacidade de perceber a falta de dados. Dessa
forma, um modelo é considerado uma responsabilidade pessoal de representar uma
situação problema.
Na Seleção de tarefas, tema (III), considerou-se a questão da autenticidade
muito significativa, que é imprescindível que a tarefa tenha potencial. Considerou-se
que serão feitas frequentemente perguntas como: Será que vale a pena? Será que
realmente nos ajudará a alcançar nossos objetivos? No tema III foram levados em
consideração dois aspectos: a importância da utilização de modelos baseados na
59
experiência e, a motivação de olhar para o mundo ou para outras disciplinas e sentir-
se em condições de solucionar problemas apresentados.
No trabalho desenvolvido por Palm (2007) sobre Autenticidade e Metas, a
prioridade é valorizar a aprendizagem e as experiências localizadas fora da sala de
aula, incluindo o desenvolvimento da aplicação das competências. Para tanto, é
necessário selecionar problemas o que implica incluir simulações de situações da
vida real. Palm considera autêntico o problema em que a situação descrita (um
evento da vida real realmente ocorrido ou possível de ocorrer) é verídica e as
condições de solucionar a situação real são simuladas com fidelidade razoável no
cenário escolar. Ressalta que são necessárias provas empíricas do impacto positivo
dessas ações.
Ainda nesse mesmo tema devemos destacar que Jablonka (2007) considera
que diferentes modelos podem representar a mesma realidade, observando as
desigualdades que há nos países e entre eles. Na Educação Matemática, práticas
são recontextualizadas para fins de aculturação. Dessa forma, a seleção de
exemplos de Aplicações e Modelagem tem conteúdo político e, consequentemente,
os currículos têm implicações sociais. Isso significa que a identificação de um tronco
comum para Aplicações e Modelagem no ensino geral é problemática. Em função
dos contextos e dadas às diferenças culturais entre os alunos, os mesmos
problemas podem assumir relevâncias diferentes. Portanto, a questão das metas e
do autêntico (se é real, não imitou, não é falso ou adulterado) na Modelagem
Matemática é relevante quando estudantes e professores participam de uma
atividade significativa para eles próprios, ou para a sua comunidade (JABLONKA,
2007).
Outra visão sobre o tema Autenticidade e Metas é apresentada por Bonotto
(2007), em contraste com as abordagens de Palm e Jablonka (2007). Bonotto adota
a perspectiva de Modelagem como veículo, procurando modelos no contexto da vida
cotidiana para motivar os alunos. Nessa perspectiva, a vida cotidiana e a
Matemática formal não são vistas como duas entidades independentes e disjuntas,
mas como um processo gradual de crescimento no qual a Matemática formal ocupa
o primeiro plano, como extensão natural da experiência do estudante. Considera
meta quando um processo é considerado bem-sucedido e tarefas autênticas as que
60
fornecem meios para se introduzirem entre a Matemática e o mundo real
(BONOTTO, 2007).
Brian Greer e Lieven Verschaffel (2007) expõem um panorama geral das
pesquisas no tema Modelagem e Competências. E a partir daí consideram que a
Modelagem seja desenvolvida mediante um currículo coerente que permita o
reconhecimento prévio nos primeiros momentos para mais tarde, como papel crucial,
abordar o desenvolvimento das habilidades matemáticas. Eles argumentam que o
desenvolvimento de competências para Modelagem é demasiado complexo para ser
montado num modelo simples de etapas sequênciais. E que pela sua natureza, a
Modelagem exige especialização adaptativa e é tipicamente uma atividade social,
muitas vezes situa-se em contextos sociais e políticos. Para eles aprender com o
modelo deveria superar os aspectos meramente técnicos para tratar também de
outros, que permeiam a situação estudada.
Brian Greer e Lieven Verschaffel descrevem os níveis das atividades que
envolvem modelos, abrangendo desde modelos básicos de competências técnicas
até os filosóficos e éticos.
A competência para a Modelagem é caracterizada segundo três níveis de
atividade:
I) Modelagem implícita;
II) Modelagem explícita em que a atenção se fixa n
o processo de
Modelagem;
III) Modelagem crítica, em que se abordam análises críticas dos papéis da
Modelagem Matemática e Ciências e da sociedade (GREER e VERSCHAFFEL,
2007).
Para Usiskin (2007), muito do que é feito, mesmo no estágio elementar, pode
caracterizar-se como Modelagem, ainda que não reconhecido como tal. Isso é o que
caracteriza a Modelagem implícita. O núcleo do processo de Modelagem – a criação
de uma correspondência entre algum aspecto do mundo real e uma estrutura
matemática - pode ser aplicável, em princípio, para resolver os problemas mais
simples, que envolvem uma única operação.
61
Outra visão da competência matemática é apresentada por Blomhøj e Jensen
(2007). Para eles, competência é um componente da Modelagem. Enfatizam a
importância de desenvolver uma atitude crítica em relação a todas as partes do
processo de Modelagem.
Em relação ao tema Aplicações e Modelagem para a Matemática, Eric Muller
e Hugh Burkhardt (2007) observam que ensinamos e aprendemos Matemática para
desenvolver uma poderosa ferramenta de estratégias, conceitos e competências
para resolver os problemas do mundo real. Consideram que competência para
Modelagem é essencial para resolver problemas e a respeito desse assunto tem-se
concentrado muitos estudos. Tal como ocorre em outras atividades, esses estudos
apresentam fatores comuns, porém apresentam também particularidades.
Eric Muller e Hugh Burkhardt (2007) citam como exemplos:
• O modelo dinamarquês KOM
9
(KOM, 2002), que identifica competências de
dois tipos: Perguntando e respondendo a respeito da Matemática (que exige
raciocínio matemático); Lidar com a linguagem matemática (mediante a
representação dos símbolos e o formalismo).
• O Conselho Nacional de Professores de Matemática (NCTM, 2000) que
também identifica dois tipos de competências matemáticas: Conteúdo (envolvendo
operações, álgebra, geometria, mensuração, análise de dados e probabilidade); e
Processos (que envolve resolução de problemas, raciocínio e representação).
• O National Research Council (NRC, 2001) que identifica as vertentes da
proficiência Matemática, que são interligadas e interdependentes. São elas: a
9
A sigla KOM corresponde a Kompetencer Og Matematikaering, no original dinamarquês, e
significa Competência e Aprendizagem em Matemática.
O projeto dinamarquês KOM 2000-2002 nasceu sob um conjunto de orientações concisas,
porém complexas, do Ministério da Educação da Dinamarca e do Conselho Nacional para Ciências e
Educação Matemática. A principal missão do projeto, que é dirigido por Mogens Niss, era, partindo da
estaca zero, atacar os problemas e as questões mais relevantes da Educação Matemática
dinamarquesa em todos os níveis e tentar elaborar uma abordagem unificada visando lidar com
esses problema e questões, de maneira a incluir todas as áreas educacionais. No comitê do projeto,
decidiu-se começar partindo da seguinte pergunta: “O que significa dominar Matemática?” Por várias
razões, decidiu-se adotar uma abordagem baseada na competência. Essa decisão exigiu que
algumas definições fossem estabelecidas, uma vez que o termo não está bem definido no que diz
respeito à Educação Matemática (NISS, apud BORBA 2006, p.31-2).
62
compreensão conceitual, a fluência processual, a competência estratégica e o
raciocínio.
• Tomlinson (2004) e Smith (2004) valorizam a importância da Matemática
funcional para o conhecimento da ciência, tecnologia, engenharia, para o local de
trabalho, entre outras.
Segundo Eric Muller e Hugh Burkhardt (2007), essas análises preveem a
mesma gama de práticas matemáticas que, desenvolvidas em sala de aula, levarão
os alunos a aprender Matemática com compreensão e capacidade de usá-la. A
característica comum desses trabalhos é a visão ampla de "fazer Matemática".
Contudo, a maior parte dos programas escolares e a maioria dos professores tratam
apenas da gramática e sintaxe da linguagem matemática. Uma visão mais ampla
exige maior envolvimento sem limitar-se a uma sucessão de tópicos, capítulos e
fórmulas. As múltiplas conexões, essenciais para a sólida compreensão da
Matemática, não surgem naturalmente, mas requerem atividades especificamente
destinadas a desenvolvê-las. (MULLER e BURKHARDT, 2007).
Para esses autores modelos matemáticos de situações autênticas são
eficientes em virtude de oferecer a oportunidade de abordar a Matemática de modo
global. Dessa forma, alcançam resultados melhores se comparados aos obtidos
quando se trabalha com problemas artificiais, os que, em regra, constam dos livros
de texto. A maioria dos currículos apresenta aplicações ilustrativas, na qual a
Matemática pode ser útil. Para o aluno, não há dúvida alguma quanto à utilização da
Matemática. Em contrapartida, na Modelagem, o foco é a prática ou situação e,
nesse caso, é necessária uma melhor compreensão dos fatos abordados.
Normalmente, uma variedade de ferramentas matemáticas será útil para os
diferentes aspectos da análise da situação, o que constitui um dos objetivos da
Modelagem. É, em grande parte, um desafio para o aluno, escolher e utilizar
ferramentas adequadamente.
Consideram que qualquer que seja a abordagem, é grande sua importância
na aprendizagem da Matemática. Ambas fornecem ligações entre a Matemática e
situações práticas. No entanto, na Modelagem ativa, mais do que na aprendizagem
de modelos, o envolvimento é de toda a gama de competências matemáticas.
63
Assim, a Modelagem Matemática oferece condições de abranger conteúdo e
processo, a fim de produzir competência matemática. Outro papel complementar
desempenhado pela Modelagem Matemática para desenvolver a competência é
reforçar a motivação do estudante. Alunos confrontados com aplicações e modelos
atraentes vão, a partir da experiência direta, encontrar respostas para a questão
universal que preocupa professores de Matemática: «Onde é que eu vou usar isso?"
(MULLER e BURKHARDT, 2007)
No trabalho de Swan, Turner e Yoon (2007) são fornecidos exemplos a
respeito de formas de Modelagem, os quais incentivam o aluno a elaborar perguntas
e encontrar respostas, assim como promover sua utilização. Os autores destacam
que, em situações de Modelagem, os alunos desenvolvem conhecimentos
matemáticos por fazerem várias ligações, tanto dentro como fora da Matemática.
No trabalho apresentado por Antonius, Haines, Jensen e Niss (2007) são
discutidos o modelo de atividade necessário e o papel do professor no apoio à
aprendizagem de competências por meio da Modelagem Matemática e das
Aplicações.
Henn (2007), abordando o tema “Modelagem e Pedagogia”, aponta três
experiências básicas necessárias para que as aulas de Matemática transmitam
princípios gerais da Educação Matemática:
I - Uma primeira que foque de forma específica, a compreensão dos
fenômenos do mundo que nos rodeia, em que estamos envolvidos e que deve ser
respeitado. Nessa experiência, as contribuições da Matemática possibilitam a
ampliação de conhecimentos sobre o nosso mundo;
II - Uma segunda que foque o aprendizado e o entendimento matemático das
questões representadas na forma de linguagem, símbolos, imagens e fórmulas,
como criações intelectuais que representam situações encontradas no mundo;
III - Uma terceira experiência em que se devem abordar as aptidões
necessárias para a análise das tarefas que estão além matemática (WINTER, 2004
apud HENN, 2007).
64
As considerações de Henn são que a Matemática tem um potencial
inesgotável de modelos matemáticos, os quais nos permitem compreender melhor o
mundo que nos rodeia. Contudo, como regra, a realidade no ensino orientado para
Aplicações, revela grande limitação, embora de longa data, um acordo estabeleça a
importância da criação de relações entre situações do mundo real e o ensino da
Matemática. Muitos problemas tratados como “reais” no ensino são apenas
problemas "disfarçados" e não representam uma situação verdadeira. Esses
problemas visão levar os alunos a “descobrir” algum algoritmo e, imediatamente,
retornam à condição anterior. A Modelagem - envolvendo a transição da realidade
para a Matemática e sua análise, bem como a transferência dos resultados de volta
para a situação real - raramente é discutida a sério e a justificativa para tal é que os
alunos não estão sensibilizados para uma argumentação adequada (HENN,2007).
Henn sustenta ainda que hoje em especial devido à disponibilidade dos
computadores, a tecnologia contribui de modo crucial no processo de ensino-
aprendizagem. Desenvolve papel importante nas três experiências básicas que
apresentem os princípios gerais da Educação Matemática. O computador constitui
ferramenta poderosa para ajudar na modelagem e simulação, o que o inclui com
destaque na experiência I. Além disso, pode ele influenciar positivamente na
geração adequada dos conceitos básicos da Matemática, por meio de dinâmicas de
visualização fator que contribui para a experiência II. Finalmente, o computador
promove um trabalho experimental heurístico na resolução de problemas,
contribuindo assim para a experiência III.
As recentes experiências com o uso de computadores no ensino da
Matemática indicam que é positiva sua influência no aprendizado de resolução de
problemas, na formação de conceitos, na matematização dos problemas e na
obtenção de provas.
Dentre os trabalhos apresentados discutindo esse tema, são citados o de
Stephan Hussmann (2007), que desenvolve um conceito de tecnologia com base em
regime aberto de aprendizagem e o de Djordje Kadijevich (2007), que discute
normas para o uso do computador com base na Modelagem Matemática.
65
O ponto de vista de Kadijevich é que, apesar do inquestionável valor
educativo, a Modelagem Matemática tem desempenhado papel marginal na
Educação Matemática. O computador representa um eficiente instrumento para
Aplicações e Modelagem, contudo embora disponíveis e a alcance da mão,
raramente é utilizado pelos professores de Matemática em suas práticas
educacionais, provavelmente por falta de conhecimento ou habilidade para lidar com
essa ferramenta. Tudo indica que a maioria dos educadores da área não se dá conta
do potencial do computador quando usado em Modelagem Matemática, razão por
que o maior objetivo da Modelagem Matemática na educação não seja atingido.
Kadijevich questiona remediar essa situação. Argumenta que, em primeiro
lugar, existe uma tendência para padronizar a tecnologia baseada na Educação
Matemática. Em segundo lugar, os cursos que aplicam a Modelagem, no ensino
médio ou superior, diferem de instituição para instituição. É necessário, portanto,
definir normas adequadas para o uso do computador, ao trabalhar com Modelagem
Matemática. Dessa forma, garante-se a sua correta utilização e, por conseqüência,
melhor coordenação entre as diferentes perspectivas da Modelagem Matemática.
As relações entre o mundo real e a Matemática são particularmente
relevantes no âmbito da atual OCDE (Organização para a Cooperação Econômica e
Desenvolvimento), projeto PISA. O que está sendo testado no Programa de
Avaliação Internacional de Estudantes (PISA) é a capacidade do indivíduo de
identificar e compreender o papel que a Matemática desempenha no mundo, de
forma bem fundamentada, e de usar e envolver-se em Matemática de modo a
satisfazer as necessidades de um cidadão como ser construtivo, preocupado e
reflexivo. Isso significa que a ênfase no PISA é a utilização do conhecimento
matemático em uma multiplicidade de situações e contextos.
Skovsmose (2001) também é partidário de que a Educação Matemática deva
ir além, atuando de forma a desenvolver no educando a visão crítica da realidade.
Nesse sentido, considera necessário intensificar a interação entre Educação
Matemática e Educação Crítica. Tal interação procura conciliar a necessidade de
socialização dos estudantes de Educação Matemática em nossa sociedade
tecnológica sem destruir a atitude crítica que precisam cultivar em relação a essa
sociedade.
66
Skovsmose recomenda alguns critérios de seleção do problema a trabalhar a
fim de chegar à Educação Crítica, forma de Educação Matemática que defende. Eis
os critérios recomendados:
• Que os alunos percebam a importância do problema, isto é, o problema
deve ter relevância subjetiva para eles. Deve estar relacionado a situações ligadas
às suas experiências pessoais;
• Que o problema esteja relacionado a processos importantes na sociedade;
• Que de alguma maneira, o engajamento dos alunos na situação problema
e no processo de resolução sirva de base para um engajamento político e social
(SKOVSMOSE, 2001, p. 34).
Em relação à construção de modelos argumenta que não basta entender a
construção matemática do modelo para desenvolver maior atitude crítica em relação
a ele. Cumpre conhecer seus pressupostos e estar apto a fazer uma leitura das
idéias relevantes na/para a execução do modelo.
Considera importante que o processo educacional seja entendido como
diálogo. Na elaboração de um currículo crítico, as questões a ele relacionadas
precisam dizer respeito à aplicabilidade do assunto e aos interesses e pressupostos
que permeiam esses assuntos, além das possíveis funções sociais que tais
assuntos possam ter e suas limitações.
Skovsmose distingue três tipos de conhecer em direção aos quais é possível
orientar a Educação Matemática:
• Conhecer matemático: refere-se à competência normalmente entendida
como habilidades matemáticas, incluindo as competências na reprodução de
teoremas e provas, bem como o domínio de uma variedade de algoritmos;
• Conhecer tecnológico: refere-se às habilidades em aplicar a Matemática
e às competências na construção de modelos. A ênfase na competência do
conhecer tecnológico decorre da tendência dirigida às Aplicações na Educação
67
Matemática. A fim de se poder aplicar Matemática, mais do que Matemática pura,
competência extra que caracteriza a competência tecnológica.
• Conhecer reflexivo: deve ser interpretado como um referencial teórico
mais conceitual, que permite discutir a natureza dos modelos e o critério usado em
sua construção, aplicação e avaliação.
Conclui que a tarefa epistemológica consiste em trazer para dentro de uma
teoria educacional uma teoria epistemológica que integre uma análise da maneira
dialógica de produção do conhecimento com outra da complexidade do objeto do
conhecimento reflexivo. Em paralelo, materiais abertos e “libertadores”
10
de ensino-
aprendizagem têm de ser desenvolvidos a fim de reunir o máximo possível de
experiência educacional guiando o desenvolvimento da teoria.
3.2. O posicionamento das pesquisas brasileiras
As pesquisas realizadas no Brasil sobre Modelagem e Aplicações têm seu
percurso marcado por vários trabalhos. Um mapeamento das dissertações e teses
concluídas até 2005 foi realizado por Silveira (2007) no qual ele expõe os principais
focos de pesquisa no tema no Brasil. Ele aponta que o primeiro relatório de
mestrado feito no país foi em 1976, com o título “Modelos na Aprendizagem da
Matemática” e foi elaborado por Celso Braga Wilmer sob a orientação de Aristides
Barreto, na PUC-RJ. Nesse trabalho não se abordava a ação “modelagem”, mas o
produto desta ação: o modelo matemático. Segundo Fiorentini (1996, apud Silveira
2007), a transição entre o uso da expressão “modelo matemático” e “modelagem
matemática” em relatórios finais de cursos de mestrado e doutorado com viés
educacional ocorreu em 1986, no trabalho de Maria Cândida Muller, com o trabalho
•
10
Materiais abertos e libertadores: Material de ensino-aprendizagem que procura conformar-
se ao argumento social de democratização. Esse material tem as seguintes características:
liga-se a um Modelo Matemático real, e a atividades sociais importantes, desenvolve um
entendimento do conteúdo matemático do modelo, embora sua a meta no conhecimento
técnico mas desenvolver um insight sobre hipóteses integradas ao modelo, ensejando maior
compreensão dos processos na sociedade (SKOVSMOSE, 2001, p. 43)
68
“Modelos matemáticos no ensino da Matemática”, sob a orientação de Lafayete de
Morais, na UNICAMP.
No Brasil, muitos esforços têm sido despendidos em pesquisas relacionadas
à Modelagem Matemática. Historicamente, a utilização ou a criação de modelos
matemáticos visando o ensino começou a ser pesquisada por alunos de cursos de
pós-graduação stricto sensu, a partir de meados da década de 1970. Esse
movimento tem-se destacado no ensino brasileiro pelos trabalhos executados ao
longo das últimas décadas por estudiosos importantes, a começar por Ubiratan
D’Ambrosio, representante brasileiro na comunidade internacional de Educação
Matemática.
Outro pesquisador é Rodney Carlos Bassanezi, grande propagador da
Modelagem Matemática junto aos cursos e projetos na UNICAMP e em outras
Universidades. Marcelo de Carvalho Borba também se destaca como pesquisador e
coordena o Grupo de Pesquisa em Informática, Outras Mídias e Educação
Matemática (GPIMEM) na UNESP, campus de Rio Claro. Destacam-se também
Jonei Cerqueira Barbosa (UEFS); Ademir Donizeti Caldeira (UFSC) e Jussara de
Loiola Araújo (UFMG), que coordenam o Grupo de Trabalho de Modelagem
Matemática, organizado no âmbito da Sociedade Brasileira em Educação
Matemática (SBEM) em 2001. A meta do Grupo é favorecer o debate e a
colaboração dos pesquisadores brasileiros que realizam investigações sobre
Modelagem Matemática na perspectiva da Educação Matemática, e articular o
desenvolvimento dessa frente de pesquisa no país. Maria Salett Biembengut
também é menção obrigatória pela criação (outubro de 2006) do Centro de
Referência de Modelagem Matemática no Ensino – CREMM, o qual conta com a
colaboração do pesquisador Nelson Hein. Esse Centro iniciou-se com um número
pequeno de produções acadêmicas, objetivando tornar-se um Centro de Estudo e
Pesquisa integrado a outros grupos de pesquisa na área, a fim de promover ações
que contribuam para a Educação Matemática.
O desencadeamento das pesquisas realizadas em dissertações de mestrado
e teses de doutorado, seus orientadores e seus respectivos orientados, é fornecido
pelo trabalho de Silveira (2007). Nele há uma série de organogramas que
69
possibilitam ao leitor uma visão geral da evolução das pesquisas. Aos organogramas
de Silveira inserimos outros trabalhos que foram desenvolvidos posteriormente até o
início de 2009, contudo não fazemos a análise destes trabalhos, pois foge ao
propósito desta tese.
No primeiro organograma destacam-se – Ubiratan D’Ambrosio e Rodney
Carlos Bassanezi. São dois doutores em Matemática Pura e Aplicada, e suas
contribuições para o desenvolvimento da Modelagem na Educação Matemática são
inquestionáveis, estando ambos entre os principais precursores dessa tendência.
11
Organograma 1: Orientações a partir de Ubiratan D’Ambrosio
Fonte: Silveira (2007) com inserções da autora de trabalhos realizados
após 2005.
11
Em todos os organogramas, as células que possuem texto em negrito e as linhas laterais mais destacadas
referem-se às teses, enquanto as que possuem texto com formatação comum referem-se às dissertações, Silveira
(2007).
As inserções são os trabalhos realizados a partir de 2006, seguindo o mesmo padrão de Silveira (2007),
destacado com diferença nas cores.
70
Organograma 2: Orientações a partir de Aristides Camargos Barreto
Fonte: Silveira (2007).
Organograma 3: Orientações a partir de João Frederico da C. A. Meyer.
Fonte: Silveira (2007) com inserções da autora de trabalhos realizados após 2005.
Organograma 4: Orientações a partir de Márcia Regina F. de Brito.
Destaca-se a orientação de Dionísio Burak, o primeiro pesquisador a desenvolver o
mestrado e doutorado em Modelagem Matemática.
71
Fonte: Silveira (2007) com inserções da autora de trabalhos realizados após 2005.
Organograma 5: Orientações a partir de Eduardo Sebastiani Ferreira.
Fonte: Silveira (2007)
Organograma 6: Orientações a partir de Luiz Roberto Dante
72
Fonte: Silveira (2007)
Organograma 7: Orientações a partir de Edson Pacheco Paladini.
Fonte: Silveira (2007) com inserções da autora de trabalhos realizados após 2005.
Organograma 8: Orientações a partir de Maria L. L. Wodewotzki.
Fonte: Silveira (2007) com inserções da autora de trabalhos realizados após 2005.
Organograma 9: Orientações a partir de Mirian Buss Gonçalves.
73
Destaca-se nesse organograma a grande contribuição de uma de suas
orientadas – Lourdes Maria Werle de Almeida.
Fonte: Silveira (2007) com inserções da autora de trabalhos realizados após 2005.
Organograma 10: Orientações a partir de Francisco Antonio Pereira
Fialho.
Fonte: Silveira (2007)
Organograma 11: Orientações a partir de Marcelo de Carvalho Borba
Fonte: Silveira (2007) com inserções da autora de trabalhos realizados após 2005.
74
Organograma 12: Orientações a partir de Adilson de Oliveira do Espírito
Santo.
Principal responsável por um grupo de pesquisas em Modelagem no Pará.
Fonte: Silveira (2007) com inserções da autora de trabalhos realizados após
2005.
Organograma 13: Orientações a partir de Marilaine de Fraga Santana
Fonte: Complementação da autora.
75
Organograma 14: Orientações a partir Oswaldo Alonso Rays
Fonte: Complementação da autora.
O número de pesquisas realizadas aponta ser grande o interesse pelo
assunto, o que nos faz considerar efetiva a propagação deste tema. Faz-nos
considerar relevante apresentar parte dos trabalhos desenvolvidos por alguns
pesquisadores, por estar patente suas participações especiais em pesquisas que
envolvem o tema.
3.2.1 Ubiratan D’Ambrosio
Um dos expoentes de maior relevo na Educação Matemática é Ubiratan
D’Ambrosio, um dos expoentes da Educação Matemática. D'Ambrosio, professor
emérito de matemática na Unicamp; professor credenciado no Programa de Pós-
Graduação da Faculdade de Educação da USP; professor do Programa de Pós-
Graduação em Educação Matemática da UNESP, professor do Programa de Pós-
Graduação da PUC-SP. D’Ambrosio ainda é Presidente do International Study
Group on Ethnomathematics, membro do Conselho Diretor do Institute for
Information Technology in Education, da UNESCO, e do Conselho da Pugwash
Conferences on Science and World Affairs. Em 2001, recebeu a Medalha Kenneth
O. May, da International Commission of History of Mathematics, e, em 2005, a
Medalha Felix Klein, outorgada pela International Commission of Mathematical
76
Instruction. Criador da Etnomatemática entre nós, é também incentivador estrênuo
da germinação das sementes da Modelagem Matemática plantadas no Brasil.
Entre 1970 e 1980, promoveu cursos e coordenou projetos na Universidade
de Campinas (SP) – UNICAMP. Utilizava modelos matemáticos como estratégia de
ensino em disciplinas do curso de Licenciatura em Matemática e em programas de
pós-graduação. Suas considerações em muito ultrapassam a esfera das estratégias
e das técnicas, levando-nos a considerar que - independentemente da técnica ou
estratégia que possamos eleger – persistem imprescindíveis as reflexões, as quais
têm de subjazer a qualquer atitude, principalmente as relacionadas à educação.
Na defesa da utilização da Modelagem como estratégia, D’Ambrosio (2001)
observa que as consequências e fatores que envolvem as ciências e os avanços
científicos do mundo atual indicam que é insustentável a visão mecânica do
Universo. Novas visões, ancoradas em uma variedade de culturas, são necessárias
para contemplar o futuro. Importa transformar radicalmente os atuais modelos de
desenvolvimento a fim de eliminar a pobreza, a ignorância, a corrida armamentista,
promovendo melhor distribuição de bens, reduzindo o desperdício, propiciando um
estilo de vida apoiado por sistemas educacionais inovadores.
A discussão de D’Ambrosio remete-nos às de Klein, também direcionadas a
uma visão mais abrangente das ciências. Klein, em seu tempo, considerava que o
ensino da Matemática acompanhava um processo de concepção particularista, mas
defendia que seria bem mais proveitoso envolve-la com outras áreas da ciência.
Dessa forma, o processo de ensino mudaria de foco e abandonaria a
compartimentalização, passando a conceber a ciência matemática em sua
globalidade, ligando-a às demais ciências. Klein pronunciava ao que hoje chamamos
de interdisciplinaridade, contudo, suas observações não incluem a condução para
pensamento crítico, diferentemente de D’Ambrosio.
O educador matemático brasileiro não considera possível explicar, conhecer,
entender, manejar, lidar com a realidade, fora do contexto holístico, sob pena de
formar visões parciais e incompletas da realidade. O caminho que aponta é o da
Ética da Diversidade, mais ampla que a “ética da ciência” ou a “ética da tecnologia”.
Essa ética que conduz uma sociedade científica e tecnológica consiste no exercício
77
permanente de uma crítica que examina as limitações e consequências da própria
ciência e tecnologia, assim como suas implicações sociais e ambientais.
A discussão crítica e o esforço de explicar, entender e manejar parte da
realidade para atingir o global forma um elo entre a Etnomatemática e a Modelagem
Matemática.
D’Ambrosio (1986) define Modelagem Matemática como a dinâmica que
reflete sobre a realidade e da qual resulta uma ação planejada, consciente. Isso se
processa pela construção de modelos com os quais o indivíduo opera, aplicando a
sua experiência, conhecimento acumulado e recursos da natureza. O modelo seria o
ponto de ligação entre as informações captadas pelo indivíduo e sua ação sobre a
realidade. Criado como um instrumento de auxilio à compreensão da realidade
mediante a reflexão favorece, sobretudo em criar condições para que o homem
analise a realidade.
3.2.2 Rodney Carlos Bassanezi.
Para Bassanezi (2004), a Modelagem Matemática é a arte de transformar
problemas da realidade em problemas matemáticos e resolvê-los interpretando suas
soluções na linguagem do mundo real. Para ele, a modelagem pressupõe
multidisciplinaridade, indo ao encontro das novas tendências que apontam para a
remoção de fronteiras entre as diversas áreas de pesquisa.
Convém ainda uma vez destacar aqui a visão de Klein, testemunha de uma
época em que o ensino tinha por base uma concepção particularista da ciência e
tratava de decompor todo o seu campo em uma série de regiões bem delimitadas,
cada qual evitando ao máximo usar recursos de outras, o que cristalizava cada
região em um corpo isolado. Contudo, na opinião de Klein, melhor direção se daria
ao ensino se o processo fizesse confluir as diferentes regiões da ciência e seus
recursos inumeráveis a uma meta comum, facultando compreender
simultaneamente várias dessas regiões. O processo, desse modo, rejeitava a
78
compartimentalização e assumiria uma concepção que vê a ciência matemática em
sua totalidade (KLEIN, 1924-28).
Bassanezi chama de modelo matemático o conjunto de símbolos e relações
matemáticas que de alguma forma representam o objeto estudado. Acrescenta que
a importância do modelo consiste na concisão da linguagem, apta a expressar
nossas ideias com clareza, sem ambiguidades, proporcionando um enorme arsenal
de resultados que permita usar métodos computacionais para calcular suas soluções
numéricas.
No que tange ao ensino, considera que privilegiar um ensino voltado aos
interesses e necessidades da comunidade demanda levar em conta o aluno como
participante especialmente ativo do desenvolvimento de cada conteúdo e do curso.
É inegável que as escolas, em especial as universidades, oferecem um ensino que
ainda funciona no sistema de autotransmissão, preocupado com a aprovação em
exames. Contudo, principalmente no que se refere o ensino de Matemática, a
ênfase, na maioria das instituições tem ficado com o produto, em detrimento do
processo, o que implica a má qualidade do primeiro.
Em seus vários aspectos a Modelagem Matemática, para Bassanezi, é um
processo que alia teoria e prática e motiva seu usuário quer na procura do
entendimento da realidade que o cerca, quer na busca de meios para agir sobre ela
e transformá-la. E, nesse sentido, é um método científico que prepara o indivíduo a
assumir seu papel de cidadão. No setor educacional, a aprendizagem realizada por
meio da Modelagem facilita a combinação dos aspectos lúdicos da Matemática com
seu potencial de aplicações. Com esse material, por fim, o estudante vislumbra
alternativas no direcionamento de suas aptidões ou formação acadêmica.
No processo evolutivo da Educação Matemática, a inclusão de aspectos de
Aplicações, resolução de problemas e Modelagem vem sendo defendida por várias
pessoas envolvidas com o ensino da Matemática. Isso nos leva a considerar que a
disciplina precisa ser ensinada de modo matematicamente significativo, avaliando as
próprias realidades do sistema educacional (BASSANEZI, 2004).
Como argumentos favoráveis à inclusão dos aspectos citados ele indica:
79
• O desenvolvimento da capacidade em geral, e das atitudes dos
estudantes, tornando-os explorativos, criativos e habilidosos na resolução de
problemas;
• A preparação dos estudantes para a vida real como cidadãos atuantes na
sociedade, competentes em examinar e formar juízos próprios, reconhecer e
entender exemplos representativos de aplicações de conceitos matemáticos;
• A preparação do estudante para utilizar a Matemática como ferramenta que
resolva problemas em diferentes situações e áreas;
• O fornecimento de um rico arsenal que faça o aluno entender e interpretar
a própria Matemática em todas as suas facetas;
• A capacidade de levar o aluno a compreender melhor os argumentos
matemáticos, guardar os conceitos e os resultados e valorizar a própria Matemática;
• A adequação dessa metodologia alternativa às diversas realidades
socioculturais.
Entre os obstáculos constados na aplicação em cursos regulares, aponta:
• A demora que a Modelagem impõe ao processo, sério impedimento para
cumprir programas e respeitar prazos;
• A hesitação de alguns professores quanto a pertencerem ao ensino da
Matemática as Aplicações e conexões;
• A novidade que constitui a Modelagem ao ensino tradicional, provável fator
de confusão ou apatia entre os alunos durante as aulas;
• O risco de o tema escolhido não ser motivador;
• A insegurança de muitos professores diante de uma etapa para a qual não
se sentem habilitados (BASSANEZI, 2004, p. 37).
Sob o ponto de vista desse pesquisador, a Modelagem Matemática utilizada
como estratégia de ensino-aprendizagem é um dos caminhos a seguir para tornar
qualquer curso de Matemática – independente do nível - mais atraente e agradável.
80
Segundo ele uma modelagem eficiente permite prever, decidir, explicar, entender,
enfim, participar do mundo real com capacidade de influenciar suas mudanças. A
escolha do tema, por sua vez, deve contar com a participação dos alunos, sem
imposição do professor, e o conjunto de pré-requisitos para seu desenvolvimento
orienta o caminho a seguir no processo de ensino por meio da Modelagem.
3.2.3 Marcelo de Carvalho Borba
O trabalho do pesquisador Marcelo Borba é destacado pela formação de
grupos de pesquisa em Matemática Aplicada, e Modelagem Matemática. Ele
coordena o GPIMEM: Grupo de Pesquisa em informática, outras mídias e Educação
Matemática, no IGCE, UNESP, campus de Rio Claro.
Borba crê que nas pesquisas do GPIMEM as perguntas e metodologias
surgem de forma integrada sem ser possível a detecção de uma ordem cronológica.
Há, entretanto, uma busca pela coerência ao privilegiar a noção de conhecimento
baseada na compreensão. As perguntas e os métodos — baseados em filmagem,
entrevistas gravadas, experimentos de ensino, em que o pensamento dos
estudantes é modelado por pesquisadores que agem como “professores
particulares” — se harmonizam e interagem, permitindo que se façam pesquisas de
cunho marcadamente epistemológico e outras de cunho tipicamente pedagógico.
Assim, são realizados experimentos de ensino nos quais é possível se pensar como
o conhecimento é produzido quando diferentes mídias são utilizadas. Em tais
pesquisas, as propostas pedagógicas, que são desenvolvidas para esses
experimentos e/ou para a sala de aula, são postas também como objeto de
investigação e são reformuladas de forma constante.
O pesquisador considera que nesse momento em que os computadores ficam
cada vez mais presentes em todos os domínios da atividade humana, como artefato
cultural e como técnica, é fundamental que também estejam presentes nas
atividades escolares. A alfabetização informática precisa ser considerada como algo
tão importante quanto à alfabetização na língua materna, e em Matemática. É
81
importante a escolha de propostas pedagógicas que enfatizem a experimentação,
visualização, simulação, comunicação eletrônica e problemas abertos, considerando
que essas propostas estejam em ressonância e em sinergia com a informática.
Borba ressalta que, contudo, há outros enfoques que possam possuir essa sinergia.
Ele ainda avalia que a entrada da mídia informática na escola não é a
salvação dos problemas pedagógicos, e também sua chegada não paralisa o debate
sobre propostas pedagógicas. Entende que a ênfase que se tem dado em
documentos como PCN, em interdisciplinaridade e problemas abertos, esteja em
harmonia com a mídia informática, em particular se o acesso à Internet for
incrementado rapidamente.
Borba (1996) ainda ressalta que a questão central para a entrada das novas
mídias na escola está relacionada com o professor. Admite haver sinais evidentes,
tanto na educação básica quanto na própria educação em nível universitário, que, se
o professor não tiver espaço para refletir sobre as mudanças que acarretam a
presença da informática nos coletivos pensantes, eles tenderão a não utilizar essas
mídias, ou a utilizá-las de maneira superficial. Borba considera que para que o
professor, em todos os níveis, aprenda a conviver com as incertezas trazidas por
uma mídia que tem características quantitativas e qualitativas novas em relação à
memória, um amplo trabalho de reflexão coletiva tem que ser desenvolvido.
Muitos são os artigos publicados por Borba e pelos integrantes do grupo cujo
tema central é a Modelagem. O GPIMEM conserva em arquivos os trabalhos
desenvolvidos pelos alunos do curso de Ciências Biológicas, ministrado por ele entre
de 1993 a 2002.
A partir de cooperação científica, Borba desenvolveu investigações conjuntas
com Skovsmose, no âmbito do GPIMEM, sobre Modelagem, informática e aspectos
políticos da Educação Matemática.
O GPIMEM tem desenvolvido estudos sobre o uso das diversas Tecnologias
da Informação e Comunicação (TIC) em Educação Matemática e, há mais de quinze
anos, pesquisa sobre a utilização da Modelagem compreendida como estratégia
pedagógica, com enfoque na relação entre as TICs e a Modelagem. O principal meio
de estudo tem sido a elaboração de projetos de Modelagem desenvolvidos por
82
alunos. Em 2005, sob a coordenação de Borba, foram desenvolvidas no GPIMEM
pesquisas visando implantar um centro virtual de modelagem, o CVM, com o
propósito de oferecer suporte aos professores que pretendessem adotar a
Modelagem em sala de aula (BORBA, 2006). Atualmente esse Centro está em
plena atividade sob a coordenação de Borba e de Franchi.
O Centro Virtual de Modelagem
O CVM - Centro Virtual de Modelagem é um ambiente online que possibilita
troca de informações e experiências a partir da participação de professores e
pesquisadores, interessados em Modelagem Matemática como estratégia
pedagógica. O CVM não é considerado como um curso, devido sua dinâmica ser
diferenciada. O CVM é uma comunidade que oferece interações assíncronas
(fóruns, hipertextos, etc) e também interações síncronas (chats), proporcionando
material de pesquisa e consulta aos professores de Matemática e suas práticas com
Modelagem em sala de aula, além de ser usado como um espaço para discussão
entre alunos e professores, o qual pode ser visto como um ambiente alternativo ao
da sala de aula presencial. O CVM é um lócus virtual para apoio e pesquisa entre
educadores que possuem interesse em Modelagem, e tem sido destaque na
interação e sinergia entre a Modelagem e a Internet. Nesse mundo virtual ocorrem
pesquisas e colaboração e há possibilidades de professores desenvolverem projetos
de Modelagem on-line de forma colaborativa. É um ambiente constituído com base
na conjectura de que há uma sinergia entre mídias e Modelagem e, ao mesmo
tempo, é um meio para que questões relacionadas particularmente à Educação a
Distância on-line (EaD online) e à Modelagem sejam pesquisadas.
Borba e Malheiros (2007) apresentam um trabalho no qual é discutida a
interação de alunos e professores com a Internet e a Modelagem, de diferentes
maneiras, no contexto da Educação Matemática. Nele conjectura-se sobre os
caminhos da Modelagem caso a Internet tenha papel ainda mais marcante na sala
de aula.
O pano de fundo de parte dessa discussão são os trabalhos desenvolvidos na
disciplina “Matemática Aplicada”, ministrada no curso de Ciências Biológicas da
83
UNESP de Rio Claro, com a utilização das TICs. Essa disciplina tem Borba como
docente, para a maioria de suas turmas, desde 1993, na qual se utilizam
basicamente dois enfoques pedagógicos: experimental com tecnologias e
Modelagem. Para esse trabalho, no início de cada semestre, é solicitado que os
alunos, em grupos, escolham temas quaisquer de seu interesse e desenvolvam
projetos ao longo do semestre. (BORBA e MALHEIROS, 2007).
No final do semestre, os estudantes realizam uma apresentação oral e,
posteriormente, entregam a versão final escrita, incorporando possíveis sugestões
apontadas durante a exposição, juntamente com as sugestões e encaminhamentos
existentes nas versões escritas preliminares, entregues ao longo do semestre ao
professor (BORBA e MALHEIROS, 2007).
Ainda segundo os autores, a prática da Modelagem, ao longo dos anos, levou
o pesquisador a considerar também, como a internet poderia ser utilizada em seu
próprio trabalho. Fruto de suas dificuldades surgiu a ideia da criação do CVM como
ambiente virtual de apoio ao professor que trabalha com esse enfoque, e para
intercâmbio e ajuda mútua entre professores e pesquisadores que utilizam a
Modelagem em suas salas de aula.
Em alguns projetos, as TICs, principalmente a internet, foram utilizadas como
um meio para coleta de informações considerando que alguns temas seriam difíceis
de investigar sem o auxílio da internet, já que os alunos se interessaram por alguns
assuntos justamente pelo destaque que os meios de comunicação dão ao tema
naquele momento. As referências bibliográficas dos projetos são, praticamente,
todas retiradas da rede. Sendo assim, a internet se torna uma grande biblioteca ou
um gigantesco banco de dados permitindo que determinados projetos de
Modelagem sejam desenvolvidos, o que caracteriza a webgrafia dos trabalhos
(BORBA e MALHEIROS, 2007).
Os autores consideram que há, portanto, diferentes tipos de transformações
engendrados pelo uso da internet nos trabalhos dos alunos. A cada dia que passa,
os recursos tecnológicos vêm se desenvolvendo, modificando ações do cotidiano, e,
na Educação, esse processo não é diferente. Cabe aos docentes saber como utilizá-
las, seja como fonte de dados, seja para realizar experimentações, resolver
problemas, preparar suas aulas, etc. (BORBA e MALHEIROS, 2007).
84
Nesse sentido, Borba e Malheiros constatam que a internet é utilizada de
formas distintas por diferentes grupos de pessoas, e pode ser utilizada como meio
para um projeto, servindo, nesse caso, como fonte de informação ou colaboradora
na análise de dados. Essa parece ser mais uma faceta colocada como papel ativo
da tecnologia na construção do conhecimento, na defesa de que o conhecimento é
produzido por coletivos de seres-humanos-com-mídias.
É enfatizado que a produção de conhecimento é social não só no sentido de
envolver mais do que um humano, mas que ela é condicionada de forma tão forte
por tecnologias da inteligência que é justo dizer que a escrita, a oralidade e as novas
formas de linguagens oriundas da informática são atores no processo de produção
de conhecimento (BORBA e MALHEIROS, 2007).
Para esses pesquisadores a informática, desde o seu início, já tem
modificado a produção de conhecimento ao caracterizar um salto de qualidade na
extensão externa da memória. A internet - entendida cada vez mais não só como a
rede física que conecta computadores, mas também como interfaces - como www
tem se tornado um ator diferenciado na produção de conhecimento. E, a Modelagem
pode ser utilizada de maneira diversificada dependendo do objetivo e do preparo do
professor. E que, de uma maneira geral, quando os professores se deparam com a
Modelagem e suas possibilidades, mostram-se receptivos à proposta. Em
contrapartida, considerando as observações de professores e pesquisadores, notam
que há dificuldade em implementar o processo de Modelagem, sendo inúmeros os
argumentos apresentados pelos professores. Com isso, eles destacam algumas
questões a serem debatidas, já que, ao mesmo tempo em que os professores
defendem e acreditam na Modelagem, não se sentem seguros para aplicá-la em
sala de aula.
Para Borba as TICs estão modificando o trabalho dos alunos na disciplina
Matemática Aplicada, na medida em que elas são utilizadas para o desenvolvimento
dos projetos de Modelagem. Elas estão sendo aplicadas de uma nova maneira para
auxiliar os professores e pesquisadores que aplicam ou pretendem aplicar a
Modelagem em sua sala de aula.
O GPIMEM está envolvido em vários projetos, entre eles o TIDIA-Ae
juntamente com mais vinte laboratórios de diferentes universidades do Estado de
85
São Paulo, cujo principal objetivo é o desenvolvimento de ferramentas para compor
um ambiente de aprendizagem eletrônica. Após a realização de muitas pesquisas,
descritas em Borba e Malheiros (2006), o CVM foi implementado no ambiente TIDIA-
Ae.
O CVM é considerado dual, ou seja, quase todos os que se juntam ao Centro
buscam um espaço virtual para aprender sobre Modelagem e trocar experiências,
mas, além disso, é um espaço para pesquisa onde a colaboração emerge e a forma
como o ambiente é utilizado (ou não) é também estudada. Com o CVM, pretende-se,
entre outras coisas, compreender algumas possibilidades de a internet transformar
práticas pedagógicas ligadas à Modelagem.
O CVM auxiliou o desenvolvimento de pesquisas de Mestrado e Doutorado,
visto que seus autores utilizaram o Centro para busca de informações e discussões
sobre temáticas relacionadas à Modelagem, caracterizando-se também como uma
nova mudança no fazer pesquisa em Modelagem. No CVM também foram
realizadas sessões de bate-papo temáticas, que contaram com a participação de
diversos professores e pesquisadores usuários do Centro, além de especialistas em
cada tema. Além disso, fóruns sobre questões oriundas de sala de aula estão sendo
criados no Centro. Em 2006, a partir do CVM, foi desenvolvido o curso “Tendências
em Educação Matemática – ênfase em Modelagem Matemática”, curso que foi
ministrado totalmente a distância. Constatou-se que ao invés dos participantes do
curso escolherem colegas que estavam próximos, do ponto de vista geográfico,
escolheram colegas que estavam “próximos” do ponto de vista do interesse,
constituindo-se em exemplos de como as novas comunidades estão se organizando.
3.2.4. Jonei Cerqueira Barbosa
O Núcleo de Pesquisas em Modelagem Matemática – NUPEMM tem como
coordenador o pesquisador Barbosa. O NUPEMM é um grupo de pesquisa
certificado pela UEFS junto ao CNPq, desde março de 2005. O foco de estudo é a
Modelagem Matemática na Educação Matemática.
86
Dessa forma colocam lentes sobre as implicações do desenvolvimento desse
ambiente de aprendizagem no contexto escolar, analisando, em particular, os
seguintes aspectos:
- a gestão de sala de aula;
- o desenvolvimento profissional.
O primeiro aspecto refere-se à maneira de organizar e conduzir atividades de
Modelagem em sala de aula, procurando investigar como ocorre. O segundo
aspecto refere-se à relação que o professor estabelece com Modelagem no decorrer
do seu desenvolvimento profissional.
Institucionalmente, as pesquisas desenvolvidas pelo grupo estão vinculadas à
área de Educação Matemática do Departamento de Ciências Exatas da UEFS e ao
Programa de Pós-Graduação em Ensino, Filosofia e História das Ciências da
Universidade Federal da Bahia/Universidade Estadual de Feira de Santana.
As linhas de pesquisa do grupo são:
• Modelagem Matemática e a gestão de sala de aula
Foca os aspectos referentes à organização e condução do ambiente de
Modelagem Matemática, destacando a compatibilização com as demais atividades
do currículo, as discussões e o pensamento dos alunos.
• Modelagem Matemática e os professores
Analisa a relação dos professores com Modelagem Matemática em ambientes
de formação inicial e continuada, bem como nas práticas docentes.
No que se refere à Modelagem Matemática Barbosa (2001b) considera que a
Modelagem deve ser tratada como “ambiente de aprendizagem” no qual os alunos
são convidados a indagar e/ou investigar, por meio da Matemática, situações com
referência na realidade. A organização das atividades em sala de aula é atribuída
aos alunos e ao professor cabe criar estratégias para que as possíveis dificuldades
surgidas na criação desse ambiente de aprendizagem sejam suplantadas.
87
Argumenta que a Modelagem imprime características próprias ao trabalho
escolar, exigindo do professor postura diferente da tradicional. Dessa forma, a
apresentação de estruturas matemáticas deixa de constituir o foco central de
estudo, tornando-se um recurso de organização de idéias exploradas e/ou
investigadas. (BARBOSA, 2001a)
As noções de certeza e precisão são abaladas, substituídas por respostas
aproximadas, ou até mesmo por várias “soluções”. Assim, os alunos podem
encontrar diferentes caminhos para abordar uma situação problema, ou mesmo
superar o professor no que tange ao refinamento de modelos. A Modelagem – ao
retirar do professor o caráter de detentor e transmissor do saber e investi-lo como
condutor das atividades, partícipe das investigações – redefine radicalmente o papel
do professor (BARBOSA, 2001a).
Em um de seus estudos, Barbosa (2001b) descreve a percepção de
professores de Matemática acerca da Modelagem Matemática no ensino-
aprendizagem. Aponta como vantagens observadas a aceitação da idéia pelos
professores, a natureza interdisciplinar do método e o diálogo constante com outras
áreas do conhecimento. Reconhece o pesquisador, que a Modelagem é um meio
pelo qual os alunos podem manejar a Matemática enquanto processo em
construção, em oposição à idéia de corpo estruturado e pronto. Outro fato positivo é
a crença de que a Modelagem facilita o acesso ao conhecimento matemático, a
partir de indagações, tentativas, experimentações, etc., sobre situações cotidianas.
Evidenciar o papel social da Matemática é, para o autor, uma das principais
razões para a proposta da Modelagem.
Em relação aos materiais de apoio para a Modelagem, Barbosa privilegia o
computador, cujo uso enriquece essa metodologia e a associa às diversas iniciativas
de conjugar Modelagem e novas tecnologias.
O desenvolvimento da postura dos alunos para a pesquisa e a
experimentação foi outro ponto pelo qual o autor passou para comprovar que a
Modelagem torna possível ligar os conteúdos ou retoma conteúdos já trabalhados,
dando caráter espiral ao currículo.
88
A pesquisa de Barbosa (2001b), revela que os professores validam a
Modelagem como método que traz vantagens para o ensino e aprendizagem. Em
contrapartida, a pesquisa mostra também que os professores vêm dificuldades em
implementar a Modelagem Matemática, dificuldades que se relacionam ao aluno, à
escola e ao próprio professor. Em relação ao aluno, sua alegação é que a reação às
estratégias que o põem no centro das ações pedagógicas não é positiva. Em relação
aos professores, nota que a Modelagem não faz parte da sua formação inicial,
havendo muitos para os quais o assunto é novidade absoluta. Assim, a situação
demanda conceber novas estratégias para contornar o problema.
Este problema levantado por Barbosa é altamente relevante, principalmente
se o professor já está há anos no magistério, e com certeza esses conhecimentos
não fizeram parte de sua formação, também pelo alto número de aulas que ministra
impedindo de atualizar-se constantemente.
Finalmente, em relação à escola, um fator marcante em muitos casos é a
posição dos pais, supervisores e diretores, que reclamam as programações rígidas
da escola, advindas da tradição.
Barbosa também participa do Grupo Colaborativo em Modelagem Matemática
– GCMM. Trata-se de um projeto de extensão universitária de colaboração entre
professores da educação básica, estudantes da Licenciatura em Matemática, e
docentes da UEFS. Eles discutem Modelagem Matemática, tendo iniciado suas
atividades em 2007. O grupo realiza reuniões no campus da UEFS, nas quais
ocorrem leituras e discussões de textos, planejamento e elaboração de atividades
de Modelagem a serem desenvolvidas pelos professores do grupo. Barbosa (2007b)
ainda apresenta algumas reflexões em relação às pesquisas que abordam a
Modelagem Matemática na Educação Matemática no Brasil, argumentando a
necessidade da comunidade de pesquisadores em Modelagem Matemática refletir
sobre a natureza e os critérios de qualidade de sua produção científica.
Destacamos também as referências de Barbosa a respeito da criação e
consolidação de espaços específicos para o debate sobre Modelagem Matemática:
a Conferência Nacional de Modelagem na Educação Matemática (CNMEM)
organizado em 1999, e o Grupo de Trabalho sobre Modelagem Matemática da
89
Sociedade Brasileira de Educação Matemática (GTMM/SBEM) que foi estabelecido
em 2001 pela Diretoria Executiva da SBEM, numa iniciativa de formar grupos de
pesquisa no âmbito da entidade. O GTMM possui o claro objetivo de discutir relatos
de pesquisas e desenvolver ações científicas. Até o momento, reuniram-se
presencialmente durante os Seminários Internacionais de Pesquisa em Educação
Matemática (SIPEM), ocorridos em 2003 e 2006, respectivamente, em Santos e
Águas de Lindóia.
Barbosa tem trabalhado não somente no sentido da propagação da
Modelagem Matemática na Educação Matemática, mas também para que as
pesquisa brasileiras exerçam seu papel na comunidade científica.
3.2.5. Maria Salett Biembengut
Biembengut coordena o Grupo de Pesquisa Modelagem Matemática no
Ensino (MODEM) formado em 1990 na Fundação Universidade Regional de
Blumenau – FURB.
Esse Grupo de Pesquisa tem por objetivos: analisar concepções, resultantes
da implantação da Modelagem Matemática no Ensino Fundamental e Médio,
Educação Superior e formação continuada de professores; e identificar e
compreender os processos de modelagem utilizados por pessoas de outras áreas do
conhecimento. Esse Grupo de pesquisa é fruto do crescente interesse pela
Modelagem, método que permite ao aluno desde as séries iniciais aprender
matemática e a fazer pesquisa a partir de temas de algumas áreas do conhecimento
e que lhe faça sentido e interesse.
O grupo nesse momento está efetuando o Mapeamento da Modelagem no
Ensino: produções acadêmicas (artigos, monografias, dissertações, teses, livros,
apostilas e relatórios); Cursos (graduação, pós-graduação lato e stricto sensu e
extensão); Projetos e Ações em sala de aula e se constituindo o Centro de
Referência em Modelagem Matemática – CREMM. Os pesquisadores esperam
saber mais a respeito de como os professores compreendem, absorvem, põem em
90
prática e difundem as propostas de modelagem; e ainda, como as pessoas de outras
áreas fazem uso em suas práticas profissionais, sem nunca terem conhecido o
processo de modelagem por meio do ensino de Matemática.
As linhas de pesquisa do MODEM são:
1- Mapeamento da Modelagem Matemática na Educação cujo objetivo é
analisar as concepções epistemológicas e metodológicas das produções
acadêmicas de modelagem matemática na Educação (dissertações, teses,
monografias, artigos apresentados em congressos nacionais e internacionais), e dos
programas curriculares de Modelagem Matemática dos Cursos de Formação de
Educadores de Matemática (Licenciaturas) do Brasil.
2- Modelagem Matemática no Ensino e na Aprendizagem cujo Objetivo é
analisar a aprendizagem de modelagem matemática de participantes de cursos a
distância e presencial, a concepção matemática e de modelagem de professores da
Educação Básica e a aprendizagem de Matemática integrada à Educação Física de
crianças da pré-escola.
Além deste trabalho Biembengut escreveu diversas obras, uma delas
juntamente com Nelson Hein onde expressam suas concepções a respeito da
Modelagem Matemática.
Para Biembengut e Hein (2005)
Modelagem Matemática é o processo que envolve a obtenção de um
modelo. Este, sob certa óptica, pode ser considerado um processo
artístico, visto que para elaborar um modelo, além de conhecimentos de
Matemática, o modelador precisa ter uma dose significativa de intuição e
criatividade para interpretar o contexto, saber discernir que conteúdo
matemático melhor se adapta e também ter senso lúdico para jogar com
essas variáveis (BIEMBENGUT e HEIN, 2005 p.12)
Consideram que elaborar um modelo depende do conhecimento matemático que se
tem, que se o conhecimento matemático restringir-se a uma matemática elementar,
como aritmética ou medidas o modelo pode restringir-se a esses conceitos.
Para a Modelagem Matemática como método de ensino de Matemática,
denominam Modelação Matemática. Afirmam que Modelação Matemática norteia-se
91
a partir de um tema ou modelo matemático e orientar o aluno na realização de seu
próprio modelo-modelagem. Quanto à escolha do tema não deixa claro se deve
partir do aluno ou professor, levando em consideração as referências abaixo:
O professor pode escolher o tema ou propor que os alunos o escolham. A
escolha pelos alunos [...] tem a vantagem que se sentem participantes do
processo ...e desvantagem se o tema não for adequado para desenvolver
o programa, ou ainda, muito complexo, exigindo do professor um tempo de
que não dispõe [..].(ibidem p. 20).
O trabalho de modelagem tem como objetivo principal criar condições para
que os alunos aprendam a fazer modelos matemáticos aprimorando seus
conhecimentos. Os alunos escolhem o tema e a direção do próprio
trabalho, cabendo ao professor promover essa autonomia [...]. A atuação
do professor, nesse momento, volta-se, primordialmente para a utilização
de estratégias que facilitem aos alunos a escolha de um assunto
abrangente [...].(ibidem p. .23, 24).
Aproximar outras áreas do conhecimento à Matemática; enfatizar a
importância da Matemática na formação do aluno; despertar o interesse pela
Matemática ante a aplicabilidade; melhorar a apreensão dos conceitos matemáticos;
desenvolver a habilidade para resolver problemas e estimular a criatividade são os
objetivos apontados por Biembengut e Hein. Contudo, em cursos regulares, de
programa a cumprir e uma estrutura organizacional em moldes tradicionais, admitem
que o processo de modelagem deve receber alterações.
Segundo esses pesquisadores, são de grande responsabilidade as atividades
que compõem um currículo e a forma de desenvolvê-lo, quando o objetivo é formar
indivíduos críticos. A Modelagem Matemática lhes parece um bom meio de atingir
tais objetivos.
Em nossos dias, especificamente no Brasil, a Modelagem Matemática na
Educação Matemática vem ano após ano sendo motivo de pesquisas.
3.3 As Dissertações e Teses desenvolvidas no Brasil
Segundo Biembengut, Favere e Vieira (2005), embora os primeiros trabalhos
de Modelagem Matemática no ensino da Matemática tenham emergido nos
Programas de Pós-Graduação da Pontifícia Universidade Católica do Rio
92
de Janeiro e da UNICAMP, as pesquisas nessa área foram impulsionadas no
Programa de Pós-Graduação em Educação Matemática da UNESP - Rio Claro-SP,
em especial por obra de Ubiratan D’Ambrosio e Rodney C. Bassanezi. As pesquisas
(dissertações e teses) em sua grande maioria estão associadas a esse Programa. A
Pontifícia Universidade Católica, do Rio de Janeiro, de São Paulo, de Campinas e de
Porto Alegre, também têm apresentado trabalhos a respeito do assunto.
Atualmente, no Brasil, estão registradas por volta de uma centena de
trabalhos entre teses de doutorado e dissertações de mestrado.
12
As primeiras duas dissertações foram orientadas por Aristides C. Barreto, na
PUC-RJ: a primeira, Modelos na Aprendizagem Matemática de Celso Braga Wilmer
(1976) e a segunda, Estratégia combinada de módulos e modelos matemáticos
interdisciplinares para o ensino de 2o grau, de Jorge Enrique Pardo Sánchez (1979).
Wilmer (1976) comenta que os modelos, na aprendizagem, têm a função de
levar o aluno a interiorizar os conceitos matemáticos segundo etapas que compõem
o caminho mais ‘natural’ de abstração, desde o objeto (concreto ou ideal) até o que
dele será abstraído. Acrescenta que os modelos têm papel relevante nessa
pedagogia em dois sentidos opostos e complementares: na passagem da
Matemática para a realidade concreta, e vice-versa.
O trabalho de Sanchez (1979) envolveu a testagem empírica e a validação de
um modelo de ensino individualizado – Módulos Instrucionais combinados com
Modelos Matemáticos interdisciplinares em um curso de Matemática. O objetivo foi
determinar a adequação do material – módulos e modelos – como estratégia
combinada para o ensino-aprendizagem de Matemática em nível de “segundo grau”
(atualmente Ensino Médio).
Os resultados das observações do autor e o resumo do registro de opiniões
dos alunos parecem levar à evidência de que o uso combinado do material
instrucional – modelos e módulos – é um meio de fazer o aluno compreender o
sentido do estudo da Matemática e sua relação com outras disciplinas. Dessa forma,
12
No Anexo I enumeram-se os trabalhos desenvolvidos, acompanhados de resumo
sucinto.
93
é possível empreender um ensino-aprendizagem efetivo e de acordo com sua
realidade concreta e familiar.
Além desses trabalhos, vários outros desenvolveram pesquisas e
contribuíram com elementos para enriquecer o tema. Alguns, em especial, tratam da
Matemática no ensino superior, razão que cremos oportuno comentar alguns deles,
uma vez que, de alguma forma, guardam similaridades com o nosso tema de
pesquisa.
Dolis (1989) defende uma proposta de abordagem alternativa para o ensino
de Cálculo na perspectiva da Modelagem Matemática.
Almeida (1993) apresenta a Modelagem como metodologia alternativa para o
ensino de Matemática nos cursos e Ciências Aplicadas a partir de problemas
motivadores. Faz um levantamento de programas de Matemática nos cursos de
Biologia de universidades brasileiras, a fim de mapear as estruturas matemáticas
ensinadas e propor problemas motivadores para a aplicação da modelagem.
Franchi (1993) discute os problemas relativos ao ensino e aprendizagem do
cálculo diferencial e integral nos cursos de engenharia, em particular nos cursos de
engenharia mecânica. Propõe a Modelagem Matemática como estratégia de
aprendizagem do cálculo. Discute as vantagens da sua utilização e exemplifica por
meio de experimentos realizados com alunos de engenharia.
Gaertner (1994) analisa o processo ensino-aprendizagem da disciplina
"Matemática aplicada à administração" no curso de Administração de Empresas e
propõe como estratégia a Modelagem Matemática. Seu intuito é atender aos anseios
do administrador e mostrar que a Modelagem é uma alternativa viável para melhorar
o processo de ensino-aprendizagem dessa disciplina
Gambá (1996) aborda a relação entre trabalho e ensino, focando a
Matemática nos cursos de Contabilidade. Considera Modelagem Matemática uma
alternativa para o ensino da Matemática nos cursos de Contabilidade.
Biembengut (1997) analisa Gestão da Qualidade, Modelagem Matemática e
História do Ensino de Matemática nos cursos de Engenharia do Brasil. Propõe um
plano de implantação e gerenciamento de qualidade para o ensino em geral e para
94
os cursos de Engenharia, além de um método de ensino-aprendizagem e programa
alternativo de Matemática no curso de Engenharia.
Leal (1999) apresenta o método de Modelagem Matemática como forma
alternativa de ensinar Matemática no curso de Ciências Econômicas. Conclui que o
método de Modelagem Matemática, ao contextualizar não a partir do conteúdo
(trabalho), mas a partir da realidade do aluno (trabalhador), segue os princípios da
Ergonomia e pode servir de modelo para toda forma de adaptação de conteúdos
diversos (Física,Química, etc.) à realidade do estudante.
Macedo Filho (2001) apresenta a Modelagem Matemática como metodologia
de ensino da Matemática nos cursos de Ciências Administrativas. Sugere um
Modelo Matemático Motivador com o qual introduz o conceito de integral mediante o
problema de Custo de Estocagem, questão diretamente ligada à Administração de
Empresas.
Macintyre (2002) procurou determinar e desenvolver novas tecnologias e
formas pedagógicas que levasse o aluno a sentir prazer, não ansiedade e
insegurança, à medida que adquire novos conhecimentos matemáticos com
experiências práticas e reais dentro de sua futura profissão. Os resultados da
pesquisa apontam melhor desempenho nas turmas em que a Modelagem
Matemática foi empregada, proporcionando sensação de prazer e maior
participação nas aulas.
Gomes (2002) teve por objetivo encontrar uma prática pedagógica que
correspondesse ao perfil do formando em Agronomia. Para tanto, experimentou uma
nova abordagem metodológica, transformando o método da Modelagem Matemática
(como uma das alternativas para o Ensino de Matemática) para outra área do
conhecimento.
Araújo (2002) investiga as discussões surgidas entre alunos de Cálculo
Diferencial e Integral I ao desenvolverem projetos de Modelagem Matemática em
ambientes computacionais. Aponta o ambiente de ensino e aprendizagem de
Cálculo – área em que atuam a Modelagem Matemática e as Tecnologias
Informáticas - como fértil em possibilidades de constituir cenários de investigação,
que discutam as questões levantadas pela Educação Matemática Crítica.
95
Franchi (2002) investiga aspectos relativos ao currículo de Matemática para
cursos de Engenharia, buscando identificar as competências desejáveis ao
profissional de Engenharia da atualidade. Apresenta uma proposta curricular de
Matemática para cursos de Engenharia na qual a Modelagem Matemática e a
Informática sejam indicadas para o trabalho integrado de objetivos, métodos e
conteúdos e componentes curriculares.
Ferruzzi (2003) enfatiza a preocupação com o processo de ensino-
aprendizagem do cálculo diferencial e integral nos cursos superiores de Tecnologia
em Eletrotécnica e reconhece a Modelagem Matemática como estratégia de ensino
e aprendizagem da Matemática.
Stahl (2003) apresenta uma pesquisa que trata da utilização da Modelagem
Matemática, aplicada a fenômenos ambientais, como meio de transformação de
atitudes docentes e discentes no processo de enino-aprendizagem da disciplina de
Cálculo Numérico.
Rilho (2005) investiga a aprendizagem de derivadas a partir do estudo de
fundos de investimento. Apoia-se principalmente na visão teórica de Ubiratan
D’Ambrosio e de Rodney Bassanezi a respeito do verdadeiro papel da educação, em
particular da Modelagem Matemática, na formação da pessoa cidadã. Propõe,
recorrendo a uma ação planejada que envolve o uso da Modelagem, transformar o
processo unilateral de ensino num sistema colaborativo em que o professor e alunos
interajam efetivamente.
Percebemos que em todos os trabalhos brevemente comentados, a
Modelagem Matemática é eleita como uma estratégia, metodologia ou ainda, uma
alternativa viável para o ensino da Matemática.
Outros trabalhos com perspectivas diferentes também foram desenvolvidos e
– entre os que discutem a Modelagem Matemática entre nós sob novo viés - duas
pesquisas, pelo menos até o momento, se incumbiram de catalogar as teses e
dissertações, além de fazer considerações. Uma das pesquisas é Mapeamento das
pesquisas sobre modelagem matemática no ensino brasileiro: análise das
dissertações e teses desenvolvidas no Brasil, de Kelli Cristina Dorow e Maria Salett
96
Biembengut, a outra é Modelagem Matemática em Educação Matemática no Brasil:
entendendo o universo de teses e dissertações, de Everardo Silveira.
Para Dorow e Biembengut (2005), a maioria das pesquisas apresentadas nas
dissertações utiliza práticas de salas de aula como campo de pesquisa. Verificam
também uma forte defesa em relação ao método, em particular quando os dados
empíricos advieram de experiências em salas de aula. A defesa da Modelagem
encontra-se principalmente no interesse do aluno diante da aplicabilidade
matemática e, por consequência, na aprendizagem e no desenvolvimento de
trabalhos de pesquisa.
3.3.1 O Trabalho de Silveira
Recentemente, Silveira (2007) realizou um levantamento da produção de
dissertações e teses publicadas até 2005, mostrando que até esse ano havia sido
publicados 54 dissertações e 11 teses sobre o tema.
Entre outros levantamentos, relacionam em sua pesquisa os principais pontos
negativos explicitados pelos professores que participaram de cursos envolvendo a
Modelagem Matemática. Para justificar a não adoção da Modelagem Matemática
nas suas práticas de sala de aula, esses professores apontam:
• Insegurança diante do risco de não dominar o que pode acontecer;
• Preocupação em cumprir o conteúdo;
• Ausência de colaboração da parte administrativa da escola ou dos pais;
• Visão da realidade sob a ótica da Matemática;
• Preocupação com a reação dos pais;
• Grande quantidade de alunos por turma;
• Falta de tempo ou preocupação com seu gasto excessivo;
• Insegurança diante do novo;
• Reação dos alunos;
• Estrutura da escola;
97
• Não contar com um profissional de maior experiência sobre a Modelagem
Matemática;
• Maior demanda sobre o professor na preparação das aulas e em sala;
• Objetivos diferentes dos da instituição;
• Preocupação acerca do processo de construção do conhecimento;
• Cansaço dos alunos do turno noturno e indisposição em desenvolver as
atividades;
• Despreparo dos alunos pelo novo método;
• Preocupação com a sequência dos conteúdos diferente da “sequência
lógica”
Da mesma forma, procedeu a um levantamento dos pontos positivos
apresentados nas falas dos sujeitos envolvidos nas pesquisas:
• “Com a modelagem conquistamos a confiança dos alunos, principalmente
dos que ‘não gostam’ da matéria” (ROMA, apud SILVEIRA, 2007. p.102);
• “Gostei muito de trabalhar com Modelagem Matemática” (BURAK, apud
SILVEIRA, 2007. p..103);
• “Quando você só escuta, capta muito pouco, e quando você pensa e diz
como está pensando, você aprende muito mais: assim é a Modelagem” (GAVANSKI,
apud SILVEIRA, 2007. p.103);
• “[Modelagem] motiva mais do que a aula expositiva. Mas, pelo que a gente
vê por aí, não tem nada na escola que motive o aluno. É uma motivação a mais”
(BARBOSA, apud SILVEIRA, 2007. p.103);
• “Trabalhar a matemática mostrando onde ela é aplicada, e não só ficar
ensinando teoria e fórmulas para os alunos decorarem” (LUZ, apud SILVEIRA, 2007.
p.103);
• “É uma magia... permite ver a utilidade da matemática” (DIAS, apud
SILVEIRA, 2007. p.103);
Silveira admite em sua pesquisa que, muitas vezes, os professores
demonstram abertura e otimismo quanto aos trabalhos com Modelagem na
Educação Matemática, contudo confessa não entender por que tão poucos
realmente a levam adiante e, de fato, trabalham com a Modelagem em suas classes
(SILVEIRA, 2007).
98
Silveira (2007) comenta que muitas pesquisas tratam da Modelagem e da
formação de professores, e enumera: Burak (1987); Gazzetta (1989); Anastácio
(1990); Burak (1992); Martinello (1994); Gavanski (1995); Floriani (1997); Caldeira
(1998); Barbosa (2001); Roma (2002); Stahl (2003); Luz (2003); Costa (2003);
Jacobini (2004); Fidelis (2005); Dias (2005). Contudo, apesar de alguma forma de
participação nas pesquisas citadas, foi pequena a parcela dos professores que
acataram a Modelagem Matemática com seus alunos. Muitos nem mesmo
participaram da pesquisa até o final. A experiência de Luz (2003), por exemplo, inicia
com 75 professores ma conta somente 21 ao terminar. Na pesquisa de Anastácio
(1990), 21 se inscrevem para participar do curso oferecido, mas somente16 o
iniciam e 11 o concluem. Desses 11 concluintes, um único continuava trabalhando
com Modelagem algum tempo depois. No caso da pesquisa de Caldeira (1998), 18
professores participaram do curso até o final, contudo, somente 4 se propuseram a
trabalhar com Modelagem com seus alunos.
Os dados apresentados por Silveira levam-no a algumas ponderações:
Mudar sistemas educacionais é um grande desafio. Com o crescente
interesse em Modelagem Matemática e argumentos de dentro e fora da comunidade
matemática, torna-se necessário assegurar que a Modelagem Matemática seja
aplicada de forma sustentada em todos os níveis da Educação Matemática. Apesar
da variedade de materiais existentes, programas inovadores e argumentações para
a inclusão da Modelagem em Educação Matemática, não se compreende por que
sua presença continua sendo limitada em tantos lugares na vida prática docente.
Para Silveira, embora haja um grande esforço por parte dos pesquisadores
para difundir a Modelagem Matemática, há pouca disposição por parte dos
professores envolvidos, em levar essa prática para sala de aula, movidos por uma
série de fatores.
3.3.2 Considerações das pesquisas realizadas
As observações de Silveira que retratam o levantamento dos trabalhos
elaborados com a Modelagem Matemática revelam nítida dicotomia: de um lado, os
99
que a defendem como meio de proporcionar melhorias no ensino, de outro, os que
enumeram um sem fim de dificuldades para a sua execução. Biembengut e Hein
apontam que o processo de modelagem precisa sofrer modificações nos cursos
regulares, com programa a cumprir e estrutura organizacional nos moldes
tradicionais. A pesquisa de Barbosa mostra também que os professores veem
dificuldades na implementação da Modelagem Matemática relacionadas ao aluno, à
escola e ao professor.
Consideradas todas as defesas, argumentações, os espaços criados e as
dificuldades apontadas, pretendeu nossa pesquisa buscar alternativas para as
Aplicações e Modelagem na área e ensino de Tecnologia de Alimentos e superar
nessa tarefa os obstáculos que dificultam a abordagem do tema nesse campo
específico.
100
CAPÍTULO IV
Ensino de Cálculo pela Modelagem Matemática e Aplicações – uma
abordagem
4.1 A pesquisa empírica
Neste capítulo apresentamos o resultado de nossa investigação no que tange
à questão colocada inicialmente como norteadora da pesquisa, qual seja: “Que
estratégias utilizar para que se possa ministrar Cálculo num curso superior de
tecnologia por meio das Aplicações e Modelagem Matemática, de modo a
atender exigências institucionais como cumprimento de programa, bons
resultados de avaliação, entre outras?”
De pronto é importante destacar que os estudos históricos e o conhecimento
das pesquisas realizadas sobre o tema, foram essenciais para fortalecer nossa
convicção das potencialidades do uso das Aplicações e Modelagens no ensino de
Matemática em geral, e mais especialmente nos cursos, como é o caso do alvo
desta pesquisa, nos quais se espera da Matemática a explicação de fenômenos da
realidade.
Defesas dessa potencialidade encontramos nas discussões do 14º ICMI
Study que teve como tema (I) – Modelagem em diferentes níveis de ensino – tema
que envolveu estudiosos de nove países. Elas estão em considerar que a
Modelagem Matemática é uma forma de minimizar a grande lacuna que separa a
realidade e a Matemática; que permite aos alunos utilizarem experiências da vida
cotidiana para compreender Matemática, equivalendo a um atalho para compreender
o mundo real; que é importante em todos os níveis de ensino, uma vez que
desenvolve o pensamento crítico e enseja que os cidadãos tomem posição sobre a
realidade que os circunda.
4.2.
Referenciais tóricos e Procedimentos metodológicos
Os referenciais teóricos adotados nesta pesquisa, para a elaboração da
abordagem de ensino por meio das Aplicações e Modelagem, englobam concepções
101
destacadas no 14º ICMI Study e a terminologia adotada está de acordo com as
explicitadas por Mogens Niss, Werner Blum e Peter Galbraith, expostas na
Introdução do referido volume nas páginas 3 a 29.
Assim sendo assumimos o termo "Modelagem", como uma ação da realidade
para a Matemática. É como se estivéssemos perguntando: "Onde posso encontrar
alguma Matemática para me ajudar a enfrentar este problema?" Ou seja, a
Modelagem possibilita compreender ou resolver problemas de algum segmento do
mundo real.
O termo "Aplicação" refere-se à ação contrária, isto é, da Matemática para a
realidade. Nesse caso a pergunta é: “conhecendo tópico(s) da Matemática, onde
poderei usá-lo?”. Ganham relevo as partes do mundo real acessíveis a um
tratamento matemático para as quais já existem modelos matemáticos.
O termo “problema” é usado em sentido amplo, compreendendo não apenas
os de ordem prática, mas ainda os de natureza intelectual, inclusive os que se
relacionam às disciplinas científicas.
O termo “aplicações na resolução de problemas” admite uma variedade de
interpretações. Às vezes, é utilizado para designar os processos envolvidos ao ser
necessário resolver um problema do mundo. Nesse sentido, é apenas outro termo
para a Modelagem. No entanto, é frequente vê-lo usado na resolução de problemas
com qualquer tipo de atividades extramatemáticas em um contexto artificial.
O “mundo real”, mundo em que vivemos, é sinônimo de tudo o que concerne à
natureza, sociedade e cultura, incluindo a vida cotidiana. O domínio
extramatemático, que será relevante para as nossas considerações, envolverá um
subconjunto desse mundo real.
O termo “competência em Modelagem” indica a capacidade de executar os
processos que envolvem a construção e investigação de modelos matemáticos.
O conceito de “campo” é o apresentado por Niss, Blum e Galbraith (2007),
subdividido em duas dimensões.
102
Na primeira, os "domínios" nas Aplicações e Modelagem Matemática que se
manifestam podem se caracterizar de três modos diferentes:
• O primeiro consiste nas noções de Aplicação Matemática e Modelagem
Matemática - os seus componentes essenciais em termos de conceitos e
processos; suas características epistemológicas e considerações em termos
de disciplina;
• O segundo é o domínio da sala de aula, tomada aqui como amplo indicador
do local de ensino e aprendizagem das atividades relativas às Aplicações e
Modelagem. Estende-se ao trabalho feito em casa, individual ou em grupo, e
ao professor no planejamento das atividades de aprendizagem;
• O terceiro reconhece como domínio um sistema, vale dizer toda a parte
institucional, políticas estruturais, organizacionais, administrativas, financeiras,
sociais e físicas que direta ou indiretamente agem sobre o ensino e a
aprendizagem de Aplicações e Modelagem.
A segunda dimensão é constituída pelos níveis de ensino, adotada uma
divisão compatível com a estrutura educacional adotada na maioria dos países, ou
seja, os níveis primário, secundário (para nós, ensino médio), ensino superior e o
nível de formação de professores.
Com essas considerações, fica estabelecido que o processo da Modelagem
se inicia com o estudo de alguma situação-problema, simplificando-a e estruturando-
a fim de torná-la mais precisa. Alguns dos problemas tratados pela modelagem
matemática são de natureza prática, como, que fazer para otimizar determinado
compartimento? Como obter uma área ou volume a partir de uma quantidade
específica de material? A esses se acrescentam os problemas de natureza
científica.
A resolução de um problema envolve coleta de dados reais, que fornecem
informações sobre a situação de interesse. Os dados geralmente sugerem o tipo de
modelo matemático que leva à resolução. Pelo processo de matematização, os
objetos, dados, relações, condições e pressupostos da aplicação do domínio
103
extramatemático, são traduzidos em linguagem matemática, do qual resulta um
modelo que permite abordar o problema identificado.
Os métodos matemáticos são utilizados para obter resultados pertinentes às
questões que decorrem da transposição do problema do mundo real. Incluem
procedimentos lógicos, dedução matemática, levantamento de hipóteses, utilização
de resultados teóricos, resolução de equações, cálculos numéricos, estimativas de
parâmetros, realização de testes estatísticos, simulações, etc.
Os resultados matemáticos obtidos precisam ser traduzidos para então
voltarem ao domínio extramatemático no qual o problema original se localizava.
Dessa forma, será interpretado em relação ao seu contexto original. Far- se- á a
validação caso os resultados obtidos sejam compatíveis com as informações
prestadas pelo problema original. Quando é considerado insatisfatório, todo o
processo deve ser repetido, com alguma modificação, ou então outro modelo deve
ser apresentado.
No decurso do processo de Modelagem conforme descrito é possível produzir
um ou mais modelos, partes integrantes, portanto, de um conjunto mais vasto.
Constata-se então a importância do estudo dos modelos em fornecer um amplo
conjunto de ferramentas que permitem aumentar as opções disponíveis para
solucionar problemas.
As questões de Modelagem Matemática abordadas para a pesquisa inserem-
se nessa "realidade espacial" bidimensional. Constituem-se de determinados
objetos, fenômenos ou situações e são traçadas a partir de combinações de
Aplicações e Modelagem em contextos e níveis a ela pertinentes.
Desenvolvida em cursos que não formam matemáticos - nosso caso - a
disciplina é caracterizada como “matemática para curso de serviço” (HOWSON et al.,
apud BARBOSA (2004)). Entre os “cursos de serviço”, enumeram-se a Engenharia,
Economia, Biologia, etc. Barbosa (2004) destaca que o debate sobre Matemática nos
cursos de serviço toma diversas direções, uma das quais versa sobre os conteúdos
que devem integrar o programa das disciplinas - outra direção diz respeito às
condições oferecidas aos alunos para desenvolverem atividades específicas no
contexto geral da disciplina. Nomeia tais condições ambientes de aprendizagem.
104
Nesses moldes enquadra-se a disciplina Cálculo, no curso de Tecnologia em
Alimentos, como “Matemática em curso de serviço”. O papel que essa disciplina
desempenha no curso é significativo, e revela que ela deve ser trabalhada de forma
conjugada às demais disciplinas, exigindo dos professores que evitem as chamadas
“ilhas de informações”. Assim, cumpre estruturar cuidadosamente uma estratégia
que atenda aos propósitos do curso, envolvendo evidentemente a disciplina Cálculo.
Acompanhando as concepções apresentadas, por Niss, Blum e Galbraith,
esta pesquisa insere-se no segundo domínio da primeira dimensão, isto é, a sala de
aula, o trabalho feito em casa, individual ou em grupo, e o professor no planejamento
das atividades de aprendizagem. Em relação à segunda dimensão, insere-se no
Ensino Superior num curso de Tecnologia em Alimentos.
Acertados os conceitos que adotaremos para elaborar esta abordagem,
lembramos que o termo “aplicações”, já é usado de longa data. Klein referia-se com
frequencia ao método que usava “aplicações”, valorizando-o de modo particular, a
ponto de recomendá-lo ao Movimento de Modernização do Ensino da Matemática,
no início do séc. XX.
Mais recentemente, durante as últimas décadas, o termo "aplicações e
modelos" vêm sendo utilizados para designar qualquer tipo de relação entre o mundo
real e a Matemática. Como já mencionado, duas opções se destacaram ao longo do
século XX no que concerne ao ensino da Matemática: a que defendia a utilização de
Aplicações e Modelagem no decorrer do ensino, e a que defendia o aprender
Matemática num aspecto teórico, com isso desenvolvendo competências para
Aplicações Matemáticas e construção de modelos matemáticos.
Independentemente da posição assumida, muitas questões são apontadas
como necessárias para o desenvolvimento de pesquisas. Citam-se algumas: Que
tipos de programas pedagógicos vêm tendo êxito nos diferentes níveis de ensino?
Quais são os requisitos mínimos de um programa pedagógico para alcançar
sucesso? Como podem ser introduzidas com êxito as abordagens a respeito da
Modelagem em um programa escolar conservador?
Mesmo sendo grande o volume de pesquisas e estudos já elaborados, ainda
são muitas as questões a formular e discutir.
105
A contribuição desta tese está em buscar respostas a questões que até então
não foram bem respondidas, destacadas mais a frente, e apresentar caminhos para
o equacionamento das mesmas.
Esta investigação é metodologicamente classificada de qualitativa, toma o
investigador como instrumento principal e utiliza a estratégia de observações
participantes. O foco central é a mudança de abordagem de ensino numa instituição
com práticas tradicionais. A mudança visada pela pesquisa é planejada, voluntária
e objetiva a inovação e melhoria das condições da aprendizagem, além de favorecer
a formação de profissionais capacitados para o trabalho. Passamos a seguir, a
apresentar os elementos que compuseram o cenário para nossa pesquisa.
4.2.1 A Instituição e condições materiais
O curso de Tecnologia em Alimentos, alvo da pesquisa, está inserido em uma
Faculdade de Tecnologia situada numa cidade do interior do Estado de São Paulo,
de tempo integral e gratuito. A Instituição coloca à disposição dos docentes e
alunos recursos de trabalho diversificados, como: calculadoras, computadores,
Internet, computação gráfica ou softwares, bem como todos os tipos de instrumentos
de medição para realizar experimentos. Esses dispositivos favoreceram a elaboração
da abordagem resultante desta pesquisa.
Os alunos recebem ainda material didático, alimentação, uniforme e, em
casos especiais, até mesmo auxílio-transporte. Em contrapartida o controle de
aproveitamento dos alunos é bastante rígido. Desempenho insuficiente em uma só
disciplina - independentemente do semestre cursado – redunda em desligamento do
curso. Não há dependências, nem tampouco possibilidade de rematrícula em
nenhum outro curso que a Faculdade mantém. Esse foi um ponto de preocupação
no desenvolvimento da proposta de ensino por meio de Aplicações e Modelagem
4.2.2 O perfil dos estudantes
Desde a autorização do curso de Tecnologia de Alimentos pelo Ministério de
Educação e Cultura – MEC – a funcionar a partir do
primeiro semestre de 2003,
a
disciplina Cálculo indicava oposição à boa progressão dos alunos. Isso se justificava
pelos levantamentos feitos pelo próprio MEC, em 2000, que apontavam um índice
nacional de reprovação nessa disciplina de aproximadamente 80%.
106
Esses dados são reforçados com os resultados das últimas avaliações feitas
pela Secretaria de Estado da Educação do Estado de São Paulo, responsável pela
10ª edição (2007) do Sistema de Avaliação do Rendimento Escolar do Estado de
São Paulo – Saresp. Obtém-se o resultado mediante uma avaliação externa, ao final
do ano letivo, das áreas de Língua Portuguesa e Matemática, visando aferir as
competências e habilidades desenvolvidas pelos alunos ao longo do Ensino
Fundamental - EF (2ª, 4ª, 6ª e 8ª séries) e no final do Ensino Médio - EM (3ª série).
Participaram dessa prova 1.551.471 alunos do Ensino Fundamental,
correspondendo a 91,7% do total de matriculados, e 275.506 alunos do Ensino
Médio - 72,7% dos alunos matriculados. Em relação ao desempenho em
Matemática, os resultados apresentados
13
apontam que, nas 4ª séries do Ensino
Fundamental, 45% estão “Abaixo do básico” e 17,4% no nível considerado
“Adequado”; nas 8ª séries, 50% estão “Abaixo do básico” e 5,1% no “Adequado”.
No Ensino Médio, 71% estão “Abaixo do básico” e somente 3,7% atingiram o nível
“Adequado”.
Os estudos do MEC e avaliação do SARESP são indicadores de que os
estudantes iniciam o curso superior com defasagem nos conhecimentos básicos
necessários para o desenvolvimento de conteúdos do Cálculo.
O cenário externo leva a primeira tomada de decisão quanto à elaboração de
procedimentos para o uso de Aplicações e Modelagem como abordagem de ensino:
a necessidade de identificar o perfil dos estudantes que participariam da pesquisa
no que tange aos conhecimentos prévios da Matemática básica. O perfil foi
delineado a partir de um estudo diagnóstico, o qual vem sendo aplicado durante
todo o período de desenvolvimento desta tese (de 2005 a 2008), e os resultados de
desempenho dos alunos são muito semelhantes. Um grupo de questões foi
elaborado a partir de tópicos da Matemática básica que, segundo nossa prática
docente, são suficiente para dar pistas sobre os conhecimentos prévios dos
estudantes.
13
Dados divulgados pela Secretaria de Estado da Educação do Estado de São Paulo.
107
4.2.3 Atividade para sondagem de conhecimentos
As questões da atividade diagnóstica estão apresentadas a seguir
conjuntamente com os porcentuais de acertos, por questão, relativos às turmas (dois
semestres) de 2008:
1.Calcule sem o uso da calculadora.
a) 12,031 + 0,12 + 13,4 - 12,65 - 4,579 (53.1% de acertos)
b) 12,45 x 0,0013 (46,8% de acertos)
c) 120,32: 8 (50% de acertos)
d) 85: 20,2 (62,5% de acertos)
2. Escreva a porcentagem correspondente a cada fração:
a)
5
3
(65,6% de acertos)
b)
4
9
(56,2% de acertos)
c)
8
5
(59,3% de acertos)
3. Calcule e simplifique quando possível.
a)
3
3
1
2
4
5
−+
(6,2% de acertos)
108
b)
2
1
:
5
3
.
8
12
(50% de acertos)
c)
3
2
3
2
4
3
− (18,7% de acertos)
d)
(
)
3
2
23 +
−
(25% de acertos)
e)
81
25
:3
4
(46,8% de acertos)
4.Calcule e passe para a notação científica.
a) 125,09 . 34,5 (12,5% de acertos)
b) 900 : 0,003 (12,5% de acertos)
5.Resolva o sistema
=−
=+
935
1442
yx
yx
(40,6% de acertos)
6.Determine a equação das retas cujos gráficos são representados abaixo:
(6,3% de acertos)
(9,3% de acertos)
7. Invente uma situação que possa ser representada pela função y = -3x +2. Faça o
gráfico correspondente. (não houve acertos)
109
8. Faça o gráfico que representa a função 158
2
+−= xxy considerando como
domínio o conjunto dos números Reais. (12,5% de acertos)
9.Calcular a área lateral de um prisma retangular reto cujas arestas da base sejam
5cm e 7cm e altura 6cm. (6,2% de acertos)
10. Calcular a área lateral de um prisma triangular reto cujas arestas da base sejam
2cm, 3cm, 4cm e altura do prisma 8cm.
(15,6% de acertos)
11.Desde o inicio do ano, o reservatório de água de nossa cidade vem perdendo
água a uma taxa constante. No dia 12 de janeiro, o reservatório estava com 200
milhões de litros; no dia 21 com apenas 164 milhões.
a) Expresse a quantidade de água em função do tempo. (3,1% de acertos)
b) Calcule a quantidade de água no dia 18 de janeiro. (50% de acertos)
12.Faça a conversão das unidades
a) 12m para mm (50% de acertos)
b) 5 cm para m (53,1% de acertos)
c) 24,3
3
cm para
3
m (9,3% de acertos)
d) 900ml para litro (62,5% de acertos)
13. Um objeto é lançado verticalmente, obedecendo à função h = -t² + 8t – 12, onde
h representa a altura atingida pelo objeto em metros e t representa o tempo, em
110
segundos. Se a altura máxima atingida pelo objeto foi de 4m, depois de quantos
segundos do lançamento essa altura foi atingida? ( 31,2% de acertos)
14. Sejam três números naturais e consecutivos de tal forma que o produto dos dois
menores é igual ao quádruplo do maior, mais duas unidades. Qual é o maior desses
três números? (15,6% de acertos)
15.Calcule h
31,2% de acertos 25% de acertos
4.2.4 Análise dos dados da atividade de sondagem
Os dados da atividade descrita no item anterior, de cunho diagnóstico,
indicaram que, de maneira geral, os alunos apresentam defasagem relativamente
aos conhecimentos da matemática básica. Indicaram ainda que os porcentuais de
acertos são menores nos exercícios com operações envolvendo frações e
potências, notação científica, determinação da equação de uma reta que passa por
dois pontos, gráficos, cálculo de áreas, conversões em unidades de volume,
resolução de problemas envolvendo funções do segundo grau, e aplicações simples
de trigonometria. Chamou a atenção o resultado referente ao problema 11, em que
50% dos alunos conseguem calcular a quantidade de água no reservatório e
somente 3,1% deles são capazes de expressar a quantidade de água em função do
tempo, demonstrando incapacidade de transformar uma sentença matemática a
uma situação dada. Nenhum aluno foi capaz de associar uma situação a uma
sentença matemática, na situação proposta pelo problema 7, no qual é invertida a
situação abordada no problema 11.
111
Os dados foram compilados segundo o desempenho individual do aluno, e
expressos por gráficos. É uma forma que possibilita visualizar melhor a distribuição
dos mesmos.
O Gráfico1 apresenta as faixas de porcentuais de acertos e o porcentual de
alunos inseridos em cada faixa. Note-se que a maioria - 26,5% - acertou entre 20% e
30% das questões, e somente 5,9% acertaram entre 70% e 80%.
5,9%
8,8%
11,8%
17,6%
26,5%
17,6%
11,8%
0,0%
0-10%
10-20%
20-30%
30-40%
40-50%
50-60%
60-70%
70-80%
Gráfico1: Faixas de Porcentuais de acertos
No Gráfico 2, apresentamos somente duas faixas de acertos– porcentuais entre 0%
e menos que 50% e porcentuais entre 50% e 100% - e os porcentuais de alunos
inseridos em cada faixa.
112
85%
15%
0-50%
50-100%
Fig.2: Gráfico 2: Faixas de Porcentuais de acertos
Observa-se que 85% dos alunos ingressantes não acertam nem a metade das
questões formuladas. Alguns dados reforçam a condição dos estudantes
relativamente a conhecimentos prévios, a par da resposta apresentada por vários
alunos para converter 900 ml em litros. A resposta 9 litros denota falta de noção de
grandeza, mesmo daquelas que compõe nosso cotidiano. Embora essa não seja a
questão com o menor porcentual de acertos, esse tipo de erro é revelador.
Os gráficos revelam indicadores do perfil dos sujeitos desta pesquisa em
relação aos conhecimentos prévios.
4.2.5 O programa do curso
Como já mencionado, o Ministério da Educação elaborou um Catálogo
Nacional de Cursos Superiores de Tecnologia como guia para referenciar
estudantes, educadores e demais envolvidos, com o propósito de aprimorar e
fortalecer os Cursos Superiores de Tecnologia e em cumprimento ao Decreto n°
5.773/06. Assim, o programa do curso constitui-se um fator relevante para o
desenvolvimento da prática docente.
113
De acordo com esse Catálogo, o tecnólogo em alimentos planeja, elabora,
gerencia e mantém os processos relacionados ao beneficiamento, industrialização e
conservação de alimentos. Seu campo de atuação abrange desde moinhos,
indústrias alimentícias e fábricas de conservas até instituições de pesquisa. Esse
profissional ainda supervisiona as várias fases dos processos de industrialização de
alimentos, desenvolve novos produtos, monitora a manutenção de equipamentos,
coordena programas e trabalhos nas áreas de conservação, controle de qualidade e
otimização dos processos industriais do setor na perspectiva de viabilidade
econômica e preservação ambiental.
Portanto, para esse órgão federal, o programa de um desses cursos deve ser
tal de modo a capacitar o egresso para atuar nas áreas mencionadas.
A inclusão do Cálculo entre as disciplinas do programa visa a atender as
pretensões de desenvolvimento das habilidades, possibilitando ao egresso atuar de
forma competente em seu campo profissional. Esse foi o princípio norteador da
análise da ementa de Cálculo posta à apreciação dos integrantes do MEC, durante a
visita para aprovação do curso de Tecnologia de Alimentos. As recomendações
feitas por esse órgão foram no sentido de atender às necessidades do curso,
compondo um elenco de conteúdos pertinentes ao ensino superior.
Assim, de forma sintética, as ementas de Cálculo I e Cálculo II, ministrados no
primeiro e segundo semestres, respectivamente, abordam os conteúdos clássicos:
Funções, Derivada e Integral. A recomendação é, portanto, de que se deve cumprir
uma ementa com os conteúdos clássicos, de modo que esses conteúdos gerem
conhecimentos para a formação geral do profissional de forma integrada às outras
disciplinas.
4.2.6 Propostas de atuação
As exigências do curso em formar egressos para o exercício de sua profissão
implicam numa abordagem de ensino da Matemática como ferramenta para as
disciplinas específicas desse curso. Assim, é clara a indicação de que cumpria
114
abordar a Matemática utilizando abordagens por meio de Aplicações ou Modelagem.
Além das questões já expostas e de certa forma equacionadas outros novos
aparecem e devem ser enfrentados se é o desejo do professor utilizar tais
abordagens para o ensino de Cálculo em cursos nos moldes do aqui estudado. Isto
é, há que se proporem formas de encaminhamento para questões como:
Que estratégias utilizar na utilização da Modelagem com uma ementa a ser
cumprida em um espaço de tempo tão curto?
E aindar de modo a explorar os conteúdos mencionados, tendo em vista os
resultados das atividades de sondagem inicial que apontam defasagem dos
estudantes relativamente aos conhecimentos prévios de conteúdos básicos?
Num primeiro momento, a impressão é de que tal encaminhamento não
existe, e, portanto sobraria ao professor deixar ao próprio aluno o encargo de um dia
identificar alguma situação em que saiba aplicar o que aprendeu durante o curso.
Esse é o momento em que os resultados de pesquisas já desenvolvidas
devem se agregar aos práticos de modo a apontar caminhos e maneiras de superar
entraves.
A pesquisa envolve o professor num mar de informações teóricas e também
práticas, mostra as idas e vindas de um processo de investigação e aponta novos
horizontes, o que a prática, por si só, não oferece. Mas de forma contrária a pesquisa
necessita das experiências da prática para sua validação e possíveis reformulações.
Constatamos ainda que as especificidades do caso apresentado nesta tese trazem
contribuições para o avanço da pesquisa.
Uma primeira contribuição é relativa a um enfrentamento de situações que
consideramos frágeis sob a ótica do uso da Modelagem Matemática como
abordagem de ensino. Buscamos a seguir apresentar elementos que possam
explicitar nosso posicionamento.
Segundo a ótica de vários especialistas a escolha do tema que vai gerar a
construção de um modelo matemático deve ser atribuição dos alunos, e que o
115
conjunto de conhecimentos prévios deve orientar o caminho a seguir nesse processo
de construção.
Nossa prática nos revela que os conhecimentos prévios, o prazo fixado
previamente para cumprir o programa do curso, e as exigências da Instituição se
constituem em obstáculos quase intransponíveis para frutificarem as orientações de
deixar ao encargo do aluno a escolha do tema.
O conflito está em que às orientações para utilizar a Modelagem ou
Aplicações como abordagens de ensino também postulam um tempo mais flexível,
um programa menos rígido e conhecimentos prévios adequados.
Em verdade, essa revelação não se deve somente às condições já descritas:
fizemos algumas tentativas de deixar para o aluno a escolha do tema – que deveria
associar-se forçosamente a algum dos fenômenos específicos da área de
conhecimento que perpassa o curso - contudo o tempo e a estrutura de
funcionamento também ocasionaram entraves.
Algumas pesquisas evidenciam esses entraves na utilização da Modelagem e
Aplicações como estratégia de ensino. Encontramos eco dessas evidências em
pesquisas como a de Barbosa (2001b), que reforça a ideia de que a Modelagem seja
tratada como um “ambiente de Aprendizagem” no qual os alunos são convidados a
indagar e/ou investigar, por meio da Matemática, situações com referência na
realidade, e admite ainda que a organização das atividades em sala de aula seja
atribuição dos alunos, cabendo ao professor tão somente a responsabilidade de criar
estratégias para que as possíveis dificuldades surgidas ao organizar esse ambiente
de aprendizagem sejam suplantadas. Essa pesquisa com essas orientações revela
que os professores enfrentam dificuldades para implementar a Modelagem
Matemática, dificuldades relacionadas ao aluno, à escola e ao professor como
vivenciada na prática desta pesquisa.
Da mesma forma, Silveira (2007) reproduz anotações de professores que
rejeitam a adoção da Modelagem Matemática em suas práticas de sala de aula.
Entre as justificativas que apontam estão: preocupação em cumprir o conteúdo; falta
de tempo ou preocupação com gasto excessivo; reação dos alunos; preocupação
acerca do processo de construção do conhecimento. O pesquisador chega a admitir
116
que, muitas vezes, há abertura e otimismo entre os professores quanto a trabalhar
com Modelagem na Educação Matemática, otimismo e abertura, entretanto, que não
se concretizam na prática, visto que são muito poucos os que aplicam a Modelagem
em classe. Também Biembengut e Hein (2005) julgam necessário promover
alterações no processo de Modelagem quando aplicado em cursos regulares com
estrutura organizacional tradicional e programa a cumprir.
Os dados apresentados por Barbosa (2001b), revelados por Silveira (2007) e
os apontamentos feitos por Biembengut e Hein (2005), por serem bastante
relevantes, fizeram parte das nossas reflexões e corroboram com o que defendemos
nesta tese: superar essas dificuldades apontando caminhos de enfrentamento, que
propiciem a revisão de algumas das orientações referentes à participação do
estudante na escolha do tema, a função de conhecimentos prévios na definição de
fenômenos da realidade a serem modelados, ou a participação numa abordagem
inicial de apresentação dos conteúdos visando suprir conhecimentos prévios
necessários e/ou apresentar de modo introdutório, por meio de outras abordagens
de cunho mais convencionais os conteúdos específicos da disciplina visando
favorecer a utilização das abordagens por modelagem e aplicações.
4.2.7 Exercendo o ensino de Cálculo por meio das Aplicações e
Modelagem
O que defendemos nesta tese como abordagem para o ensino de Cálculo
num curso superior de Tecnologia de Alimentos objetiva a indicar que, por um lado a
Modelagem e Aplicações são estratégias de ensino que favorecem a aprendizagem
significativa, mas por outro que alguns dos princípios que as fundamentam devem
ser revistos para que seja possível enfrentar diversos entraves advindos da prática.
Objetiva também reforçar a necessária indissociabilidade da prática com a teoria, já
que essa última se constitui fonte de reflexões e de alternativas para o
enfrentamento e superação desses entraves.
117
Inicialmente refletimos a respeito do papel desempenhado pelas Aplicações e
Modelagem no ensino. Niss, Blum e Galbraith (2007), destacam duas categorias de
respostas e duas orientações diferentes as quais dependem dos objetivos e dos
meios. A primeira aborda "Aplicações e modelos para a aprendizagem da
Matemática", e o argumento a que recorre consiste em fazer com que os alunos
compreendam que a Matemática está realmente sendo usada por pessoas fora da
Matemática, fazendo-os perceber uma imagem rica da natureza e do papel dessa
Ciência, proporcionando significado e interpretação às atividades e às entidades
matemáticas. Dessa forma, também é promovida a motivação para se engajarem no
estudo da Matemática.
A segunda categoria discute que importa aprender Matemática a fim de
desenvolver competências na Aplicação Matemática e na construção de modelos
para as áreas e os fins que são basicamente extramatemáticos. O argumento desta
vez é equipar os alunos com a capacidade de usar a Matemática para lidar com
situações fora da própria Matemática, considerando o fato de seu uso ocorrer por
meio de modelos matemáticos e da Modelagem.
Para nós essas duas posições não precisam necessariamente estar disjuntas,
mesmo conhecendo a existência de provas da prática e da investigação de que não
há transferência automática, ao ter aprendido Matemática puramente teórica, para
usá-la em situações que já não tenham sido totalmente matematizadas.
Consideramos que o ensino da Matemática possa contemplar ambas posições.
Entre os vários temas em que foram subdivididas as pesquisas abordando
Modelagem e Aplicações, a nossa se insere parcialmente no tema “Aplicações e
Modelagem para a Matemática”. Justificamos essa inserção em concordância com
Eric Muller e Hugh Burkhardt (2007) quando observam que ensinamos e
aprendemos Matemática para desenvolver uma ferramenta poderosa de estratégias,
conceitos e competências para utilizá-la na resolução de problemas do mundo real e
apontam pesquisas desenvolvidas nesse segmento que oferecem boa visão a
respeito do assunto. Contudo, é necessário ampliar essa visão, pois as múltiplas
conexões essenciais para uma sólida compreensão da Matemática não surgem
naturalmente, requerem atividades específicas que as desenvolvam.
118
4.2.8 As abordagens de ensino descritas por meio de fases e etapas
De um modo sintético podemos dizer que as abordagens de ensino
apresentadas nesta tese envolvem os seguintes procedimentos. Num primeiro
momento, os resultados da atividade diagnóstica realizada com alunos são levados
em conta, o que implica em retomar alguns conteúdos da Matemática básica,
propiciando um acompanhamento individual, conforme os erros e acertos
detectados. Em geral esse trabalho tem a duração de mais ou menos três semanas.
Esses conteúdos são ainda retomados em todo momento que haja necessidade.
Após essas semanas é que se inicia o desenvolvimento do programa propriamente
dito.
Os conteúdos arrolados na ementa do curso são introduzidos aos alunos pela
professora por meio de um breve histórico, e por alguns exemplos de aplicações
desses conteúdos relacionadas à tecnologia dos alimentos. Nessa introdução são
ainda exploradas situações com o auxílio do computador.
Na etapa seguinte a professora apresenta as definições dos conceitos,
algumas propriedades importantes e exemplos, os quais seguem a orientação
indicada por livros didáticos selecionados segundo os objetivos do curso.
Após a introdução formal dos conceitos é proposto ao aluno a busca de
situações em que o conteúdo estudado tenha sido aplicado, preferencialmente em
sua área de atuação. É quando se dá um retorno à questão: “com essa matemática
aprendida, onde poderei usá-la?”. Essa proposta pode ser efetivada individualmente
ou em grupo. Em geral o aluno encontra tais situações em artigos científicos, ou em
trabalhos desenvolvidos em outras disciplinas. O material assim coletado é discutido,
tanto sobre o assunto tratado na situação, como principalmente quanto à Matemática
nela envolvida.
A elaboração de modelos ocorre num último momento quando o estudante
tomou conhecimento das noções formais, mesmo que de forma introdutória, e
vivenciou experiências de modelagem ou de aplicações elaborados por outros. A
formação de conhecimentos prévios da matemática básica foi sendo perseguida em
119
separado, ou no bojo do desenvolvimento do curso, tendo-se por pressuposto que a
mesma é fundamental para a exploração de modelos adequados ao curso e
exploração de aplicações significativas.
Nominamos essas fases de Fase I, II e III somente para organizar nossa
estratégia, considerando que na prática poderá haver fusão entre elas.
Fase I: Apresentação do conteúdo pelo professor.
Essa fase se desenvolve em três etapas. A primeira é a apresentação do
conteúdo por uma abordagem histórica. O objetivo dessa etapa é motivar o aluno
sobre a característica de um conhecimento que foi construído pouco a pouco
(destacar que um conteúdo matemático não apareceu pronto de um dia para o
outro). É ainda evidenciar que o desenvolvimento da Ciência de modo geral é
resultante de muito esforço e dedicação.
A segunda etapa é a que o professor explora algumas aplicações do conteúdo
que será estudado. Nesse momento o que está em foco é a inquietante pergunta:
onde vou usar isto? Iniciamos, portanto, com a argumentação de que o conteúdo a
ser visto servirá para resolver questões principalmente às referentes ao estudo de
produtos alimentícios já produzidos ou que serão produzidos por eles, pois as
análises laboratoriais para esses fins requerem conhecimentos matemáticos. Desta
forma o aluno saberá de antemão que o assunto a ser visto terá sua aplicação.
Na terceira etapa são apresentadas as definições, propriedades importantes e
outros exemplos significativos. Sempre que possível procura-se utilizar estratégias
diversificadas para essa etapa, como o uso da lousa, de notas de aula, de consultas
a livros didáticos, e quando conveniente o recurso de meios informáticos. É na
terceira etapa da Fase I que também se busca explorar exemplos de duas
categorias: intramatemática e direcionados a fenômenos específicos ao curso, como
modo de explicitar as propriedades dos conceitos estudados. E em conseqüência é
interessante a proposição de exercícios que se insiram nas duas categorias.
120
Fase II: A apresentação pelo aluno de situações que envolvem o
conteúdo matemático em estudo
Nessa fase o aluno é solicitado à busca de modelos ou aplicações que
possam ser encontrados em artigos, tópicos de livros ou em exemplos apresentados
por disciplinas que sejam relacionadas às especificidades do curso. O aluno deverá
fazer uma exposição dos modelos ou aplicações encontrados em seminário no qual
o professor direcionará uma discussão. Essa é a fase que o aluno inicia sua
participação mais efetiva na escolha de tema para explorar aplicações da
matemática. É nessa fase que o professor alimenta uma discussão que abranja
tanto o tema modelado, (apresentado como aplicação) quanto, principalmente, a
Matemática nele envolvida.
Fase III: A elaboração pelo aluno de situações expressas por modelos
ou aplicações
Essa é a fase dedicada ao desenvolvimento propriamente dito da Modelagem
Matemática de fenômenos que envolvem a Tecnologia de Alimentos ou ainda de
Aplicações da Matemática nessa área. É nesse momento que cabe ao aluno tomar a
iniciativa de escolher o tema e trabalhá-lo numa das perspectivas indicadas.
A seguir apresentaremos de forma detalhada cada uma dessas fases em
cada tópico que compõe o programa a ser cumprido pela disciplina Cálculo. Para nós
era fundamental utilizar a Modelagem cumprindo o programa, atentos que
estávamos para o alerta de muitos dos pesquisadores de que dar conta do programa
constituía-se um dos entraves para a aplicação da Modelagem Matemática. Eu
entendia que talvez a dificuldade estivesse em algumas das práticas utilizadas na
utilização da Modelagem. Buscamos encontrar uma forma para superar esse entrave
sem que aviltasse os princípios fundamentais da modelagem.
4.3 A abordagem dos conceitos do Cálculo nas Fases I e II
4.3.1 O conceito de Função – Fase I
121
Na primeira etapa da Fase I o professor apresenta aspectos históricos do
conceito. A intenção é indicar ao estudante a construção coletiva de um conceito
durante muito tempo. Tem-se claro que muitos dos termos que aparecem numa
abordagem histórica não são compreensíveis para alunos de um curso de
Tecnologia de Alimentos, mas mesmo assim apresenta-se essa introdução buscando
valorizar a construção do conceito pelo tempo. Klein explora bem esse aspecto da
evolução ao longo do tempo o que nos faz utilizar suas referências para o caso do
conceito de função. Ele indica que por volta de 1750, Euler em sua obra Introductio
apresenta duas definições distintas para função: I) Define y como função de x, a toda
expressão analítica em x, ou seja, a toda expressão composta de potências,
logaritmos, funções trigonométricas, entre outras, da variável x, sem expressar
claramente como podem ser feitas as combinações. Euler já estabelecia a
classificação das funções em algébricas ou transcendentes. II) Define uma função
pela igualdade y = f(x) quando, referindo-a um sistema de eixos coordenados, x; y,
ela resulta no gráfico de uma curva qualquer, libero manus ductu.
Euler não estabelecia qualquer relação entre as duas definições.
Joseph L. Lagrange (1736-1813) em sua Théorie des fonctions analytiques,
publicada por volta de 1800, restringe consideravelmente o conceito de função
limitando-as somente às funções analíticas, definidas por séries de potências.
Jean Baptiste Joseph Fourier (1768-1830), em sua obra Théorie analytique de
la chaleur de 1822, apresenta o problema da propagação do calor em que
aparecem os valores de contorno, obtidos em diferentes partes, arbitrariamente e de
forma independente. Fourier aborda a situação como Euler, em sua segunda
definição do conceito de função.
Essa definição subsiste em sua essência nos trabalhos de Peter G. L. Dirichlet
(1805-1859), embora já estivesse se referindo a funções contínuas ou pouco
descontínuas. Para ele é assim definido o conceito geral de função:
“Se por qualquer meio, se faz corresponder a cada valor de x
compreendido em um intervalo, um valor determinado de y, diz-se que y
é uma função de x”. (Klein, p .301,302).
122
Por volta de 1830, inicia-se o desenvolvimento da Teoria Especial de
Funções de Variável Complexa, chegando pouco a pouco, ao domínio dos
matemáticos, como Augustin L.Cauchy (1789-1857), Bernhard Riemann (1826-1866)
e Karl Weierstrass (1815-1897).
Os conceitos, segundo Klein, foram construídos por meio das aplicações das
ciências naturais.
A noção de função era assim identificada na prática com a de expressão
analítica, até o séc. XIX. Esses estudos evoluíram e como consequência surgem
numerosas aplicações da Matemática a outras ciências, pois, os cientistas partindo
de observações procuravam uma fórmula (uma função) que explicasse os
sucessivos resultados obtidos. A função torna-se, então, o modelo matemático que
explica a relação entre as variáveis.
Atualmente as funções estudadas e usadas nas aplicações, retêm no
fundamental a idéia de dependência entre variáveis. A noção de função é de
importância central na concepção e no estudo de modelos (dinâmicos,
probabilísticos, de distribuição espacial,...), qualquer que seja a sua natureza,
continuando por isso a ser uma noção-chave na Matemática atual.
Na segunda etapa da Fase I são exploradas aplicações do conteúdo em
estudo. Iniciamos, embora ilustrativamente, com um exemplo no qual o
conhecimento das funções poderá ser útil no campo de atuação dos alunos. No
primeiro momento o aluno tomará somente conhecimento de algumas situações, não
sendo necessariamente possível sua resolução naquele momento, contudo estará
motivado para perceber que o assunto a ser estudado lhe será útil em sua área de
atuação.
Como ilustração, apresentamos a seguir, um dos possíveis exemplos que
poderá ser exposto.
Na pesquisa para desenvolvimento de novos alimentos ou para suas melhorias é
fundamental o comportamento de funções, pois é através da análise de seus gráficos que
muitas decisões são tomadas. Como ilustração apresentamos um problema cujo enunciado
é:
123
• A umidade de um determinado biscoito está relacionada ao tempo de estocagem. Nota-se
que existe uma lei matemática que explique esse fenômeno e é usado para determinar qual
é a embalagem ideal para conservação de biscoito.
Gráfico 3: t x umid.
O exemplo exposto, embora pareça simples exigirá do aluno a compreensão
de vários itens a ser estudado.
O objetivo da apresentação de um exemplo de aplicação é o de despertar o
interesse do aluno em saber detalhes que o levará à resolução de um problema
proposto, que inicialmente ele ainda não tem condições de apresentar a solução.
Após essa apresentação iniciamos o estudo das funções apresentando um
outro problema de fácil interpretação e solução. Como ilustração, tomaremos o
conhecido exemplo do taxi assim enunciado:
Em certa cidade, os taxistas cobram R$10,00 a bandeirada mais R$3,00 por
quilômetro rodado. Como é possível para um passageiro determinar o valor da
corrida?
Com esse exemplo visa-se explorar:
• A “dependência” entre as grandezas.
• A variação que ocorre no preço ao percorrer mais 1 Km. Com essa informação
podemos explorar o significado do coeficiente angular, como variação de Y ao
acréscimo de 1 unidade em X.
Teor de umidade do biscoito cream cracker na
embalagem de BOPP/BOPPP contendo 190 g de
produto, durante a estocagem a 30C/90%UR
y = 0,04x + 4
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0 200 400
Tempos de estocagem (dias)
Umidade ( g água/ 100 g
de produto seco)
Série1
Linear (Série1)
124
•
O significado do coeficiente linear, ao pesquisar quanto seria cobrado se o percurso
não chegasse a 1km.
• As questões relativas aos sinais. Na possibilidade da existência de sinal negativo
para o coeficiente angular, por exemplo.
• A alteração de sinal dos coeficientes da expressão.
Com este problema pode-se ainda explorar a relação funcional entre o preço
da corrida e o número de quilômetros rodados, pois para resolvê-lo é necessário
determinar, a partir dos dados apresentados, a relação existente entre o preço (P) e
o número (x) de quilômetros rodados, que são as variáveis do problema. Utiliza-se
como estratégia de resolução a organização dos dados como segue:
Tabela de dados
X(km)
P
0 10
1 13
2 16
3 ?
4 22
Para completar os dados o aluno deve perceber que o preço para rodar 1km é
R$3,00 e que a bandeirada é R$10,00 que leva à conclusão que essa função afim é
não linear. O valor de R$3,00 para cada km rodado é chamado de coeficiente
angular, e o preço para “zero” km, ou seja a bandeirada, é chamado de coeficiente
linear. Assim temos a relação P = 3x + 10. Fica evidenciado ao aluno que esta
relação define P como uma função de x e permite calcular o preço da corrida para
qualquer número de quilômetros rodados, mesmo para aqueles valores de x que
não constam da tabela acima.
Pode-se também explorar a representação da função por meio de um gráfico
no plano cartesiano. Nesse caso, como é usual representamos a variável x no eixo
das abscissas e os correspondentes valores da variável dependente, neste exemplo
P, no eixo das ordenadas.
125
0
5
10
15
20
25
0 1 2 3 4 5
Km(s) rodados
Custo
Gráfico 4: Km X Custo
Este gráfico indica que função está definida somente para valores positivos de
x (km) e por isso é representada por uma semi-reta, e também que sua origem
coincide com o ponto inicial da corrida o ponto (0, 10).
Outra forma de utilizar esse exemplo é o de criar situações gráficas (conforme
abaixo) e solicitar que os que indiquem relações entre kilometragem, bandeirada e
preço de dois outros táxis. Esperamos que os alunos referenciem-se ao exemplo
anterior e possam tirar conclusões sobre os elementos envolvidos, como os
coeficientes, por exemplo.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 2 4 6
Km(s) rodados
Preço
Gráfico 5: Km X Custo
126
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 2 4 6
Km(s) rodados
Preço
Gráfico 6: Km X Custo
Ou ainda colocamos questões como: O gráfico abaixo pode representar uma
corrida de táxi? .
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
0 1 2 3 4 5 6
Gráfico 7: Km X Custo ??
Outro exemplo está na exploração de um gráfico (como abaixo) que mostra
como varia, aproximadamente, a velocidade de um atleta que corre cerca de 10m em
10s. . Observa-se que a velocidade do atleta vai aumentando durante os 4 primeiros
segundos, depois permanece constante.
127
Gráfico 8: t x v
Ou ainda uma situação que indica que o número de células viáveis diminui
exponencialmente com o tempo de exposição a uma temperatura constante e letal
ao microrganismo. Essa situação pode ser representada pelo gráfico.
Curva de destruição térmica
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
0 1 2 3 4 5
tempo (min.)
número de células
sobreviventes
Gráfico 9: t x sobrev.
Na terceira etapa são apresentadas as definições, propriedades importantes e
exemplos significativos. Para essa apresentação são utilizadas estratégias de
exposição na lousa, são exploradas notas de aula, leitura de conteúdo de livros
didáticos. Em geral, com as necessárias adaptações seguimos a orientação de um
ou mais livros didáticos. Para a turma em estudo os livros foram:
128
•
Cálculo A: Funções, Limite, Derivação, Integração / Flemming, Diva
Maria – Makron Books Ltda. 1992.
• Cálculo Diferencial e Integral – vol.I / Boulos, Paulo- Makron Books
Ltda. 1999.
Apresentamos a seguir algumas estratégias utilizadas para explorar
propriedades de funções (no caso funções afim)
Solicitamos por exemplo que os alunos avaliassem os gráficos e a partir deles
encontrassem as representações algébricas das respectivas funções. O objetivo da
atividade é explorar a relação entre as representações gráfica e algébrica da função
afim, assim como relacionar a representação gráfica com os valores dos dois
coeficientes.
i) ii)
.
iii) iv)
Após a atividade de tentar “descobrir” as leis funcionais algébricas mediante
uma transformação (translação ou rotação), uma outra atividade é proposta no
laboratório de informática, usando o “Microsoft Math 3.0” ou o software
129
“graphmatica”. Desta vez o aluno fará alterações na lei funcional e observará a
transformação ocorrida no gráfico. Essa atividade oportuniza o aluno observar com
maior facilidade as várias transformações ocorridas nos gráficos dadas as alterações
nas representações algébricas.
As observações de transformações usando o software também são
realizadas com outras funções, como as polinomiais de grau 2, as exponenciais, as
logarítmicas etc.
• Observação de funções polinomiais de grau 2
• Observações de funções exponenciais
.
• Observações de funções logarítmicas
130
Esta atividade está sendo desenvolvida desde 2004 com as turmas, após
outras tentativas. Em 2003 quando começamos com a disciplina de Cálculo nos
cursos de tecnologia, tínhamos outra postura e nos incomodavam muito as
indagações dos alunos dos motivos ou das aplicações para os conteúdos
apresentados. Já estavam cansados da argumentação “depois veremos”. Essa foi a
principal razão para essa alteração: primeiro apresentamos onde usaremos depois
aprendemos como fazer para usar.
Nas atividades com o computador registra-se que a reação dos alunos
inicialmente é de curiosidade para testar as mudanças sugeridas e observar o
comportamento gráfico, depois tentam “prever” as alterações dos gráficos mediante
alterações na lei da função.
Para as atividades com uso do computador, como que acabamos de
descrever, nos referenciamos nas observações de Borba (2007) que considera os
computadores, enquanto artefato cultural e enquanto técnica ficam cada vez mais
presentes em todos os domínios da atividade humana, e é fundamental que eles
também estejam presentes nas atividades escolares. Na escola, alfabetização
informática precisa ser considerada como algo tão importante quanto a alfabetização
na língua materna. Assinala a importância da escolha de propostas pedagógicas que
enfatizem a experimentação, visualização, simulação, comunicação eletrônica e
problemas abertos, considerando que as mesmas estariam em ressonância e em
sinergia com a informática.
Além dessa referência, o que realmente foi fundamental para o
desenvolvimento da atividade exposta nesta tese, foi uma experiência similar vivida
durante o mestrado, nas as aulas de “A utilização da informática na Educação
Matemática” ministrada por Borba. A análise das transformações ocorridas nos
gráficos das funções, à medida que as alterações são feitas nas leis funcionais,
amplia a visão do papel de cada componente que compõe a lei da função,
interferindo na compreensão função – representação gráfica.
Pela disponibilidade dos computadores, concordamos com Henn (2007),
quando afirma que a tecnologia contribui de forma especial com o processo de
ensino-aprendizagem, desenvolvendo um papel importante nas experiências básicas
131
necessárias, para que as que as aulas possam apresentar os princípios gerais da
Educação Matemática. Nesse caso o computador pode influenciar positivamente na
geração adequada dos conceitos da matemática, por meio de dinâmicas de
visualização. Nessa etapa também são explorados exemplos de duas categorias:
intramatemática e direcionados a fenômenos específicos ao curso.
Levando-se em conta que na área de Tecnologia em Alimentos, muitas vezes
os profissionais terão como desafio analisar embalagens, com suas dimensões e
talvez eles precisem propor um melhor dimensionamento consideramos adequados
exemplos na categoria “intramatemática” como os que seguem:
• Expressar a área de uma chapa retangular cujo perímetro é conhecido em função do
comprimento de uma de suas arestas.
• Para uma caixa fechada com uma base quadrada cuja área de superfície
(área total) é conhecida, expressar seu volume em funções da aresta de sua base.
• Uma lata cilíndrica fechada tem uma área de superfície (área total)
conhecida. Expressar o volume da lata em função do seu raio.
• Uma lata cilíndrica contém volume conhecido. O custo por cm
2
para
construir a tampa e o fundo de metal é duas vezes o custo para construir a lateral.
Determinar a expressão Custo em função do raio da lata conhecendo-se o custo da
lateral.
Como exemplos “direcionados a fenômenos específicos ao curso”
utilizamos
aqueles em que os dados são obtidos de experiências reais ou de trabalhos
realizados em laboratório, e o propósito é encontrar sentença matemática que
represente a situação, alertando que nem sempre encontramos com precisão tal
sentença.
Para isso introduzimos os ajustes de funções que podem ser feitos aos
pontos obtidos experimentalmente.
Um dos exemplos explorados nessa fase é o problema que segue. Nele o aluno
tem pontos obtidos experimentalmente e para encontrar a lei matemática que rege o
fenômeno, será necessário usar o recurso para ajustar uma função a um conjunto de
pontos.
132
Penetrômetro
Embasa-se na medição, em um intervalo de força versus distância de
penetração de um cilindro ou agulha. É utilizado para alimentos como margarina,
manteiga, queijos, barras de chocolate, gelatinas, geléias, maionese, enfim,
alimentos de alta viscosidade e também para algumas frutas como maçã, pêra,
pêssego, mamão etc. Nesse caso a força empregada pelo penetrômetro (em Kg) é
em função da distância penetrada em mm.
Gráfico 10: d x f.
Nesses exemplos há necessidade de efetuar ajustes de funções. Para
funções de primeiro e segundo graus, fazemos alguns exemplos usando as fórmulas
de ajustes indicadas no livro “Estatística Fácil” de Antonio Crespo (2002).
Fórmulas de ajustes para funções de primeiro grau:
BAxy
+
=
Com
( )
2
2
.
xnx
yxnxy
A
−Σ
−Σ
= e xAyB −=
Sendo: (x ; y) coordenadas dos pontos
n é o número de pontos
x
é a média dos x
y é a média dos y
Penetração na barra de chocolate (20mm)
y = 0,0351x
2
+ 0,0903x - 0,0028
R
2
= 0,9973
-0,5
0
0,5
1
1,5
2
0 2 4 6 8
distância (mm)
força (kg)
Seqüência1
Polinômio
(Seqüência1)
133
A é o coeficiente angular da reta ajustada
B é o coeficiente linear da reta ajustada.
Para ajustar uma função do segundo grau BAxy +=
2
, é feita uma adaptação
na fórmula apresentada, substituindo o
x
por
2
x .
Após alguns exemplos explorando essas fórmulas, passamos para o uso da
informática, especificamente, do excel que fornece recursos para encontramos a
linha de tendência que melhor se ajusta aos pontos obtidos experimentalmente.
Fornece uma grande diversidade de funções que poderá ser usada, o que amplia o
leque de possibilidades. Além disso, também disponibiliza o coeficiente de
determinação
2
R
.
14
De maneira simples, quanto mais
2
R
se aproximar de 1 melhor
será a “aderência” da equação algébrica encontrada, aos pontos obtidos
experimentalmente.
Após esses procedimentos a determinação da função do exemplo do
Penetrômetro não apresenta dificuldade pelos alunos.
4.3.1.1 Análise da Fase I – O conceito de função
No desenvolvimento da Fase I é possível detectar dificuldades na leitura de
gráficos, na resolução de equações simples, nas regras de sinais e na formulação de
expressões, dificuldades essas apontadas na atividade diagnóstica que realizamos
com os calouros. Nossa atitude é, como já mencionado, de retorno a esses
conteúdos a cada momento, principalmente porque consideramos que os
conhecimentos prévios são fundamentais para a implantação da Modelagem ou
Aplicações como estratégias de ensino. Como produto de reflexões de nossa prática
nosso posicionamento é que a defasagem dos estudantes em conhecimentos
básicos compromete a implementação de tais estratégias para o nível proposto.
14
O coeficiente de determinação fornece uma medida da proporção da variação explicada pela
equação encontrada em relação à variação total de respostas (Rodrigues,2005 p.79)
134
E, portanto é nessa fase que é exigido um empenho maior por parte do
professor para que o aluno reveja conceitos e perceba que haverá aplicações que os
envolverão. É também nessa fase que se pode detectar uma das inquietações de um
aluno em um curso de tecnologia com um foco estabelecido: saber em quais
situações determinado assunto poderá ser usado ou aplicado.
Neste momento vale destacar que a motivação para a passagem para a Fase
II está fomentada, pois se os alunos passarem pela disciplina pela simples
obrigatoriedade de composição curricular, as relações que envolvem ensino e
aprendizagem tornam- se difíceis de serem conduzidas.
4.3.2 O conceito de Função - Fase II
Na fase II quando se pretende a inserção do aluno no processo, propomos
que ele busque exemplos, preferencialmente em sua área de atividade, de modelos
ou de aplicações das funções. Os exemplos podem ser encontrados em artigos
científicos, situações ocorridas em outras disciplinas, e até mesmo assuntos
abordados em livros direcionados à área. O aluno tem a opção de fazê-lo
individualmente ou em grupo, e apresentar em forma de seminário.
O objetivo dessa fase é que os alunos entendam o teor do assunto escolhido
por eles, que em muitos casos referem-se às pesquisas científicas já desenvolvidas
nesse campo de atuação, e perceberem qual a importância do uso das funções na
situação abordada.
Para aqui expor, selecionamos quatro exemplos entre aqueles que os alunos
indicaram referência bibliográfica. Alguns alunos se esqueceram de anotá-la.
É importante destacar que a cada turma uma série de novos artigos e
experiências é apresentada. O material apresentado nesta tese de fato compõe uma
coletânea de trabalhos que os alunos pesquisaram. Reproduzimos os textos
exatamente como os alunos os escreveram.
135
Os quatro exemplos possuem características diferentes, não somente em
relação ao assunto abordado, mas principalmente em relação à conduta dos alunos
diante dos trabalhos escolhidos. As características desses trabalhos configuram a
dificuldade de estabelecer o limite entre Aplicação e Modelagem nas atividades de
ensino.
Usaremos como recurso para expor essas atividades apresentar inicialmente
as observações feitas a respeito da elaboração dos trabalhos e suas respectivas
apresentações, compondo dessa forma parte das análises pertinentes a este
processo de pesquisa.
4.3.3 Apresentação dos trabalhos realizados pelos alunos envolvendo
Função, com considerações e análises.
4.3.3.1 Considerações do trabalho I: Avaliação de dois tipos de cortes no
abacaxi
No trabalho I, os alunos fizeram exatamente o que foi solicitado: Buscaram
um artigo, apresentaram, interpretando o uso das funções no trabalho, gerando
discussões e trocas de informações. No artigo escolhido puderam ter contato do
desenvolvimento de uma pesquisa e dos conhecimentos necessários para fazê-la.
Além das informações específicas do assunto pesquisado, notaram que é necessário
conhecer o comportamento de funções, a elaboração de gráficos e a interpretação
dos mesmos.
Como primeiro trabalho executado, os alunos apresentaram algumas
dificuldades principalmente na interpretação dos gráficos, contudo o artigo motivou
discussões e troca de informações.
A seguir o trabalho apresentado em sua íntegra.
136
Trabalho I: Avaliação de dois tipos de cortes no abacaxi
Este trabalho faz a leitura e interpretação da Matemática envolvida em um
artigo publicado na revista Ciência e Tecnologia em Alimentos, vol.25 nº.2 -
Campinas Apr./June 2005.
O objetivo do trabalho foi observar as aplicações das funções utilizadas na
área de alimentos.
Sobre o artigo
O artigo e o experimento foram realizados por Gléucia Carvalho Silva, Geraldo
Arraes Maia, Raimundo Wilane de Figueiredo, pertencentes ao
Departamento de
Tecnologia de Alimentos da Universidade Federal do Ceará, e por Mén de Sá
Moreira de Souza Filho, Ricardo Elesbão Alves, Manoel Alves de Souza Neto, que
fazem parte da equipe do EMBRAPA Agroindústria Tropical de Fortaleza (CE).
O objetivo do trabalho realizado por eles foi avaliar o efeito de dois tipos de
cortes (trapézio e fatia) nas características físicas e físico-químicas do abacaxi
Pérola processado e refrigerado.
Procedimento realizado
Foram selecionados 120 frutos com grau de maturação adequado do Estado
da Paraíba, Brasil.
Os frutos foram recepcionados e lavados e em seguida, imediatamente
imersos em tanques contendo água clorada com 200ppm de cloro, por 2 minutos,
para desinfecção da casca.
137
A temperatura ambiente de 12°C, os frutos foram descascados e cortados
mecanicamente nas formas de fatia e trapézio, com espessura de 1 cm. Esses foram
colocados em monoblocos perfurados, higienizados, e imersos em um tanque
contendo água clorada com 20ppm de cloro ativo a uma temperatura de 10ºC por 15
segundos.
Em seguida foram deixados em repouso para drenagem da água em excesso,
acondicionados em embalagens de polipropileno e armazenados a temperatura de 4
± 1ºC, por 16 dias.
E a intervalos de quatro dias, amostras foram coletadas e analisadas em pH,
acidez titulável, ácido ascórbico, atividade de água e cor.
Resultados:
Acidez Titulável
Na Figura 2, podemos ver a variação da acidez titulável em função do tempo
de armazenamento e verificar que houve diferença significativa entre os dois tipos de
corte.
A diferença pode ser em decorrência da diferença de acidez no próprio fruto na
qual, segundo CARVALHO, aumenta da base para o topo e nas proximidades da
casca. Outro fator seria com relação à exposição da área, sendo que, quanto maior a
138
área maior o ataque microbiano, aumentando assim a acidez. Portanto, o corte tipo
trapézio por ter uma área de exposição maior, aumentaria sua acidez.
pH
De acordo com a Figura 3, variação de pH em função do tempo de
armazenagem, não foi evidenciada diferença significativa entre os dois tipos de
corte. O pH de ambos variou numa faixa de 3,7 a 3,5.
Ácido ascórbico
Os resultados de ácido ascórbico encontram-se na Figura 4. Evidenciou-se
uma interação significativa entre os dois tipos de corte e o tempo de armazenagem.
Nos pedaços cortados em trapézio variou de 16,79 a 12,34mg/ 100g e em fatia de
20,29 a 16,50mg/ 100g. Maior área de exposição do corte trapézio propicia maior
oxidação do ácido ascórbico
Atividade de água
139
A atividade de água do abacaxi não obteve diferença significativa entre os
dois tipos de cortes. Ambos os cortes evidenciaram um aumento e em seguida um
declínio nos valores de atividade de água de 0,985 para 0,982 no decorrer do tempo.
Esta atividade de água, por ser elevada pode facilitar um desenvolvimento
microbiano, principalmente mofos e bactérias.
Cor
Na Figura 7, gráfico de escurecimento pelo tempo, observa-se valores
crescentes para os cortes tipos trapézio e fatia, o que indicam um processo de
escurecimento. Este resultado justifica-se pela maior relação superfície/volume e
maiores danos mecânicos sofrido pelo corte tipo trapézio, o que favorece de forma
mais acelerada as reações de degradação da cor do produto ocasionadas pelo
processo de escurecimento pelas polifenoloxidases.
140
Conclusões
Do artigo
De acordo com os gráficos apresentados pode-se concluir que para o
processamento mínimo do abacaxi, o corte indicado, por sofrer menores alterações
em suas características originais, foi o tipo fatia com tempo de armazenamento de
oito dias.
141
4.3.3.2 Considerações do trabalho II: Como calcular o número de
gerações ocorridas em microorganismos
No trabalho II, os alunos tiveram a preocupação de desenvolver as etapas
ocorridas para o desenvolvimento de uma fórmula apresentada pronta por outra
disciplina. Apresentaram, portanto o desenvolvimento de como calcular o número de
gerações ocorridas em microorganismos, buscando entender o processo que gerou
a equação, ou que gerou o modelo para esse fenômeno. Trabalharam no sentido
inverso, a partir do modelo buscaram entender o processo que o gerou e
acrescentaram exemplo de aplicação.
A análise para feita para este trabalho é que embora não se tratar de um
artigo pronto, os alunos aproveitaram a oportunidade para esclarecer e entender
melhor uma fórmula utilizada em outra disciplina. Na apresentação a maioria dos
alunos teve dificuldade em entender todos os passos do desenvolvimento da
fórmula, sendo necessário algumas intervenções da professora, contudo foi um
momento propício para conhecermos uma atividade interdisciplinar e melhorar a
visão de “ilhas” que as disciplinas proporcionam.
A seguir o trabalho é apresentado em sua íntegra.
142
T
T
r
r
a
a
b
b
a
a
l
l
h
h
o
o
I
I
I
I
:
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C
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o
o
o
r
r
g
g
a
a
n
n
i
i
s
s
m
m
o
o
s
s
A equação abaixo permite calcular o número de gerações que ocorreram em
uma cultura de microorganismos, se os números da população inicial e final forem
conhecidos.
f(x) = 3,3 ( logN – log
No )
O logaritmo de um número real e positivo b na base a, positiva e diferente de
1, é o número real x, ao qual se deve elevar a para se obter b:
Com b>0, a>0 e a≠1
Como se concluiu que o número de gerações é dado por:
f(x) = 3,3 ( logN – log
No )
Como ocorreu o desenvolvimento da função y = f(x)
O crescimento de uma cultura de espécie de unicelulares pode ser
caracterizado em termos quantitativos. Isso inclui o número de gerações que tem de
desenvolvido em um período de incubação, bem como o tempo de geração e a taxa
de crescimento (n° de gerações por hora).
Estes valores trazem algumas informações sobre a natureza das espécies
microbianas, Como por exemplo: a Bradyhizobium japonicum, uma bactéria fixadora
de nitrogênio, tem um crescimento lento comparado a E. coli, uma bactéria
comumente utilizada em estudos genéticos e bioquímicos.
Os organismos de crescimento rápido são mais úteis em muitos tipos de
pesquisas e aplicações industriais.
Os valores de crescimento permitem aos cientistas predizer e controlar a
quantidade de crescimento de qualquer espécie microbiana unicelular. As células
resultantes de tal crescimento controlado podem ser utilizadas para estudo celulares
143
fundamentais, tais como microscopia eletrônica do conteúdo de DNA, bem como
para propósitos comerciais, incluindo a produção de vacinas.
A população total final (N) de uma cultura microbiana que começa com uma
célula pode ser expressa por N = 1 x 2
N
, pois sua reprodução é por bipartição.
No entanto, na realidade o número de bactérias inoculadas no tempo zero
(No) não é um, mas muitos milhões, então a equação pode ser reformulada como:
N = No x 2
N
A resolução dessa equação é facilitada com a aplicação dos logaritmos e suas
propriedades. Assim temos:
log N = log No + N log2
O log na base 10 é utilizado porque os números do inoculo No estão na
magnitude de milhares que podem ser facilmente trocados por valores representados
por potência de 10. Assim isolando-se o N da equação acima temos:
2log
loglog
0
NN
N
−
=
Substituindo-se log 2 pelo seu valor 0, 301, a equação anterior, poderá ser
simplificada para:
301,0
loglog
0
NN
N
−
=
.Considerando que 1/0,301 = 3,3, chegamos à
equação inicial:
N = 3,3 ( logN - logNo )
Com essa equação é possível calcular o número de gerações que ocorreram
em uma cultura, quando os números da população inicial e final forem conhecidos.
Exemplo:
Após a contagem de uma população em cultivo, obteve-se o valor de 1000
células. Após um determinado tempo, essa contagem foi novamente realizada
obtendo-se o valor de 100.000.000 de células. Para encontrar o número de gerações
(N), consideramos:
N = 3,3 ( logN - logNo )
144
N= 3,3 (log 100 000 000 – log 1000)
N=3,3(8-3) = 16,5 gerações.
Observações
O tempo de geração designado por G ( o tempo que leva para uma população
dobrar de número ) pode ser determinado pelo número de gerações (N) que ocorre
em um intervalo de tempo (t).Sendo:
N
t
G
=
Exemplo:
Supondo que 16,5 gerações ocorreram em 5 horas. O tempo que essa população
levou para dobrar de número é dado por:
G = 16,5/5 = 3,3 hs.
Bibliografia
BARUFFALDI, R. e OLIVEIRA, M. N.
Fundamentos de Tecnologia de Alimentos.
São Paulo: Editora Atheneu, 1998. Volume 3
GAVA, ALTANIR JAIME.
Princípios de Tecnologia de Alimentos.
São Paulo:
Editora Nobel, 1999.
145
4.3.3.3 Considerações do trabalho III: Estudo das variáveis de processo
sobre a cinética de desidratação osmótica de melão
Esse trabalho apresentou uma situação interessante: os alunos pesquisaram
um artigo e consideraram que os gráficos ilustrados no artigo eram de difícil leitura e
interpretação. Optaram então por fazer novos gráficos a partir dos dados coletados
nos gráficos do artigo. Os novos gráficos construídos além de possibilitar uma
melhor leitura apresentaram também às equações algébricas correspondentes a
cada gráfico. Para esse procedimento utilizaram o excel para representar pontos
adicionando uma linha de tendência, e analisaram o coeficiente de determinação R
2
.
Consideramos uma boa iniciativa a de melhorar um gráfico que, mesmo tratando-se
de um assunto que lhes era familiar, os alunos de maneira geral na apresentação do
trabalho, tiveram dificuldade em interpretar os gráficos originais. Houve uma melhor
compreensão por parte dos demais alunos da classe após a apresentação dos
gráficos refeitos.
A seguir o trabalho é apresentado em sua íntegra.
146
Trabalho III: Estudo das variáveis de processo sobre a cinética de
desidratação osmótica de melão
O objetivo desse trabalho foi identificar aplicações das funções na área de
alimentos. Para isso, analisamos um artigo publicado na revista Ciência e Tecnologia
em Alimentos, Campinas, vol.24 pg. 282-286-Apr./June 2004, ISSN 0101-2061 em
que as funções foram utilizadas para melhor expressão dos resultados obtidos no
experimento.
O titulo do artigo é Estudos das variáveis de processo sobre a cinética
de desidratação osmótica de melão
,
e foi escrito por LIMA. A, S. et al.
Introdução
O Melão, apesar de possuir um elevado valor comercial, possui uma vida útil pós-
colheita relativamente baixa quando armazenado em temperatura ambiente. Tal
motivo dificulta sua comercialização em mercados mais distantes dos centros,
aumentando o índice de desperdício do fruto.
Como alternativa tecnológica à redução das perdas pós-colheita, vem se
utilizando a desidratação osmótica, que tem o mesmo princípio da secagem como
pré-tratamento. A técnica consiste basicamente na imersão do alimento sólido,
inteiro ou em pedaços em soluções aquosas concentradas de açúcares ou sais. A
pressão operacional é um fato importante na cinética de transferência de massa
durante a desidratação osmótica dos alimentos.
Portanto, tem-se estudado a aplicação a vácuo na desidratação osmótica sob
pressão atmosférica. Aumenta-se a taxa de perda de H
2
O, diminui o tempo total de
processo. Entre as vantagens, segundo os autores, “está no aumento das taxas de
perda de água pelo fruto permitindo atingir um alto grau de desidratação, e a
aceleração da difusão de água do alimento que conseqüentemente reduz o tempo
total do processo”
147
Materiais
Em cada experimento são realizados 12 tratamentos, com 15 quilos de polpa de
melão. Para o preparo das soluções osmóticas foram utilizados açúcar cristalizado, e
adicionados conservantes químicos. Os frutos, recebidos em planta piloto foram
higienizados, cortados em cubos, branqueados em vapor, e imersos em solução de
sacarose (45º, 55º e 65º Brix) sob pressão atmosférica e vácuo, e mantido em
osmose por 5 horas à temperatura de 65ºC. A desidratação foi realizada em tacho de
aço inoxidável.
Para avaliação dos processos osmóticos foram retiradas amostras do melão em
triplicata, a cada hora e realizadas as determinações de:
•
Atividade de água;
•
Umidade;
•
Sólidos solúveis.
Para o acompanhamento da perda de peso do produto durante o tratamento, certa
quantidade de amostra foi posta em sacos de polietileno, e a cada intervalo de uma
hora, pesadas em balança digital. Os valores obtidos nas determinações foram
utilizados para calcular a persa de água, ganho de sólidos e perda do peso conforme
as equações abaixo:
•
Perda percentual de água( com base na massa inicial do material):
•
Ganho percentual de sólidos( com base na massa inicial do material):
•
Perda percentual de peso:
x 100
sendo,
Pa (%) ,perda de H
2
O, em % Po (%), peso do fruta no tempo t =o, em g
Gs (%), ganho sólidos, em % Pt, peso do fruto tratado no tempo t, em g
148
Pp (%) ,perda de peso em % Bo,
o
Brix do fruto no tempo t =o
Uo, umidade do fruto no tempo t =o Ut, umidade do fruto tratado no tempo t
Resultados e Discussões
•
Aplicação de funções
Nas Figuras 1 a 3 encontram-se as curvas obtidas no transporte de massa
durante os experimentos para avaliação da desidratação osmótica de melão à
pressão atmosférica, em relação à perda de água, ganho de sólidos e perda de
peso, respectivamente.
Na figura 1 as curvas do gráfico estão representando funções que associam a
perda de água com o tempo e horas
Na figura 2 as curvas dos gráficos estão representando funções que associam
o ganho de massa com o tempo em horas.
149
Nas Figuras 1 e 2, observa-se que, de um modo geral, as velocidades de
perda de água e ganho de sólidos foram maiores nas primeiras horas de
desidratação. Após este período, tendem a diminuir consideravelmente até que o
equilíbrio seja estabelecido. Este equilíbrio se deu em torno de 4 horas de osmose.
Na Figura 3, as curvas associam a perda de peso em relação ao tempo em
horas. Verifica-se que há um aumento na perda de peso no decorrer do processo,
porém, observa-se uma tendência à estabilização ao longo do tempo, provavelmente
devido ao equilíbrio atingido entre o sistema.
Nas Figuras 4 a 6 encontram-se as curvas obtidas no transporte de massa
durante os experimentos para avaliação da desidratação osmótica de melão a vácuo,
150
em relação aos parâmetros de perda de água, ganho de sólidos e perda de peso,
respectivamente.
Nas Figuras 4 e 5, observa-se que a utilização de vácuo na desidratação
osmótica do melão intensificou os fluxos de transporte de massa (perda de água e
ganho de sólidos) no sistema quando comparados aos da desidratação osmótica sob
pressão atmosférica, nas mesmas condições de concentração e proporção
fruto:solução osmótica (Figura 1 e 2) a utilização do vácuo permite o aumento da
interface sólido/líquido,explicando uma maior remoção de água do fruto e um maior
ganho de sólidos durante o processo osmótico.
Na desidratação osmótica a vácuo, a perda de água também foi maior do que
o ganho de sólidos, o que levou a uma perda de peso do produto (Figura 6).
A figura 4 s curvas associam a perda de água em relação ao tempo em horas.
A figura 5 as curvas associam o ganho de sólidos em relação ao tempo em
horas
151
A figura 6 as curvas associam a perda de peso em relação ao tempo em
horas.
Conclusão do artigo
Conclui-se que a cinética de desidratação osmótica de melão é influenciada:
pelas condições de processo, pressão do sistema e concentração da solução
osmótica. Como alternativa para a redução do teor de umidade, visando um produto
de melhor qualidade do alimento, a ser preservado pela desidratação temos:
secagem ar com quente, microondas e liofilização.
O que acrescentamos para melhor compreensão do artigo.
152
Após a leitura minuciosa do artigo consideramos que alguns gráficos
poderiam ser representados pelas suas respectivas funções, facilitando ainda mais o
entendimento desse artigo científico, e tornando sua futura aplicação mais simples.
Fizemos as leituras de alguns pontos que constituem cada gráfico acima
representado. Com o auxílio do excel, esses pontos foram plotados e encontradas as
funções que se ajustam à esses pontos. Notamos também pela leitura do R
2
, que é
fornecida pelo excel, que os pontos advindos da experiência tem um bom ajuste, ou
uma boa “aderência”, à função reconhecida pelo programa
Abaixo estão os gráficos sugeridos por nós, tomando a concentração de
45ºBrix, com suas respectivas funções, que poderão ser usadas, por exemplo, para
determinar valores intermediários que não puderam ser coletados na experiência.
Perda de Água - Pressão Atmosférica
y = 13,533Ln(x) + 11,042
R
2
= 0,9423
y = 16,079Ln(x) + 19,205
R
2
= 0,9916
0
10
20
30
40
50
0 1 2 3 4 5 6
Tempo (horas)
Perda de água
(%)
45º Brix 1:2
45º Brix 1:4
Ganho de sólidos - Vacúo
y = 6,861Ln(x) + 8,8306
R
2
= 0,8874
y = 8,0918Ln(x) + 9,1521
R
2
= 0,9263
0
5
10
15
20
25
30
0 1 2 3 4 5 6
Tempo (Horas)
Ganho de sólidos (%)
45° Brix 1:2
45° Brix 1:4
153
Perda de água - Vacúo
y = 18,035Ln(x) + 15,932
R
2
= 0,968
y = 17,507Ln(x) + 17,637
R
2
= 0,9217
0
10
20
30
40
50
60
0 1 2 3 4 5 6
Tem po (Horas)
Perda de água (%)
45° Brix 1:2
45° Brix 1:4
Perda de peso - Vacúo
y = 9,232Ln(x) + 6,1604
R
2
= 0,9977
y = 7,2537Ln(x) + 7,4546
R
2
= 0,8569
0
5
10
15
20
25
0 1 2 3 4 5 6
Tempo (Horas)
Perda de Peso (%)
45° Brix 1:2
45° Brix 1:4
Conclusão do trabalho
Concluímos que o uso das funções pode auxiliar no entendimento de artigos
científicos, porém é necessário que se saiba fazer a leitura adequada dos gráficos
para fazer uma interpretação correta. A utilização da função que melhor se ajusta ao
gráfico auxilia muito, pois temos uma lei matemática que podemos recorrer para
encontrar informações que não são tão nítidas nos gráficos. As funções são
utilizadas em diversas áreas de conhecimento, de acordo com os objetivos
pretendidos. Nesse artigo vimos sua utilização para os cálculos de perda de água,
ganho de sólidos e perda de peso, para o estudo a respeito da cinética de
desidratação osmótica.
154
4.3.3.4 Considerações do trabalho IV: Obtenção da curva de ph por
tempo em iogurte.
Neste trabalho os alunos obtiveram alguns dados de um trabalho
desenvolvido por uma pesquisadora, relacionados à produção de ácido lático. Os
dados são referentes ao pH do mesmo, em função do tempo de incubação.
Os alunos consideraram que para melhor compreensão desses dados, seriam
necessárias outras informações, que não compunham o teor inicial dessa pesquisa.
Buscaram essas complementações e compuseram um trabalho com
características próprias, diferentes da fonte original, mostrando iniciativa para
elaborar estratégias que tragam melhor compreensão para um assunto.
Principalmente pelas características do IV trabalho encontramos dificuldades
na delimitação Aplicação ou Modelagem. Fazemos tais observações, pois o termo
"Aplicação" é estabelecido quando se parte da Matemática para se chegar à
realidade, e por "Modelagem", quando se parte da realidade para chegar á
Matemática.
A seguir o trabalho apresentado em sua íntegra.
155
Trabalho IV: Obtenção da Curva de pH por Tempo em Iogurte
Objetivo
Esse trabalho tem por objetivo compreender o trabalho realizado pela
pesquisadora Cátia Palma de Moura Almeida, para realização de sua dissertação de
mestrado de título: Efeito do fator de concentração nas características de iogurte
com baixo teor de lactose obtido por ultrafiltração, apresentada em 2008 na Escola
de Engenharia Mauá.
Nosso trabalho focou alguns dados colhidos pela pesquisadora relacionados
à produção de ácido lático. Os dados referem-se ao pH do mesmo, em função do
tempo de incubação, para a obtenção da curva de pH por tempo em iogurte.
No trabalho analisado, a pesquisadora apresenta o gráfico relacionado às
grandezas acima citadas. A nossa participação foi agregar outras informações
obtidas e desta forma compreender melhor o trabalho que está sendo analisado.
Além dessas informações adicionais, também acrescentamos a função que melhor
representa o gráfico e um exemplo para utilização dessa função. Desta forma
dividiremos nosso trabalho em duas fases: a primeira apresentando esses dados
adicionais e a segunda analisando os dados retirados da dissertação de Almeida,
2008.
Primeira Parte
Iogurte: Definição:
Produto resultante da fermentação do leite que se realiza com cultivos de
Streptococcus thermophilus e Lactobacillus bulgaricus aos quais pode-se
acompanhar, de forma complementar, outras bactérias ácido-lácticas que, por sua
atividade contribuem para a determinação das características do produto final
.
Processo de fabricação
É considerado um processo teoricamente simples e consiste nas seguintes
etapas:
156
•
Adição de ingredientes
•
Pré - aquecimento
•
Homogeneização
•
Pasteurização
•
Resfriamento
•
Inoculação
•
Fermentação
Não entraremos em detalhes em cada uma destas etapas, nos fixaremos
àquelas que mais focam o nosso objetivo.
Inoculação
.O inoculo é composto de uma mistura de Streptococcus thermophilus e
Lactobacillus bulgaricus, na proporção numérica de 1:1, numa concentração de
2.106 UFC/ml a 4.106 UFC/ml.
Fermentação
•
Durante a fermentação, as bactérias S. thermophilus e L. bulgaricus crescem
simbioticamente, produzindo ácido lático e compostos aromáticos.
•
A temperatura de fermentação é função da proporção numérica entre dois
microrganismos, pois quanto maior a temperatura mais favorecido é o
desenvolvimento do lactobacilo.
Microorganismos envolvidos
•
Streptococcus thermophillus
•
Lactobacillus bulgaricus
•
Estes microrganismos possuem uma temperatura ótima de crescimentos de 40 a
45
o
C e um pH de entre 5,0 e 5,7.
•
As condições ótimas para desenvolvimento específico dos microrganismos,
envolvidos na produção do iogurte, são:
157
•
Streptococcus thermophilus: temperatura entre 37ºC e 38°C e pH de 6,2 a 6,5.
•
Lactobacillus bulgaricus: temperatura entre 44°C e 45°C e pH de
aproximadamente 5,5.
•
O gráfico a seguir apresenta o comportamento – fator de multiplicação do
microorganismo Streptococcus termophilus em função do tempo - e a função
que foi ajustada aos pontos obtidos experimentalmente.
O próximo gráfico apresenta o comportamento – fator de multiplicação do
microorganismo
Lactobacillus bulgaricus em função do tempo- e a função que foi
ajustada aos pontos obtidos experimentalmente.
No início da fermentação, a baixa acidez do meio (<20°D) favorece o
desenvolvimento do S.thermophilus, estimulado por alguns aminoácidos livres
(especialmente a valina), produzidos pelo L.bulgaricus, provocando um aumento da
acidez. Nessa fase, o S.thermophilus libera ácido fórmico, que é estimulante do
y = -1,7714x
2
+ 9,7257x + 1,3971
R
2
= 0,8693
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 1 2 3 4 5
Horas
F a to r d e m u l tip li c aç ã o
Série1
Polinômio (Série1)
y = 3,8x - 0,2
R
2
= 0,981
-2
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 1 2 3 4 5
Horas
F at o r d e m u lt ip lica çã o
Série1
Linear (Série1)
158
desenvolvimento do L.bulgaricus. Ao se atingir aproximadamente 46°D, o meio se
torna pouco propício ao S.thermophilus, favorecendo o rápido, desenvolvimento do
L.bulgaricus com produção de acetaldeído, principal responsável pelo aroma
característico do iogurte.
Durante a fermentação, as duas bactérias crescem simbioticamente,
produzindo ácido lático e compostos aromáticos. Com o aumento da acidez, o pH se
aproxima de 4,6, que é o ponto isoelétrico da proteína do leite, ocorrendo a
formação do coágulo.
A temperatura de fermentação é função da proporção numérica entre os
dois microrganismos, pois quanto maior a temperatura mais favorecido é o
desenvolvimento do lactobacilo.
O próximo gráfico apresenta a porcentagem de ácido lático com o decorrer
do tempo e a função ajustada aos pontos obtidos experimentalmente.
Segunda Parte
Essa segunda etapa do nosso trabalho foi apurar os dados obtidos na
pesquisa, analisar o gráfico obtido. Consideramos que ao gráfico apresentado,
poderíamos associar a função que se aproxima dos pontos obtidos
experimentalmente e também apresentar um exemplo.
A seguir os próximos passos do trabalho:
y = 0,1864x + 0,1979
R
2
= 0,9381
0
0,5
1
1,5
0 5 10
Horas
Porcentagem de ácido
lático
Série1
Linear
(Série1)
159
Obtenção dos dados, gráfico, e função.
•
A obtenção dos dados procedeu-se após serem inoculados os
microrganismos Streptococcus thermophilus e Lactobacillus Bulgaricus no leite.
•
Durante a produção de ácido lático foram medidos os pHs em duplicata,
em intervalo de tempo de 15 minutos. Estes dados são apresentados na tabela a
seguir:
O gráfico que representa os dados é apresentado, considerando o tempo em
minutos e a média dos pHs obtidos em cada leitura. A ele acrescentamos à função
que melhor se adapta ao gráfico exposto.
DADOS DA PRODUÇÃO DE ÁCIDO
LÁTICO EM DUPLICATA
Tempo(min.)
pH 1 pH 2
15 6,56 6,52
30 6,45 6,34
45 6,36 6,23
60 6,18 6,14
75 6,17 6,00
90 6,01 5,81
105 6,00 5,62
120 5,82 5,60
135 5,72 5,52
150 5,63 5,48
165 5,54 5,46
180 5,45 5,42
195 5,44 5,35
210 5,43 5,30
225 5,17 5,19
160
A função Y= - 0, 0058X + 6,5773 obtida a partir do gráfico, nos fornece a
variação do pH em função do tempo. Notamos também, pela leitura do R
2
que a
função encontrada tem um bom ajuste aos pontos obtidos experimentalmente. Este
conhecimento nos permite fazer algumas previsões, como no exemplo que segue:
Exemplo
Deseja-se obter um iogurte com pH 4,6. Qual será o tempo ideal de
fermentação, para esses casos?
Como temos a função que representa o fenômeno estudado, esse dado é
facilmente encontrado:
Temos y = -0, 0058x + 6,5773 ou seja pH = -0,0058t + 6,5773
Assim 4,6 = - 0, 0058t + 6,5773
-0, 0058 t = 4,6 – 6, 5773
-0, 0058 t =-1,9773
t = 340,91 minutos, obtendo então o tempo necessário para a condição
requerida.
Conclusão:
Esse trabalho nos proporcionou uma forma de compilarmos informações e
tirarmos conclusões importantes. Contudo é necessário que tenhamos
Fermentação Lática
y = -0,0058x + 6,5773
R
2
= 0,9809
0
1
2
3
4
5
6
7
0 100 200 300
Tempo
pH
pH (y)
Linear (pH (y))
161
conhecimento de conceitos matemáticos, assim como habilidades com a informática.
Esses dois requisitos ajudam muito e também facilitam as interpretações.
162
4.3.4 Avaliação da fase II de funções
Esse primeiro contato com os trabalhos na área específica do curso
geralmente surpreende o aluno, na maioria das vezes alheio ao vínculo entre a
Matemática e o seu setor de atuação. Dessa forma, consideramos iniciada a
convivência do aluno com situações do real, que podem ser solucionadas com uso
de recursos matemáticos. Essa é a fase que consideramos das Aplicações (o aluno
verifica onde a Matemática aprendida foi aplicada). Estamos caminhando no sentido
Matemática-Realidade. Neste momento, normalmente os alunos se surpreendem ao
constatar que o conteúdo matemático é realmente aplicado, e que há uma
diversidade de situações em que isso ocorre. A discussão gera interpretações que
apontam o papel da Matemática na constituição daquela situação apresentada e o
potencial dessa Ciência para expressá-la.
Com a exposição desses trabalhos ficou evidenciada a tênue passagem das
Aplicações para a Modelagem. Nesse sentido devemos considerar a delimitação do
processo que compõe esta pesquisa em “fases”, somente teórico, justamente pelas
características que as atividades elaboradas possam apresentar. Contudo esse não
é o mérito da questão. O que realmente é satisfatório é o desenvolvimento do aluno
em relação, não somente aos conteúdos que lhe traz melhores condições de
compreender um modelo já desenvolvido, mas, sobretudo aos primeiros passos
dados no encaminhamento do processo de Modelagem.
4.4 Os conceitos: Limite, Derivada e Integral – Fase I
O objetivo do estudo do Cálculo no curso de Tecnologia em Alimentos é
apresentar uma ferramenta matemática poderosa que poderá ser útil para o
entendimento de processos nos quais foram usados esse recurso, como também se
servir dele para o desenvolvimento de novos trabalhos.
163
A denominação “Cálculo” é adotada pelos matemáticos para referirem-se à
ferramenta matemática usada para analisar qualitativamente ou quantitativamente,
variações que ocorrem em fenômenos que abrigam um ou mais componentes de
natureza física.
O Cálculo inicialmente era dividido em duas partes: uma relacionada às
derivadas - Cálculo Diferencial - outra relacionada às integrais - Cálculo Integral.
Com o tempo, para proporcionar maior rigor a esses assuntos, foi desenvolvida a
teoria que aborda Limites.
Na Fase I primeira etapa da abordagem dos conteúdos do Cálculo o professor
faz uma apresentação histórica dos mesmos. Essa apresentação engloba os
conceitos: limite, derivada e integral. Como o que segue.
As origens de alguns dos principais conceitos matemáticos, aqueles que
lidam com números, grandezas e formas, remontam às mais antigas civilizações.
As tentativas feitas por egípcios, babilônicos e gregos de resolver problemas
práticos como: reduzir as taxas cobradas aos agricultores do vale do Nilo, tendo em
vista a área alagada e tomada pelo rio a cada ano; calcular o volume de um silo de
forma cônica; dobrar o volume do pedestal da estátua em homenagem ao deus
Apolo, entre outros, levou-os à resolução de algumas equações, ao cálculo de áreas
e volumes de figuras simples como retângulos, trapézios, cones, cilindros e ao
desenvolvimento de um sistema de numeração.
A Matemática recebeu um grande impulso a partir de observações ou
experiências realizadas, que buscavam determinar a fórmula ou função que
relacionava as variáveis envolvidas em um problema. Com a introdução das
coordenadas, por René Descartes (1596 – 1650) o estudo de curvas já conhecidas
foi facilitado permitindo a “criação” de outras.
As grandes navegações do século XVI, o surgimento da indústria, os
interesses do grande comércio que surgia na época, exigiam conhecimentos novos,
principalmente os ligados aos movimentos dos corpos e particularmente ao
movimento planetário. Desses problemas ocuparam-se grandes cientistas do século
XVII.
164
Pierre Fermat (1601-1665) percebeu limitações no conceito clássico de reta
tangente a uma curva. Considerou então dois pontos - P e Q - sobre a curva;
considerou a reta PQ secante à curva, obtendo deste modo retas PQ que se
aproximavam duma reta t a que Fermat chamou a reta tangente à curva no ponto P.
Essas idéias constituíram o embrião do conceito de DERIVADA e levou Pierre Simon
Laplace (1749 -1827) a considerar Fermat “o verdadeiro inventor do Cálculo
Diferencial”. Contudo, Fermat não dispunha de notação apropriada e o conceito de
limite não estava ainda claramente definido.
O clímax desses esforços — a invenção (ou descoberta?) do Cálculo — é
devida a Isaac Newton (1643 -1727) e Gottfried Wilhelm Leibniz (1646 -1716).
Newton afirmava que todos os corpos se movem em um espaço que existe
objetivamente, e que é independente de todos os corpos que o contém. Todas as
grandezas variáveis, em particular as grandezas matemáticas, são no sentido de
grandezas físicas que dependem do tempo que objetivamente transcorre. Por meio
de um fluir no tempo, de um movimento contínuo, a partir de pontos surgem linhas; a
partir de linhas surgem superfícies; a partir de superfícies surgem sólidos, etc. Essas
grandezas matemáticas foram chamadas por Newton de fluentes, e suas
velocidades chamou de fluxões.
O terceiro conceito importante de Newton é o de incremento perceptível de
uma grandeza designado como o.
Com esses conceitos Newton abordou três grandes temas:
•
Dada a relação entre as fluentes, determinar a relação entre suas fluxões. (problema
fundamental da diferenciação)
•
Dada uma equação que contenha além de fluentes, fluxões, determinar a relação
entre os fluentes. (problema da integração de equações diferenciais).
•
Aplicação do cálculo de fluxões para a determinação de tangentes de curvas, ao
cálculo de máximos e mínimos de curvas, áreas, comprimento de curvas, etc.
De maneira mais simplificada, o cálculo tinha por objetivo resolver quatro
classes principais de problemas científicos.
165
•
Conhecendo-se a fórmula que descreve a distância percorrida por um corpo, em um
intervalo de tempo, determinar a velocidade e a aceleração desse corpo.
•
Determinação do comprimento de uma curva, da área de uma região e do volume de
um sólido
•
Determinação da reta tangente a uma curva, em um dado ponto desta.
•
Determinação dos valores máximo e mínimo de uma quantidade.
Enquanto Newton desenvolvia o Cálculo baseado em leis físico mecânicas,
Leibniz, com a teoria dos indivisíveis, emana um pensamento fortemente
impregnado de considerações filosóficas, e compõe também o Cálculo Diferencial e
Integral, o que na época foi motivo de disputa entre Newton e Leibniz pela autoria
desses assuntos. Leibniz também é responsável pela notação
∫
ydx
. O tempo foi
responsável por considerar ambos como autores e que trabalharam de forma
independente.
Após o estabelecimento dos fundamentos do Cálculo, torna-se possível a
análise de problemas físicos de real importância, com precisão e rigor. São
estabelecidos os fundamentos da Mecânica dos Sólidos e dos Fluidos.
As gerações de matemáticos que vieram após Newton e Leibniz, em grande
maioria seguiram os mesmos passos, procurando novos resultados tanto nos
aspectos técnicos do Cálculo como em aplicações a aspectos teóricos da Mecânica.
A história da matemática está recheada de casos de simultaneidade de
descobertas. Outro caso ocorreu no desenvolvimento dos limites, desta vez com as
mesmas idéias Bernard Bolzano (1781-1848) e Augustin Louis Cauchy (1789 –
1857).
Cauchy referia-se ao limite como: “uma quantidade variável se torna
infinitamente pequena quando seu valor numérico decresce indefinidamente de
modo a convergir para o limite zero”.
166
Weierstrass, como parte de um programa de aritmetização, não só contribuiu
para uma definição satisfatória de número real, como também para uma definição
melhorada do conceito de limite. A definição de Cauchy usava termos como
“infinitamente pequeno” ou “tão pequeno quanto se queira”. Embora sejam
sugestivas, falta-lhes a precisão que em geral se espera da matemática. Heinrich
Eduard Heine (1821-1881), em sua obra Elemente de 1872, influenciado pelas aulas
que teve com Weierstrass, definiu o limite da função f(x) em x como segue:
Se, dado qualquer ε , existe um ηo tal que para O < η < ηo a diferença f(x0 ± η)
—L é menor em valor absoluto que ε , então L é o limite de f(x) para x = x0 (Boyer,
p. 451).
Nessa definição precisa não há sugestão de entidades fluindo e gerando
magnitudes de dimensão superior, nenhum recurso a pontos ou retas móveis,
nenhum abandono de quantidades infinitamente pequenas. Só restam os números
reais, a operação de adição, subtração e a relação “menor que”. A linguagem sem
ambigüidades e o simbolismo de Weierstrass e Heine expulsaram do Cálculo a
noção de variabilidade e tornou desnecessário o persistente apelo a infinitesimais
fixos. A “Idade do Rigor” chega verdadeiramente, substituindo os antigos artifícios
heurísticos e os antigos conceitos intuitivos por precisão lógica crítica. Hoje o η de
Weierstrass freqüentemente é substituído por outra letra grega, δ, mas as definições
de limite de uma função encontradas em livros atuais são essencialmente as
mesmas que Weierstrass e Heine introduziram há mais de um século.
Para cumprir a
segunda etapa da Fase I
relativamente ao conteúdo dos
limites, em geral exploramos o exemplo do velocímetro do carro, que calcula a
velocidade em uma situação limite de aproximação do intervalo de tempo à zero.
Para o estudo das derivadas inicia-se com observações a respeito da ampla
possibilidade de aplicações que essa ferramenta oferece. Nesse curso
especificamente, como há um grande interesse voltado para as embalagens, é
oportuno apresentar algumas delas que foram redimensionadas, compondo
trabalhos efetuados por alunos do curso, em fase mais adiantada.
Um dos exemplos citados é a respeito do redimensionamento de embalagens
que podem proporcionar redução significativa de material e consequentemente de
167
custo. Selecionamos alguns exemplos em que são apresentados os porcentuais de
redução que uma embalagem pode ter, contendo, evidentemente, a mesma
quantidade de produto. Um dos objetivos é obter a minimização de custos de
embalagem e logística (espaços físicos),através do redimensionamento da
embalagem.
Economia de 84% de material
Embalagem de Sucrilhos
Redução de 27,2%
Normalmente os exemplos apresentados surpreendem o aluno que muitas vezes
fica sensibilizado com o gasto desnecessário de material com prejuízos econômicos
e ambientais. Dessa forma aguça-se a curiosidade do aluno em saber como fazer
para efetuar esses redimensionamentos, e o estudo das Derivadas tornar-se
antecipadamente mais significativo.
Outros exemplos explorados, antes da teoria, referem-se à determinação de
pontos ideais de uma determinada situação, representada por uma função.
168
Essa “estratégia” de apresentar exemplos nos quais a teoria a ser vista
poderá ser aplicada tem como objetivo despertar o interesse do aluno e está
apoiada na visão de Klein, quando se refere que o ensino deve ser construído
tomando por base coisas conhecidas, sendo as dificuldades inseridas pouco a
pouco e, que desde o princípio, as aplicações e os exemplos práticos devem ser
utilizados.
O vivo da matemática, seus mais importantes estímulos, sua eficácia
externa estão sempre nas aplicações (KLEIN, 1924-28, p.21)
Para a Integral também é iniciado apresentando - se algumas situações que
poderão ser solucionadas com o uso dessa poderosa ferramenta.
Os primeiros exemplos estão diretamente relacionados com as atividades que
são familiares aos alunos. Como calcular o volume do tonel que se encontra na
planta de Alimentos da Faculdade? Como calcular a área que envolve esse tonel?
Cálculo do volume da unidade de decantação
Unidade de decantação
Uma das aplicações da Integral é para o cálculo de
volumes como desse tonel.
É possível também calcular a área que envolve o tonel
Cálculo do volume da unidade de decantação
Unidade de decantação
169
Como calcular o volume de um recipiente de formato irregular, como por
exemplo, o volume de uma embalagem de iogurte?
fig.14: recipiente irregular
Esses exemplos iniciais instigam o interesse do aluno e reforçam a
aplicabilidade do conteúdo que será estudado.
Na terceira etapa da Fase I temos por alvo a apresentação de definições
propriedades e exercícios.
O estudo dos limites é feito de maneira mais intuitiva com vistas a que o aluno
possa compreender as definições de Derivada e de Integral formalizadas por um
limite.
Com essa perspectiva os alunos não apresentam dificuldade para entender
as noções introduzidas, e nem para resolver os exercícios propostos (são aqueles
que são solucionados por atribuição de valores à variável independente). A
dificuldade maior apresenta-se na resolução de limites indeterminados que
envolvem funções racionais com polinômios de ordem maior que 2, quando há
necessidade de fatoração dos polinômios. Para tal recorremos a um dos Teoremas
de D’Alembert e às divisões polinomiais, envolvendo a divisão do polinômio a ser
fatorado por (x – raiz do polinômio). Esse recurso foi usado nas primeiras turmas,
depois analisamos que o tempo despendido era demasiado, para o objetivo
proposto. Posteriormente adotamos a resolução de limites indeterminados mais
170
simples, envolvendo polinômios até o segundo grau, e deixamos os demais para
serem resolvidos posteriormente usando as regras de L’ Hospital.
Nesta fase, a apresentação dos conteúdos relativos aos conceitos Derivada e
Integral recebem tratamento conforme expostos em alguns dos livros didáticos
indicados: Cálculo A: Funções, Limite, Derivação, Integração / Flemming, Diva Maria
– Makron Books Ltda. 1992. Cálculo Diferencial e Integral – vol.I / Boulos, Paulo-
Makron Books Ltda. 1999.
4.5 Limite, Derivada e Integral – Fase II
A Fase II, inserção do aluno no processo, não engloba de forma explícita o
conteúdo Limite. Esse conteúdo é explorado de forma indireta quando o são os dois
outros, derivada e integral férteis para as estratégias de ensino por meio de modelos
e aplicações.
Os dois trabalhos (Trabalho V e Trabalho VI) que analisamos na sequência
inserem-se na Fase II do estudo do conceito de derivada. Eles foram escolhidos
como exemplos para esta tese por suas características.
4.5.1 Apresentação dos trabalhos envolvendo Derivadas com
considerações e análises
4.5.1.1 Considerações do trabalho V: fermentação descontínua
Esse trabalho foi desenvolvido em resposta exata às nossas instruções. Foi
apresentado um modelo elaborado para “cálculo de número de dornas”, cálculo esse
muito utilizado e útil para a indústria de alimentos. O trabalho visou a aplicação da
Derivada e o desenvolvimento de um modelo
.
Como já explicitado nesta tese, na
Fase II os trabalhos apresentados pelos os alunos não foram elaborados por eles.
171
Contudo destacamos que o modelo elaborado para “cálculo de número de dornas” é
um modelo complexo para essa fase de estudos e construído com o uso de
Derivadas. Na apresentação desse trabalho, também consideramos uma
oportunidade de efetivarmos a interdisciplinaridade, uma vez que o cálculo de
dornas é usado em outra disciplina. Também foi necessária a intervenção da
professora para que os demais alunos da sala acompanhassem o desenvolvimento
efetuado. Destacamos que foram necessários os conhecimentos trabalhados na
Fase I, sem os quais não seria possível o desenvolvimento da atividade em questão.
A seguir o trabalho apresentado em sua íntegra.
172
Trabalho V: Fermentação Descontínua
O objetivo desse trabalho foi avaliar as aplicações das derivadas na área de
alimentos. Para isso, analisamos um trabalho publicado no livro Biotecnologia
Industrial Vol-2, 1ªed.2001, de Lima. A.U- editora Edgard Blucher ltda.Sp
No trabalho o autor expõe que a Fermentação Descontínua é utilizada desde
a antiguidade, conhecida também por fermentação por batelada, e é a mais utilizada
hoje para vários produtos.
No processo fermentativo, a solução nutriente é colocada na dorna e esta é
inoculada com microrganismos. Pode ocorrer acréscimo de oxigênio, ácido ou base
(controle de pH) durante o processo. Terminada a fermentação descarrega-se a
dorna. Deve-se lavar a dorna, higienizá-la e recarregá-la.
Como desvantagem apresenta baixo rendimento e/ou produtividade,
considerando o tempo em que o fermentador não esta sendo utilizado.
As vantagens apresentadas são: apresenta menores riscos de contaminação;
grande flexibilidade de operação; controle da estabilidade genético do
microrganismo; possibilidade de utilizar os fermentadores para diferentes produtos.
Vários produtos são submetidos a este processo.
As dornas têm alto custo; ocupam grande espaço; portanto é interessante
especificar o número ideal de dornas que se utilizará (diminuindo custo, espaço e
tempo).
A equação para encontrarmos o número de dornas é dada por:
173
+
+=
V
tfF
D 2
(I)
Esta expressão nos permite calcular o número de dornas ideal a partir do
conhecimento das incógnitas F, tf e V, sendo F a vazão média do líquido fermentado
que deve ser fornecido a tratamentos finais, tf é o tempo necessário para que o
conteúdo fermente, e V é o volume da solução nutriente, sendo esse valor
extremamente variável.
Outro valor que tem que ser levado em consideração é o custo para
fermentação dessa solução que dependerá do número de dornas a serem utilizadas
e algumas condições do próprio estabelecimento que serão representadas pelas
constantes K e a. Assim a expressão que fornecerá o custo será:
a
D
DK
P
)2(
.
−
=
(II)
Sendo:
P: custo para fermentar um determinado volume de acordo com o número de
dornas a serem utilizadas.
D: número de dornas a serem utilizadas
K e a: são constantes que irá depender do estabelecimento que estiver
fazendo esse procedimento, e será sempre diferente de zero.
O problema estudado consiste em obter custo mínimo para esse
procedimento. Sendo assim, tomaremos a função que fornece custo
a
D
DK
P
)2(
.
−
=
e verificaremos qual será o ponto de mínimo dessa função.
Um recurso matemático para encontrar ponto de mínimo de uma função está
na aplicação das derivadas.
Entendemos que a derivada de uma função é interpretada como a tangente
da reta, que tangencia uma função em um determinado ponto. Se essa reta
tangenciar a função em pontos extremos, quer sejam de máximo ou de mínimo, ela
174
será paralela ao eixo X, portanto a tangente dessa reta (derivada da função em um
ponto determinado) será zero.
Usando então essa constatação, encontraremos a derivada da função custo e
posteriormente procuraremos em que ponto essa derivada será zero.
Assim nosso primeiro passo será encontrar a derivada da expressão custo.
Como a expressão custo é representada por um quociente, usaremos a
propriedade que nos permite derivar expressões dessa forma.
Expressão que deriva
)(
)(
xg
xf
em relação à variável x é:
2
)]([
)().()().(
)(
)(
xg
xgxfxgxf
xg
xf
dx
d
′
−
′
=
Então para a derivada de
a
D
DK
P
)2(
.
−
=
, com P representando custo, D
sendo o número de dornas e K e a constantes, temos:
a
aa
D
DaDkDk
dD
dP
2
1
)2(
)2.(..)2.(
−
−−−
=
−
(III)
Para encontrar os pontos críticos da uma função fazemos
0=
dD
dP
)(
)1(
2
)1.(2
.2
.)2(
.
)2(
)2(
)2.(..2)-K(D
1
1
1a
IV
a
D
aD
DaD
aDD
aD
D
D
DaDK
a
a
a
−
−
=
−=−
−=−
=−
=
−
−
−=
−
−
O valor de D ao ser substituído na segunda derivada nos fornece um valor
positivo, confirmando, então que esse D é mínimo.
175
Igualando a equação inicial (I) com a equação obtida (IV) encontraremos uma
expressão para o Volume.
Temos então
a
atfF
V
aV
tfF
2
)1).((
1
2
2
−
−+
=
−
−
=
+
+
A partir desta equação encontra-se o valor de V que é substituído na equação
inicial, encontrando assim o número de dornas ideal.
Por exemplo: seja
•
F = 200 l/h
•
tf = 48 h
•
a = 0,4 (valor dependente do estabelecimento)
Encontrando o volume V
a
aftF
V
2
)1)((
−
−
+
=
temos então
186
4,0.2
)14,0)(48200(
=
−
−
+
=
V
u.v.
Substituindo-se V na equação (I) temos:
Encontramos assim o número de dornas ideal levando em consideração o
menor custo para o procedimento.
Conclusão:
Por meio do estudo de exemplos e de experiências já realizadas, pudemos
perceber que o estudo das derivadas é muito útil, pois é um instrumento que pode
dornas
D
V
ftF
D
3
186
48200
2)(2
=
+
+=
+
+=
176
ser aplicado em várias situações, desde que tenhamos habilidades para tratar com o
assunto.
As embalagens são muito exploradas como aplicação das derivadas
principalmente por ser um assunto de primordial interesse do curso. No Trabalho VI,
embora os alunos já tivessem conhecimento dessa prática, redimensionaram a
embalagem levando em conta também o volume real ocupado pelo produto. Essa
iniciativa caracteriza, além do conhecimento da ferramenta matemática para esse
desenvolvimento, uma preocupação com o meio ambiente, que é fundamental em
qualquer área de atuação.
177
4.5.1.2 Considerações do trabalho VI: O que embalagens têm a ver com
derivadas?
Este trabalho apresentou outra característica que de certa forma dificulta a
classificação deste trabalho em “Aplicação” ou “Modelagem”. Embora os alunos
tinham conhecimento que o conceito de Derivada poderia ser aplicado no
redimensionamento de embalagens, eles tiveram iniciativa de redimensionar uma
das embalagens, levando em conta não somente a área do material como também o
peso do produto contido na embalagem, o que demandou novos procedimentos.
Essa iniciativa caracteriza, além do conhecimento da ferramenta matemática para
esse desenvolvimento, uma preocupação com o meio ambiente, que é fundamental
em qualquer área de atuação.
A seguir a apresentação do trabalho em sua íntegra.
178
Trabalho VI: O que embalagens têm a ver com derivadas?
•
Através da derivada podemos calcular as dimensões no projeto da
embalagem, definindo assim custo e volume do produto final.
Objetivo:
Fazer um redimensionamento para diminuir a embalagem,
permanecendo com a mesma quantidade de produto.
Snow Flakes
A idéia é aperfeiçoar a embalagem de Snow Flakes para encontrar as dimensões
idéias diminuindo os gastos com a embalagem para comportar a quantidade
oferecida.
•
Procedimento da determinação do redimensionamento da embalagem do
cereal Snow Flakes
Inicialmente mediu-se a embalagem obtendo como resultado:
26,3cm de altura da caixa
179
19,1cm de aresta da base
5,0cm de aresta da base.
Contudo constatamos que a altura ocupada pelo produto é somente 14,7cm
Através do cálculo da área total encontra-se a área total da
embalagem original.
At = 2. (5,0 . 26,3) + 2 . (19,1 . 26,3) + 2 . (5,0 . 19,1)
At = 263,0 + 1004,7 + 191
At = 1458,7cm²
A área real ocupada pelo produto na embalagem:
At = 2. (5,0 . 19,1) + 2 . (19,1 . 14,7) + 2 . (5,0 .14,7)
At = 191,0 + 561,54 + 147,0
At = 899,5 cm²
Portanto tem-se um “desperdício” na embalagem:
Ad = 1458,7 – 899,5
Ad = 559,2 cm²
Com uma proveta pode-se encontrar a quantidade em gramas de produto que se
encontra em 500 ml = 97,3g
Então 330g ocuparão (330: 97,3).500 = 1695,8 cm³
O volume necessário encontrado para embalar 330g é 1695,8 cm³
180
O volume da embalagem original
Vt = (19,1 . 5,0) . 26,3
Vt = 96,455 . 26,3
Vt = 2511,6 cm³ aproximadamente
Podemos redimensionar a embalagem atual para uma quadrangular que
contenha 330g:
Tem-se: Volume necessário: 1695,8 cm³
Área total de uma embalagem quadrangular:
haaAt
..4.2
2
+=
Volume de uma embalagem quadrangular:
haV
.
2
=
O objetivo é encontrar a aresta a ideal e a altura h
Temos:
ha
.8,1695
2
=
2
8,1695
a
h =→
haaAt
..42
2
+=
a
a
aaAt
8,1695
..4.2
2
+=
Derivando-se At para encontrarmos pontos de máximo ou mínimo, temos:
2'
2,67834
−
−= aatA
02,67834
2
=−
−
aa
At’ = 4a ³ - 5671,55 = 0
a = 11,9cm
181
Substituindo na equação do volume para encontrar h, temos.
h = 11,9cm
Com as novas dimensões temos
At = 849,6cm
2
1458,7cm² - 849,6 cm
2
=609,1 cm
2
Economia de material em porcentagem: 41,7%
Embalagens de Sucos: mesmo volume, outras formas.
•
Na indústria de alimentos, a inovação na embalagem pode ser decisiva
para aumentar as vendas do produto.
Por este motivo faremos a análise da alteração de uma embalagem de suco, com
formato inicial de um prisma quadrangular para o formato de cilíndrico.
Área utilizada na embalagem original:
Tendo:
Aresta da base: 5cm
Aresta da base: 10cm
Altura:20cm
At =200cm² + 400cm² + 100cm²
At= 700 cm² V = 1000 cm
3
Embalagens Propostas:
182
I- Quadrangular:
Área total:
haaAt
..4.2
2
+=
Volume:
haV
.
2
=
O objetivo é encontrar a aresta a ideal e a altura h
Temos:
ha
.1000
2
=
2
1000
a
h =→
haaAt
..42
2
+=
a
a
aaAt
1000
..4.2
2
+=
Derivando At e igualando a 0
Temos a= 10cm e h=10cm
Área total com as novas dimensões: 600 cm²
Economia de material em porcentagem: 14,3%
II- Cilíndrica
hRV
..
2
π
=
2
.
1000
R
h
π
=
hRRA
..22
2
ππ
+=
2
2
.
1000
..22
R
RRA
π
ππ
+=
Derivando A e igualando a 0 para encontrarmos pontos ideais temos:
R = 5,4cm h=10,9cm
Área total com as novas dimensões:
183
At = 552,7 cm²
Economia de material em porcentagem: 21%
Conclusão
A derivada é de extrema importância para área de alimentos e neste trabalho
pode-se verificamos uma de suas utilizações em beneficio da indústria alimentícia.
Com a aplicação da derivada poderemos obter as dimensões necessárias
para o produto desejado beneficiando o produtor, o consumidor e a própria natureza,
uma vez que a quantidade de material descartado é menor.
184
4.5.2 Apresentação do trabalho envolvendo Integral com considerações
e análise
Na Fase II, para o caso do estudo da Integral selecionamos apenas um
exemplo entre os trabalhos produzidos pelos alunos, isso porque esse trabalho tem
características muito especiais.
4.5.2.1 Considerações do trabalho VII: A vida de prateleira.
A análise que fazemos do trabalho que será apresentado leva em conta que
o
grupo de alunos
não só realizou a proposta que fizemos a eles de buscar algum
assunto que pudesse ser abordado por integrais, mas foi além. Na pesquisa que o
grupo realizou foi identificado um fenômeno do real a ser modelado pela Matemática
utilizando-se a Integral, trata-se do cálculo da vida de prateleira, importantíssimo
para a área de Alimentos. O grupo identificou que para o referido cálculo faz-se
necessário o uso de Integral, assunto abordado em sala de aula, contudo os
modelos encontrados, já elaborados, apresentam um bom nível de dificuldade
considerando o tempo cursado pelos alunos na disciplina Cálculo. O trabalho do
grupo não ficou limitado à apresentação e interpretação dos modelos, mas se
propôs também a fazer uma aplicação no real, (o cereal da marca “Compre Bem”)
usando um dos modelos identificados. O trabalho foi completado colocando-se em
discussão as reformulações dessas embalagens feitas por outro grupo, levando em
consideração os materiais envolvidos na confecção da embalagem e a vida de
prateleira do produto. No Seminário de apresentação desse trabalho a discussão foi
acalorada principalmente pela participação dos dois grupos cujos trabalhos
apresentavam visões diferentes para o mesmo produto (cereal). Consideramos que
esse trabalho trouxe várias contribuições de forma geral: abriu debate com defesas
de diferentes visões para o mesmo assunto; provocou o estudo mais profundo da
questão a ser trabalhada como também da matemática que foi aplicada; promoveu a
integração entre disciplinas, uma vez que o referido cálculo é proposto por outra
185
disciplina, e, em um momento mais avançado; desenvolveu o interesse pelo
conteúdo abordado (Integral). Essas manifestações nos levam a inferir que essa
abordagem que utilizamos atingiu o nosso principal propósito que é o de
proporcionar condições para um aprendizado significativo para os alunos de
Tecnologia em Alimentos.
A seguir o trabalho apresentado em sua íntegra.
186
Trabalho VII: A VIDA DE PRATELEIRA
A determinação da vida de prateleira dos alimentos é um problema complexo,
fascinante e às vezes considerado até como insolúvel, afinal os mecanismos
matemáticos e analíticos geralmente são aproximativos e incompletos, assim como
informações e dados específicos desconhecidos e de difícil obtenção.
A importância da determinação da vida de prateleira dos alimentos deve ser
ressaltada visto que através de tal, previnem-se infecções, intoxicações e outras
enfermidades causadas pela contaminação de Microorganismos, a deterioração dos
produtos e conseqüentemente um possível prejuízo para a empresa responsável
pelo produto.
Então se pergunta: a quem compete calcular a vida de prateleira de um
determinado alimento? – Toda a operação necessária para que seja possível se
efetuar tal determinação, desde os experimentos até o calculo matemático, exige um
profissional com conhecimentos amplos, incluindo conhecimentos químicos, físicos e
matemáticos, além de experiência e/ou vivencia de laboratório.
Definição
:
O termo “vida de prateleira” vem do inglês shelf-life e descreve a durabilidade
de um determinado produto.
A shelf-life não é exatamente a vida real do produto, porque não é somente
quando o produto se deteriora que ele deixa de ser comercializado, mas também
quando algumas de suas características são perdidas, características como
deterioração da embalagem, modificação de cor, sabor, odor, características
mercadológicas, higiênicas ou de segurança e eficiência nutricional é que
determinam o shelf-life.
A situação ambiental é outro fator importante para a determinação do shelf-
life, ao especificar o shelf-life, é indispensável especificar também as condições em
que foi avaliado o produto (produção, transporte, distribuição, armazenamento,
clima, temperatura, umidade, estação do ano, etc.).
187
A melhor definição para shelf-life é: “aquele período de tempo que
corresponde, em condições definidas, a uma tolerável diminuição da qualidade de
um produto alimentício embalado”.
Então se pergunta: deve-se ou não considerar o tempo correspondente a uma
tolerável diminuição da qualidade? Para obter a resposta são necessários dois
dados: Primeiro o que entender por qualidade do produto, e segundo, qual o nível
mínimo de qualidade que estamos dispostos a aceitar. Esses dois fatores são
difíceis de serem determinados.
Eventos Primários
Esses atributos de qualidade variam segundo numerosos mecanismos
químicos, microbiológicos complexos e diferentes. Contudo todas as modificações
negativas no alimento advêm de um “evento primário”. Esses eventos podem ser
limitados em muitas situações por uma embalagem adequada, e subdividem-se em:
transmissão de luz; transmissão de gás; passagem de umidade; transmissão de
calor; solicitações mecânicas.
Para que sejam atingidos os objetivos do trabalho, vamos aprofundar-nos
apenas em passagem de umidade.
Passagem de Umidade.
As causas de deterioração ligadas à passagem de umidade entre produto e
ambiente são consideradas primordiais.
Teor de Umidade.
A água em um alimento sólido pode estar presente de diferentes maneiras.
Um dos métodos de determinação do teor de umidade, e o mais utilizado é o método
por secagem em estufa (105ºC), que é baseado na separação de água do alimento
sólido e sua medida pela perda do peso da amostra.
188
Shelf-life
e a Passagem de Umidade.
Em alguns casos a qualidade de um dado produto depende principalmente da
quantidade de umidade absorvida do ambiente, esta umidade além de alimentar a
possibilidade do crescimento microbiológico, modifica as características sensoriais
do produto tornando-o não só impróprio para o consumo como também
desagradável ao gosto do consumidor.
Neste caso, a proteção oferecida pela embalagem é o fator primordial para a
determinação do shelf-life do produto. Anteriormente o método utilizado para a
avaliação do nível de proteção oferecido pelo material da embalagem era longo e
trabalhoso.
Para aperfeiçoar o processo e evitar perda de tempo foram criados modelos
matemáticos e tabelas com dados específicos, para calcular tanto o material com a
proteção desejada como o shelf-life do produto.
Modelo I
∫
−
=
Uc
Uo
AaUre
du
ATPVA
UreMs
t
100/.
100/.
Sendo:
t = tempo do shelf-life
Ms = peso seco do alimento
Ure = umidade relativa de estocagem
TPVA = taxa de permeabilidade ao vapor d’água
A = área da embalagem (em dm)
Uo = umidade inicial do produto
189
Uc = umidade crítica do produto
Aa = Aw atividade de água do alimento.
Em outro modelo criado, pode-se dizer que é mais complexo pela variedade
de dados necessários e pelo procedimento necessário para iniciar o cálculo, temos a
isoterma de absorção do alimento como elemento base para a orientação e
efetuação dos cálculos de shelf-life com passagem de umidade. Essa isoterma é
obtida através das pesagens efetuadas no procedimento de determinação do teor de
umidade, e pode ser uma curva crescente ou decrescente. Isto vai depender das
pressões de vapor interna e externa, ou seja, o principal motivo pelo qual o alimento
absorve ou perde umidade para o ambiente, é a diferença entre essas pressões. A
pressão interna precisa estar em equilíbrio com a externa e faz isso por meio de
difusão ou osmose, dependendo do material e do produto.
Para a resolução de tal cálculo, tanto com o modelo matemático anterior
como com este, é indispensável ter conhecimento do teor de umidade inicial e do
teor de umidade crítica do produto. Além disso, algumas considerações são feitas
para facilitar o cálculo:
•
Considera-se constante a pressão externa de vapor;
•
Considera-se o ambiente em condições de absorver rapidamente a
umidade do produto, e vice e versa;
•
Considera-se a pressão de vapor do microambiente da embalagem,
sempre em equilíbrio com aquela do produto;
•
Determina-se umidade de equilíbrio aquela que se alcança no ambiente
sem a proteção da embalagem;
•
Lineariza-se um trecho da isoterma que corresponde aos valores entre
a umidade inicial, critica e de equilíbrio.
190
Modelo II
∫∫
=
−
−
tsl
to
mc
mi
dt
bm
Po
A
l
kP
mem
dm
).().(
sendo:
mi = teor inicial de umidade
mc = teor critico de umidade
m = teor de umidade
me = teor de umidade de equilíbrio
kP = constante de permeabilidade
l = espessura do material
A = área da embalagem
Po = pressão de vapor da água pura
bm = coeficiente angular da isoterma linearizada
to = tempo inicial
tsl = tempo do shelf- life.
Ambos os modelos podem ser utilizados tanto para calcular o shelf-life (em dias)
como calcular a proteção à permeabilidade de umidade desejada e, através desta
encontrar o material ideal. Assim pode ser usado para calcular o ganho de umidade
do alimento, ou a perda de umidade para o ambiente que outro produto pode vir a
sofrer.
NOSSA APLICAÇÃO E SUGESTÕES PARA O CASO DE UM CEREAL
(sucrilho)
191
Segundo outro trabalho apresentado, focando a aplicação das derivadas para
reformulação da atual caixa de cereais matinais, considerando que as mesmas são
mal dimensionadas. Sendo assim, aumenta o custo, a quantidade de lixo, e tanto o
impacto ambiental como a área de armazenamento são maiores.
Atualmente existem apenas duas variações de embalagem usadas para
cereais: a embalagem primária (saco plástico de PEBD ou PEAD), e uma secundária
(caixa de papel cartonado). Mas qual a diferença entre as duas? A embalagem
primária não fornece proteção contra impacto ou compressão, ou seja, o cereal é
amassado e “esfarelado” com facilidade, o que não ocorre quando o produto possui
a embalagem secundária, pois esta sim, impede que o produto sofra modificações
físicas, por outro lado da venda de tal produto somente na embalagem secundária
não seria adequada, pois a caixa de papel cartonado não oferece barreira alguma
contra vapor de água e oxigênio, diminuindo assim sua shelf-life.
Considerando as observações feitas no trabalho apresentado, que sugere a
reformulação de algumas embalagens, perguntamos, por que as empresas ainda
não modificaram essas embalagens? – Acreditamos que ao se modificar uma
determinada embalagem encontram-se algumas desvantagens, uma delas é a maior
dificuldade é no envase do produto e o acomodamento da embalagem primária, pois
o produto não tem dimensões uniformes nem a embalagem primária é tão moldável.
Então o que fazer para utilizar a idéia, modificando a embalagem de forma a
não prejudicar o processo de envase do produto nem suas qualidades, e obter as
vantagens de tal modificação?
Nossa proposta nesse trabalho é discutir e testar usando os modelos
matemáticos encontrados, tendo como foco o shelf-life do produto.
ALGUMAS CONSIDERAÇÕES:
A principal dificuldade encontrada na modificação da embalagem foi manter a
crocância do produto e conseqüentemente seu shelf-life.
192
Inicialmente calculamos, aproximadamente, com valores estimados, a shelf-
life com passagem de umidade do produto na atual embalagem.
Cálculo:
∫
−
=
Uc
Uo
AaUre
du
ATPVA
UreMs
t
100/.
100/.
sendo
t = tempo do shelf-life
Ms = peso seco do alimento
Ure = umidade relativa de estocagem
TPVA = taxa de permeabilidade ao vapor d’água
A = área da embalagem
Uo = umidade inicial do produto
Uc = umidade crítica do produto
Aa = Aw atividade de água do alimento.
t = ?
Ms =obtido experimentalmente = 1,9790g
→
2,1016g 282,49g
→
300g
Ure = 90%
TPVA = PEAD (polietileno de alta densidade) = 1,3
→
3,5
A =
22
146,116,1114
dmoucm
Uo = 17,51 g Uc = 50g aproximadamente
Aa = dado obtido experimentalmente = 0,60
193
∫
−
=
Uc
Uo
AaU
du
ATPVA
UreMs
t
100Re/.
100/.
∫
−
=
50
51,17
6,09,0146,11.5,3
9,0.49,282
du
t
diast
11,706
=
Portanto o modelo matemático aplicado nos fornece o tempo de prateleira nas
condições citadas. Diante do dado apresentado discutiremos algumas sugestões.
Revestimento da caixa de papel cartonado.
Vantagens
: com o revestimento da caixa, seria possível fazer as reduções
das dimensões, sem dificultar o envase, e sem a necessidade da embalagem
primária, pois o produto já teria a proteção contra vapor de água no próprio
revestimento, dessa maneira, o custo de certa forma cairia, diminuindo o espaço de
armazenamento, o lixo e o impacto ambiental.
Desvantagens
: numa análise mais atenta devemos considerar que a
embalagem de papel cartonado não é somente a tacha de permeação de vapor
d’água que deve ser considerado, mas também a forma como é construída. Esse
formato pode apresentar frestas que permitem a passagem de vapor d’água e o
contato relativo do produto com o meio externo, invalidando o cálculo do shelf-life do
produto. Portanto, essa embalagem, não propicia as condições desejadas para
manter a qualidade do produto.
Embalagem com as dimensões desejadas e material diferente
O material sugerido seria o PP (polipropileno), talvez com alguma variação,
contudo os cálculos foram efetuados com base no PP comum, além da modificação
194
no material, e nas dimensões da embalagem, a nova embalagem possuiria também
tampa, para que a crocância fosse mantida mesmo após a abertura da embalagem.
Cálculo:
∫
−
=
Uc
Uo
AaU
du
ATPVA
UreMs
t
100Re/.
100/.
t = ?
Ms = obtido experimentalmente = 1,9790g
→
2,1016g 282,49g
→
300g
Ure = 90%
TPVA = Polipropileno = 4,5
→
5,5
A =
22
146,116,1114
dmoucm
Uo = 17,51 g Uc = 50g aproximadamente
Aa = dado obtido experimentalmente = 0,60
∫
−
=
50
51,17
6,09,0146,11.5,5
9,0.49,282
du
t
diast
58,448
=
Vantagens
: Uma embalagem compacta, com menos material, diminuição do
lixo, mantendo as características do produto.
Desvantagens
: Diminuição do shelf-life do produto e aumento do custo pois,
a atual embalagem é a que possui o menor custo.
195
Embalagem em forma de cone de outro material
O material proposto para essa embalagem seria o PET (Poliéster – polietileno
tereftalato) utilizando-se o mesmo volume e a mesma área da proposta anterior,
porém agora, tendo como item extra uma tampa com rosca que impede melhor, a
passagem de umidade, os cálculos foram efetuados com base no TPVA do PET
puro, contudo pode-se fazer alguma modificação no material, para melhorar a
barreira contra vapor d’água.
Cálculo:
∫
−
=
Uc
Uo
AaU
du
ATPVA
UreMs
t
100Re/.
100/.
t = ?
Ms = obtido experimentalmente = 1,9790g
→
2,1016g 282,49g
→
300g
Ure = 90%
TPVA = PET /PE = 10 - 12
A =
22
146,116,1114
dmoucm
Uo = 17,51 g Uc = 50g aproximadamente
Aa = dado obtido experimentalmente = 0,60
∫
−
=
50
51,17
6,09,0146,11.12
9,0.49,282
du
t
diast
66,205
=
.
196
Desvantagens
: Além da diminuição do tempo do shelf-life, este material
exige um processo de fabricação mais sofisticado, o que aumenta o custo.
Considerações finais:
As propostas apresentadas simulam um estudo para uma tomada de decisão
em relação à embalagem a ser escolhida para um determinado produto.
Devemos sempre levar em consideração a melhora da qualidade do produto
armazenado, a diminuição de custos, além do lixo produzido e o impacto ambiental
que o mesmo proporciona.
Todos os cálculos foram feitos tomando como base o cereal da marca
“Compre Bem” considerando umidade relativa do estoque constante, absorção
uniforme da umidade pelo sucrilho, desconsiderando outros ingredientes como
açúcar e conservantes, assim como TPVA, aproximadas, referentes aos filmes e não
às embalagens rígidas (estas não possuem sua TPVA tabelada, variando não só de
material para material como também de embalagem para embalagem).
Foi utilizado apenas um modelo matemático, devido à relativa facilidade na
obtenção dos dados necessários. O modelo não utilizado possui também boa
eficiência, porém há maior dificuldade na obtenção dos dados.
197
4.6 Fase III: A elaboração pelo aluno de situações expressas por
modelos ou aplicações
A Fase III constitui-se a parte principal da atividade empírica que subsidiou o
desenvolvimento desta tese. É na Fase III que ocorre a elaboração pelos alunos de
modelos matemáticos na disciplina de Cálculo do curso de Tecnologia de Alimentos.
Foi com esse curso que realizamos investigação sobre o relacionamento entre
prática e teoria. Essas investigações nos trouxeram surpresas e dificuldades
constituindo-se na problemática desta tese e a pesquisa realizada possibilitou
apresentar propostas de enfrentamento para a relação destacada as quais
disponibilizamos a comunidade científica para avaliação.
Nossas reflexões foram na direção de que entre a opção de trabalhar com a
Modelagem e Aplicações seguindo recomendações para esse fim, e não trabalhar
com essas abordagens devido a entraves que elas geravam na prática, conforme
indicado por várias pesquisas, escolhemos a alternativa de propor reformulação, de
forma a ultrapassar obstáculos que se apresentavam para o nosso caso, e assim
fazer uso dessas estratégias, com adaptações, por tratar-se da melhor forma de
abordar o ensino da Matemática.
Isto posto, na Fase III seguimos, praticamente todos os passos que compõem
os procedimentos para o ensino usando a Modelagem Matemática.
Após a Fase II em que o aluno tem os primeiros contatos com modelos já
executados, sendo em sua maioria pertinente a área de atuação do curso, um outro
trabalho é proposto, que poderá ser executado individualmente ou em grupo. O
tema, ou o assunto do trabalho, ficará a critério do grupo. Sendo assim vários
assuntos estarão sendo pesquisados e elaborados simultaneamente, pelos diversos
grupos formados.
As várias pesquisas que afloram nesse momento são acompanhadas pela
professora, que direciona atenção especial a cada grupo de trabalho, orientando-os
em sua execução. Se por ventura em algum trabalho em especial, houver
198
necessidade de algum elemento de assunto não visto, o mesmo é abordado de
forma a atender as necessidades presentes, de forma mais sintética.
Os trabalhos são apresentados em forma de seminário, e discutidos os detalhes
do assunto tratado e da Matemática envolvida. Finalmente, propõe-se a produção
de um pôster de cada trabalho e esse material é exposto na semana da Tecnologia,
evento que ocorre anualmente na Instituição. Em suma são esses os passos para a
efetivação da Fase III.
Os trabalhos apresentados nessa fase receberam numeração seqüencial para
maior facilidade em sua identificação. Serão apresentados os trabalhos de
numeração VIII ao XVI, compondo nosso material de análise.
Para melhor entendimento do desenvolvimento dessa fase, procederemos da
seguinte forma: Antes da descrição integral do trabalho, como feita pelos alunos,
faremos a apresentação de comentários e análises componentes dos estudos desta
pesquisa.
4.6.1 Trabalhos desenvolvidos pelos alunos na Fase III com análise e
considerações.
4.6.1.1 Considerações do Trabalho VIII: Cálculo do volume de uma
embalagem de iogurte.
Esse trabalho apresenta o cálculo do volume de uma embalagem de iogurte.
Os alunos tomaram a iniciativa de escolher o tema com preocupação em abordar
parte da teoria vista em sala de aula a respeito de Integral, que possibilita o cálculo
de volumes de sólidos de revolução. Na exposição desse trabalho eles
argumentaram que é uma forma trabalhosa para a determinação desse volume,
contudo oportuniza o uso de outros tópicos abordados no curso. Para esse cálculo
foi necessário coletar dados que pudessem representar pontos do perfil da
embalagem e com esses pontos determinaram, com a ajuda do excel, as equações
199
algébricas que representam o contorno da embalagem. Somente após esses
procedimentos usaram a integral para o cálculo do volume. Para a coleta dos dados
esboçaram o perfil da embalagem em papel milimetrado possibilitando a leitura dos
dados. Vale a pena destacar que eles encontraram um valor muito próximo ao
volume estabelecido na embalagem real.
Nessa fase o aluno já não apresenta muita dificuldade, pelo fato de já ter tido
contato com outros trabalhos, feito leituras atentas, participado de discussões e,
sobretudo analisado a Matemática presente nos trabalhos. Todavia notamos nas
primeiras tentativas que o aluno ainda se prende aos exemplos vistos e somente aos
poucos eles se aventuram a tratar de um assunto completamente novo para eles.
O caso do cálculo do volume de sólido de revolução foi explorado na
exposição do conteúdo Integral. Os alunos procuraram utilizar esse procedimento
em um sólido de revolução conhecido por todos.
Foi essencial para o sucesso da utilização das abordagens da Modelagem e
Aplicações no ensino, o posicionamento de colocar o aluno em contato com
trabalhos já executados antes dele próprio se engajar num processo assemelhado,
pois possibilitou a explicitação do fato de que a Matemática efetivamente oferece
recursos para resolver problemas reais, e que é possível por meio deles tratar de
situações dentro e fora da sua área de trabalho.
A seguir o trabalho em sua íntegra.
200
Desenvolvimento do Trabalho VIII:
CÁLCULO DO VOLUME DE UMA EMBALAEM DE IOGURTE
O objetivo desse trabalho é calcular o volume de uma embalagem de formato
irregular. A embalagem escolhida para esse estudo foi a embalagem do iogurte Dan-
up por se tratar de um produto conhecido pelos demais alunos e fazer parte dos
produtos abordados no curso. A determinação do volume constitui elemento
importante pois outros estudos poderão ser efetuados, a partir da determinação
dessa grandeza.
As primeiras observações foram visuais e tinham como objetivo identificar
qual o formato geométrico da embalagem para a partir dessa informação elegermos
qual a fórmula ou qual a composição de fórmulas seriam necessária para o cálculo
desse volume.
Concluímos, por análise visual, que as caracteísticas da embalagem a ser
estudada, se enquadram nas características de um sólido de revolução, estudado de
forma mais geral nas aulas de cálculo.
Para o cálculo do volume de um sólido de revolução usando integral, é
necessário conhecermos a função matemática que rotacionada em um dos eixos
gera o referido sólido.
Recorremos então à definição matemática para volume de sólido de
revolução, encontrada nos livros e vista nas aulas de Cálculo.
Definição:
Seja y= f (x) uma função contínua não negativa em [a,b]. Seja R a
região sob o gráfico de f de a até b. O volume do sólido T, gerado pela revolução de
R em torno dos eixos x , é definido por
( )
[ ]
i
n
i
i
xmáx
xcfV
i
∆=
∑
=
→∆
2
1
0
lim
π
(1) que é facilmente interpretado se levarmos em
conta, cilindros que estão inseridos no eixo X pelo seu centro, portanto têm raio Y ou
f(x) e uma altura infinitamente pequena representada por um
i
x∆
. O volume de cada
201
cilindro é dado por V=
2
R
π
i
x∆
que fazendo a leitura com as grandezas indicadas fica
2
))((
xfV
π
=
.
i
x∆
A soma que aparece em (1) é uma soma de Riemann da função [f(x)]
2
. Como f é
continua o limite em (1) existe, e então, pela definição da integral definida, temos
( )
[ ]
dxxfV
b
a
2
∫
=
π
A tarefa agora é encontrar a função f(x) a ser rotacionada no eixo x que gere o
sólido de revolução que compõe a embalagem.
Para facilitar a visualização do gráfico da função, foi feito o contorno da
embalagem em papel milimetrado.
A partir desse contorno optamos por dividi-lo em quatro intervalos e encontrarmos
a função f(x) para cada um desses intervalos.
A obtenção das funções seguiu o seguinte procedimento:
- Inicialmente fizemos a leitura, no próprio papel milimetrado, de pontos
pertencentes aos intervalos determinados.
- De posse desses pontos e com o auxílio do Microsoft Excel procuramos a
função que melhor se ajusta aos pontos indicados
As funções encontradas foram:
Para o intervalo 1: f( x) = -0,7054
2
x
+ 1,2539 x + 2,195
Para o intervalo 2: f(x) = 2,75
202
Para o intervalo 3: f(x) = 0,00967
2
x
- 0,4122x + 2,06785
Para o intervalo 4: f(x) = - 0,129
2
x
+ 0,2752x + 2,382
O próximo procedimento foi encontrar o volume nos intervalos, usando para
tal a definição do volume do sólido de revolução.
( )
[ ]
dxxfV
b
a
2
∫
=
π
Temos então a seguir, o cálculo dos volumes nos intervalos:
1.
V=21,00cm
3
2.
V= 71,00cm
3
3.
V = 41,24cm
3
4.
V = 64,57cm
3
Somando os Volumes Parciais temos o Volume total: 187,81cm
3
Conclusão: Embora tenhamos encontrado um valor aproximado do volume real, que
é de 200
3
cm
, pudemos experimentar outra forma para o cálculo do volume, cujo
recipiente não tem o formato de sólidos geométricos conhecidos.
Parte da imprecisão pode estar relacionada à tomada de pontos e ao contorno,
considerando a forma como foi efetuado.
( )
dxxx
2
3
0
2
06785,24122,000967,0
∫
+−
π
( )
dx
2
3
0
75,2
∫
π
( )
dxxx
2
4
0
2
382,22752,0129,0
∫
++−
π
( )
dxxx
2
4
0
2
382,22752,0129,0
∫
++−
π
203
Conclusão
Vimos como uma solução viável para o nosso problema o uso das integrais e
o uso das funções. Se formos capazes de encontrar as funções que determinam o
contorno do objeto então, neste caso ao rotacionarmos a(s) curva(s) em torno do
eixo, no caso eixo x, teremos nosso objeto representado por um sólido de revolução,
cujo volume pode ser calculado com o uso das integrais.
Pudemos perceber também a importância das funções para representar o
contorno de um objeto, e uma forma muito interessante para cálculo de volume, que
certamente é usado para formas não convencionais, usando meios computacionais
como ferramenta.
No Trabalho VIII foi efetuado o cálculo do volume dos tonéis localizados na
Faculdade para as aulas de fabricação de vinho, utilizando a integral como
ferramenta para esse cálculo. Nesse trabalho o fenômeno estudado é a fermentação
do vinho que depende do volume do tonel.
204
4.6.1.2 Considerações do Trabalho IX: Otimização da fermentação de
vinhos com utilização de ferramentas matemáticas.
Para o Trabalho VIII observarmos, como no caso anterior foi explorado o
cálculo de volume de sólido de revolução, no entanto os alunos tomam outras
iniciativas.
No curso de Tecnologia em Alimentos uma das atividades de uma
determinada disciplina é a fabricação de vinho, feita nas instalações da própria
faculdade. Na fabricação do vinho, os componentes são adicionados pouco a pouco
e são calculados de acordo com o volume do produto, no instante da adição do
componente. Para cada fase da fabricação o volume se altera sendo necessário
novos cálculos para o volume e para os componentes a serem adicionados. O
cálculo do volume é efetuado a partir da altura ocupada pelos componentes em cada
fase. A leitura dessa altura, feita de forma inadequada para o processo de fabricação
não trazia rigor na fabricação do vinho, além de serem necessários inúmeros
cálculos para compor todo o procedimento. Diante da possibilidade de efetuar o
cálculo do volume dos tonéis (que são sólidos de revolução) por meio das integrais,
os alunos vislumbraram que poderiam melhorar todo o procedimento da fabricação
de vinho. O procedimento para esses cálculos, embora não fossem novidades para
os alunos, pois como já comentamos o mesmo foi explorado durante as aulas, essa
iniciativa foi muito importante para o curso, pois a partir desses cálculos os alunos
desenvolveram também um programa que fornece a quantidade dos componentes a
serem adicionados em função do volume contido no tonel. Para a leitura adequada
da altura (necessária para o cálculo do volume) foi indicado a confecção de um vaso
comunicante que permite que a leitura seja feita de forma adequada.
As observações que fazemos deste trabalho é principalmente o fator
integrador entre as disciplinas. A professora não tinha conhecimento desse
problema até o momento em que os alunos comentaram e reconheceram uma
situação que poderia ser melhorada usando os conhecimentos desenvolvidos até
então. Os alunos começam a romper as barreiras naturalmente postas, e que
formam as tão citadas ilhas do conhecimento, buscando solução de problemas
205
considerando os componentes de todas as disciplinas. Para a professora foi também
um momento de aprendizado, pois desconhecia o processo de fabricação de vinho.
A seguir o trabalho em sua íntegra.
206
Desenvolvimento do Trabalho IX
OTIMIZAÇÃO DA FERMENTAÇÃO DE VINHOS COM UTILIZAÇÃO DE
FERRAMENTAS MATEMÁTICAS
Resumo
Dentre os diversos ramos da indústria de alimentos, destacamos a produção
industrial de vinhos, assunto este, abordado no curso de tecnologia de alimentos.
Vimos que, em todo o processo de produção do mesmo, em várias etapas é
necessária a mensuração correta dos ingredientes para garantir uma boa qualidade
do produto. A quantidade de cada elemento depende do volume do mosto, assim
sendo, este trabalho apresenta um modelo matemático para cálculo de volume,
abordando Geometria Analítica, funções, Cálculo de Volume de Sólidos de
Revolução através de Integral, como sugestão para o cálculo do volume do mosto,
contido em recipientes adequados para o processo de fabricação, garantindo assim
uma melhor qualidade do produto. A partir destes cálculos, foi possível desenvolver
também um software para maior rapidez nessas aplicações na indústria.
Introdução
O presente trabalho trata do cálculo do Volume dos tanques de fermentação
de vinhos da instalação piloto da Faculdade, e a posterior utilização destes cálculos
para projeto de um software de controle de produção.
A pretensão deste trabalho não é a “mecanização” do processo de fabricação
de vinhos, mas sim uma busca por melhor qualidade em sua produção, qualidade
esta que poderá ser obtida não só pelo controle dos fatores de processos (tais como
temperatura e controle dos tempos de fermentação), e qualidade da matéria prima
(acidez, ºBrix, teor de açucares, carga microbiana, compostos fenólicos e
aromáticos), mas também por uma maior padronização dos ingredientes que são
adicionados durante o processo. A dosagem dos ingredientes é tão importante
quanto às etapas descritas anteriormente, pois ela possui implicações diretas nos
207
aspectos físico-químicos do produto final, assim como nos efeitos produzidos
quando consumidos.
Dentre os ingredientes adicionados podemos citar alguns de vital importância
no processo (segundo RIZZON, Luiz; MENEGUZZO, Julio; MANFROI Luciano;
Planejamento e instalação de uma cantina para elaboração de vinho tinto; Embrapa-
2003):
O açúcar (chaptalização) responsável em trazer ao vinho o grau alcoólico
desejado, pois será um substrato adicional, além do próprio açúcar das uvas, para
as leveduras presentes.
O metabissulfito (sulfitação) responsável pelo efeito antisséptico contra as
bactérias acéticas e láticas e contra as células de leveduras de baixo poder
alcoógeno.
Terras infusórias (filtração), que serão responsáveis pela precipitação de
partículas dando ao vinho maior limpidez e brilho.
Sorbato de Potássio, responsável por evitar a refermentação do vinho,
durante seu armazenamento (Hashizume, Takuo; Fabricação de vinhos de frutas;
ITAL – 1991)
É importante lembrar que todos os ingredientes descritos anteriormente, são
fundamentais à produção do vinho, e todas as quantidades são calculadas, durante
o processo de fabricação, em relação ao volume do mosto (RIZZON, Luiz; ZANUZ,
Mauro; MANFREDINI, Sadi; Como elaborar vinho de qualidade na pequena
propriedade; Embrapa-1996).
Sendo assim, é fundamental possuirmos técnica para calcular o volume do
mosto no tanque de fermentação, para que possamos mensurar com precisão a
quantidade de cada ingrediente a ser adicionado. Essa mensuração nos trará,
quando padronizada, uma menor variação dos padrões físico-químicos do vinho, e
consequentemente uma melhor qualidade do mesmo.
Metodologia
208
Todas as mensurações dos recipientes estudados foram feitas na planta
piloto da faculdade, posteriormente, foram feitos os cálculos como descritos a seguir.
(figura 1. foto dos tanques).
Cálculos:
I)-
Cilindro principal:
Compreende-se por cilindro principal a parte encamisada do tanque (cilindro de cor
escura da figura 2).
Fig. 2
Dimensões do cilindro principal
209
Altura: 1,030 metros
Perímetro: 3,000 metros
Espessura: 0,001 metros (1mm) (desprezível para o cálculo)
Temos então
HRV
.
2
π
=
P=
R
π
2
R
π
23
=
então R
1
=0,477m
Com esses dados calculamos o Volume = 0,73521 m³ ou 735,21 litros
II)-
Cilindros menores:
Cilindros menores são os cilindros localizados nas extremidades do tanque,
(como vemos na figura 1), onde são acopladas as tampas dos tanques. Pode-se
observar com melhor nitidez o cilindro inferior na fig.3. Outro cilindro semelhante é
encontrado na parte superior, podendo ser observado na fig.1
Fig.3 Vista detalhada do cilindro menor superior:
Dimensões do cilindro menor superior:
Altura: 0,055 metros
Perímetro: 1,290 metros
Espessura: 1mm (desprezível para o cálculo)
P=
R
π
2
R
π
2290,1
=
então R
2
=0,205m
Com esses dados calculamos o volume
210
Volume
= 0,00721m³ ou 7,21litros
Dimensões do cilindro menor inferior:
Altura: 0,06 metros
Perímetros: 0,935
Espessura: 1mm (desprezível para o cálculo
HRV .
2
π
=
P=
R
π
2
R
π
2935,0
=
então R
3
= 0,149m
Com esses dados calculamos o volume
Volume
= 0,00412 m³ ou 4,12 litros
III)-
Troncos de Cone:
Estes compartimentos estão situados entre os cilindros menores e o cilindro
maior (principal), formando uma zona de transição entre ambos. A obtenção do
volume deste recipiente, foi a partir do cálculo de um sólido de revolução, gerado
pela rotação do gráfico da função da reta que passa por A B em torno do eixo x.
Para o cálculo do volume faremos uso da Integral
( )( )
∫
b
a
dxxf
2
π
a) Inicialmente determinamos a função da reta r que gera o tronco de cone
superior.
Os pontos
A
e
B
, foram calculados a partir das medidas dos perímetros dos
cilindros, como detalhado nos itens I e II
As extremidades da reta L marcam os pontos que devemos encontrar.
L é a medida da lateral do cone que é igual a 0,39m
211
Encontramos H por Pitágoras:
22
21
2
)( HRRL +−=
H=0,077
Coordenadas dos pontos:
A:
(0; 0,476)
B:
(0,077; 0,205)
Sendo
xo
x
yoy
m
−
−
=
tem-se m = -3,512 e substituindo um dos pontos
conhecidos na equação da reta:
y – y
0
= m (x – x
0
), temos:
r: y = -3,512x + 0,476
O volume do recipiente será obtido por:
V=
( )( )
∫
b
a
dxxf
2
π
V=
( )
∫
+−
077,0
0
2
476,0512,3
dxx
π
desenvolvendo a integral,
temos Volume = 0,02971 m³ ou
29,71 litros
b) Agora determinamos de forma similar a função da reta s, que gera o tronco
de cone inferior:
Coordenadas dos pontos:
C:
(0; 0,476)
D:
(0,077; 0,148)
Sendo m = - 4,241 e substituindo um dos pontos conhecidos na equação da
reta: y – y
0
= m (x – x
0
), temos:
s: y = -4,241x + 0,476
212
O volume do recipiente será obtido por:
V=
( )( )
∫
b
a
dxxf
2
π
V=
( )
∫
+−
077,0
0
2
476,0241,4
dxx
π
desenvolvendo a integral
temos: Volume = 0,02591 m³ ou
25,91 litros
Então a partir do somatório dos volumes encontrados acima, poderemos obter
o volume total do tanque: Cilindro principal + Cilindros menores + Troncos de cone
Volume total = 735,21 litros + 11,33 litros + 55,62litros =
802,16 litros
Outro tipo de recipiente usado é o Tonel de Fermentação, fig. 4, também
presente na planta piloto da faculdade.
Fig. 4: Tonel de Fermentação
Cálculo do volume do Tonel de Fermentação, fig.4
1ª etapa
Foi realizada a medição do tonel de fermentação existente na planta piloto da
faculdade e encontrado os seguintes valores:
Comprimento total da parte superior do tonel (c): 221,3 cm
Comprimento total da parte inferior do tonel (C): 242,1 cm
Borda superior (Bs): 3,25 cm
Borda inferior (Bi): 3,4 cm
Borda da tampa (b): 3
Altura da parte lateral do tonel (L): 79,5 cm
213
L
total
= L – (Bs+Bi)
⇒
L
total
= 72,85cm
2ª etapa
Descobrir os raios (R e r)
RC
π
2
=
⇒
b
C
R −=
π
2
3
2
1,242
−=
π
R
⇒
R=35,53cm
rc
π
2
=
⇒
b
c
r −=
π
2
3
2
3,221
−=
π
r
⇒
r = 32,22cm
3ª etapa
Calcular a altura (H)
Por Pitágoras temos;
L
2
= H
2
+ (R-r)
2
⇒
H
2
= L
2
– (R-r)
2
H
2
= 72,85
2
– (35,53-32,22))
H
2
= 5296,16
H = 72,77 cm
4ª etapa
Descobrir a equação algébrica da reta que passa pelos pontos
A (0; 35,53)
B(72,77; 32,22)
xo
x
yoy
m
−
−
=
⇒
77,720
22,3253,35
−
−
=m
m = -0,045
Substituindo na equação fundamental da reta
)( xoxmyoy
−
=
−
⇒
)77,72(045,022,32
−
−
=
−
xy
Temos que y = -0,045x + 35,53
214
5ª etapa
Calcular o volume total do tonel utilizando o cálculo integral
V= dx
xf
∫
)]([
2
π
⇒
V=
∫
+−
77,72
0
2
]53,35045,0[
x
π
V=262,54litros
6ª etapa
Relação altura X volume
Conhecendo a equação do tonel, podemos calcular o volume existente em
diferentes alturas, bastando para isso que esse tonel possua um capilar indicador de
altura do líquido que está no tonel. Sabendo essa altura conseguimos, através do
cálculo integral encontrar o volume exato desse líquido. Este dado também poderá
ser usado no programa que facilitará muito a obtenção deste importante dado.
Existem também outros tipos de tonéis, como por exemplo, o da fig. 5
Fig. 5 Tonel usado para vinho
Embora a faculdade não possua este tipo de tonel, apresentamos como pode
ser calculado seu volume.
Para o cálculo do volume do barril, temos várias opções:
215
Fig.6: Esboço de um tonel representado sobre eixos
Cálculo por tronco de cone
, apresenta pouca exatidão.
A pouca exatidão se deve ao fato de que o cálculo por tronco de cone é mais
usado para tonéis retilíneos, por essa razão no barril curvilíneo os cálculos não
incluiriam as laterais arredondadas o que o tornaria impreciso.
Cálculo considerando a Vazão
Esse tipo de cálculo é inviável durante a fabricação de vinho.
Cálculo usando Integral
O cálculo integral é o mais indicado nesse caso, por não gerar gastos e por
ser um método mais preciso. Contudo é necessário descobrir a equação da curva
que rotacionada no eixo x gera o sólido de revolução que é o tonel.
Descobrindo a equação da curva que forma a lateral do barril.
Considerando que esta curva é um segmento der uma parábola:
Fig.7 Esboço de um tonel representado sobre eixos.
216
I)
Consideremos que a equação que representa a parábola é da forma
Y = Ax² + C, já que a mesma apresenta seu vértice no eixo Y.
Temos os pontos (0;R) e ( );
2
( r
H
que pertencem à parábola admitida
Temos então: R=A.0 C
+
2
e C
H
Ar
+=
2
)
2
.( ,
Resolvendo o sistema encontramos A = - 4(R-r)
H²
II)
O volume de sólido de revolução é calculado por V= dx
xf
∫
)]([
2
π
Considerando que localizamos o barril no centro do sistema cartesiano o
calculando o volume fica:
Por exemplo:
Para um barril com: R = 0,25 e r = 0,15A equação fica:
F(x) = - 1,6x² + 0,25 e o volume é calculado como:
Resultados e conclusões
De acordo com as funções encontradas, o volume é calculado rapidamente
somente com a informação da altura do mosto no tonel. Esta altura será fornecida a
partir da colocação de um vaso comunicante, que é um capilar que informa a altura
do líquido dentro do tonel. Com essas informações foi possível a elaboração de um
software que processa esses dados rapidamente fornecendo o volume com rapidez.
Neste programa também poderão ser introduzidas algumas rotinas de análises
físico-químicas, nas quais o usuário deverá apenas informar alguns dados da
análise, e o programa processará estas informações fornecendo os respectivos
³13,75³07513,0
]²25,0²6,1[2
25,0
0
dmmV
dxxV
==
+−=
∫
π
dxxfV
H
∫
=
2
0
2
)]([2
π
217
valores. Esta utilização também é muito importante visto que haverá maior
produtividade no laboratório.
Em relação à Matemática, esses resultados seriam impossíveis de serem
encontrados se não tivéssemos conhecimentos mínimos a respeito de funções, e
das Integrais, e também saber que esses conhecimentos podem nos auxiliar a
resolver problemas do nosso cotidiano e das nossas atividades profissionais.
218
4.6.1.3 Considerações do Trabalho X: Volume do leite condensado com
lata irregular. Como se calcula?
Esse trabalho também foi inspirado no cálculo de volume de sólido de
revolução. Como característica especial há a abordagem histórica do leite
condensado e também a tomada das medidas que representam pontos do contorno
da embalagem foram efetuadas com paquímetro. Para a elaboração do desenho,
tiveram ajuda dos alunos do curso de mecatrônica, que têm facilidade no manuseio
do software usado para esse fim. Os demais procedimentos foram similares ao
trabalho anterior, ou seja, uso do excel para determinação das equações algébricas
e uso da Integral para o cálculo do volume, dadas as equações para cada intervalo
determinado.
Ponto positivo no desenvolvimento deste trabalho foi a troca de informações
entre cursos, expandindo ainda mais o rompimento de barreiras, agora integrando
não somente disciplinas mas também cursos. Consideramos altamente benéfico a
iniciativa dos alunos, pois além das informações esse trabalho promoveu melhor
relacionamento pessoal entre todos os envolvidos.
A seguir o trabalho em sua íntegra.
219
Desenvolvimento do Trabalho X:
Volume do leite condensado com a lata ierregular como se calcula?
Objetivo:
O objetivo principal deste trabalho é apresentar uma técnica de
cálculo para volumes que estão acondicionados em recipientes que tem forma
irregular, contudo podem ser vistos como um sólido de revolução.
Nossa proposta é apresentar, como exemplo, o cálculo do volume de uma lata de
leite condensado, em seu novo formato. Esperamos que este exemplo sirva de
inspiração para outras embalagens que podem ser consideradas sólidos de
revolução.
História - O leite condensado
Gail Borden, em 1856 tentou um jeito de facilitar o transporte e o
armazenamento do leite, com a idéia inicial de desidratá-lo. Notou que, antes de ser
transformado em pó, esse leite condensava. Então ao mesmo tempo surgiram duas
grandes invenções da culinária, o leite em pó e o leite condensado.
Em 1867, o Leite Condensado começou a ser fabricado pela “Société Nestlé”
e em 22 de janeiro de 1890, chega a São Paulo o novo produto que era vendido
somente em varejo grosso ou na Drogaria São Paulo.
Durante todos esses anos a embalagem do Leite Condensado passa por
diversas modificações, contudo a mais contundente é a última versão.
Os responsáveis pela mudança
220
•
Parceria entre a Nestlé e CSN.
•
Latas expandidas e a companhia Bertol.
Algumas embalagens produzidas pela Bertol
Porque mudar a embalagem?
•
Diferenciação
•
Evita Falsificação.
•
Apesar de ter um preço mais caro, a lata expandida comporta um
volume 18% maior do que a tradicional, o que acaba compensando.
•
Confere valor e beleza.
•
Ajuda na resistência da embalagem.
•
Oportunidade de promoção do produto
•
Ergonomia da embalagem
•
Impacto visual
O cálculo do volume
Inicialmente tiramos várias medidas do contorno da lata e da altura relativa. Para
o desenho e as medidas tivemos ajuda na aula que tem por objetivo a apresentação
de programas para esse fim.
221
X
Y
0 37,03
2,94 37,66
7,23 38,48
10,6 39,03
15,53 39,65
20 39,97
25,71 39,83
31,09 39,03
36,5 37,66
41,19 36,26
45,66 35,07
49,28 34,41
52,92 34,14
58,49 34,68
63,48 36,26
67,12 37,02
70,62 36,51
74,23 35,22
Inicialmente os pontos foram
separados por região
para que a
função gerada fosse bem próxima
da curva. Assim escolhemos
valores que compunham a curva
maior e valores que compunham a
curva menor. Os v
alores para X e Y
foram lançados no Excel
para
encontrar a função que mais se
aproxima dos pontos plotados.
222
Gráficos e funções obtidos
Curva Maior
O cálculo do volume é dado por V= dx
xf
∫
)]([
2
π
Assim V
1
= dx
XX
∫
++−
]159,372388,0
2
0059,0[
2
π
; desenvolvendo a integral
temos V
1
=240173,81mm³ que equivale a V
1
= 240,174ml
Curva Menor
Da mesma forma procedemos para a curva menor
y = -0,0059x
2
+ 0,2388x + 37,159
R
2
= 0,9531
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 10 20 30 40 50 60
Seqüência1
Polinômio
(Seqüência1)
y = -0,0308x
2
+ 4,1271x - 101,47
R
2
= 0,9787
34
34,5
35
35,5
36
36,5
37
37,5
0 20 40 60 80
Seqüência1
Polinômio
(Seqüência1)
223
Assim V
2
= dx
XX
∫
−+−
]47,1011271,4
2
0308,0[
2
π
=
Que resolvendo a integral encontramos V
2
= 64191,25 mm³ que equivale a V
2
=
64,191ml
Somamos os dois volumes V
1
+ V
2
e tivemos o valor de
V
t
= 304365,06 mm³ que equivale a V
t
= 304,36 ml
Conclusão
Por estarmos acostumados a calcular volumes de sólidos geométricos
conhecidos, consideramos muito útil esta técnica aplicada. O que apresentamos foi
um modelo matemático para o cálculo deste sólido específico, contudo a mesma
técnica poderá ser aplicada para outros sólidos de revolução, uma vez que a
indústria de embalagens procura inovar sempre e, assim sendo aparecerão novos
formatos que poderão ser transformados em sólidos de revolução sem apresentar
problemas para o cálculo destes volumes.
224
4.6.1.4 Considerações do Trabalho XI: Otimização de estoque de
hambúrgueres de um estabelecido em Santo André.
Este trabalho apresentou um assunto pouco explorado durante as aulas que é
a determinação de estoque mínimo. Os alunos tiveram a iniciativa de consultar o
gerente de um estabelecimento (conhecido de um dos alunos) e oferecer essa
“consultoria” pelo objetivo de elaborar um trabalho prático. Os dados obtidos foram
apresentados para o responsável da loja e não sabemos se o mesmo os colocou em
prática.
Consideramos muito positivo a iniciativa dos alunos em explorar uma situação
nova para todos os demais, pois até então questões relacionadas a estoques não
tinham sido abordadas em aula.
A seguir o trabalho em sua íntegra.
225
Desenvolvimento do Trabalho XI: Otimização de estoque de hambúrgueres de
um estabelecido em Santo André.
Objetivo: Este trabalho teve como principal objetivo partir de uma situação
prática e tentar melhorar a performance do estabelecimento em questão.
Por conhecer o gerente desta loja, nos propusemos a fazer um estudo,
gratuitamente, para tentar uma melhor rentabilidade, através de um melhor controle
no estoque dos hambúrgueres.
Inicialmente apresentaremos alguns conceitos pertinentes ao assunto:
Estoque
Estoques são quantidades armazenadas ou em processo de produção com a
função principal de criar uma independência entre os vários estágios da cadeia
produtiva. (Compra/Venda, Compra/Produção, Produção/Distribuição,
Operação1/Operação2, etc.). Existem vários tipos de estoque, quando tratamos de
contabilidade, administração de empresas, indústrias, engenharia de produção ou de
sua produção.
Estoque de segurança ou mínimo:
São as quantidades guardadas para garantir o andamento do processo
produtivo caso ocorram aumento na demanda do item por parte do processo ou
atraso no abastecimento futuro. De grande importância para a administração
Controle operacional
Controlar um estoque de alto giro é tão importante quanto ter produtos a
serem vendidos. Não importa quanto tenha em estoque, mas sim o giro do seu
estoque.. A Contabilidade de Custos tem como uma de suas funções, avaliar
quantitativa e qualificadamente os valores em estoque, demonstrando-os
periodicamente nas demonstrações financeiras.
Observações gerais
226
A boa administração dos estoques é de vital importância para a saúde
financeira das empresas, uma vez que grande parte do capital das empresas estão
nos materiais envolvidos na produção, sendo comum representarem 50% de todo o
seu capital. Assim reduções no montante estocado se traduz na liberação de grande
volume do capital necessário ao andamento do negócio como um todo.
Otimização de estoque
A loja da rede Mc Donald’s, localizada na cidade de Santo André, consome
110400 hambúrgueres por mês, para o preparo de seus lanches. Estes
hambúrgueres que são comprados da rede Braslo.
Essa loja paga:
•
R$ 94,76 por caixa de hambúrguer, sendo que, consome 288 caixas por mês
(cada uma contém 384 hambúrgueres).
•
O custo do embarque da empresa Martin Braulin fica em torno de R$
380,00, esse valor decorre do fato do transporte ser refrigerado.
•
O custo de armazenamento é estabelecido pelos gastos energéticos da câmara
frigorífica, e é calculado pelo valor do kWh (R$ 0,28172) estabelecido pela
Eletropaulo. O gasto final relaciona-se com a potência da câmara fria (quanto
menor a câmara, menos gasto), com a quantidade de produtos no seu interior
(quanto menos, menor a energia para mantê-los congelados). No geral os gastos
com a câmara ficam em torno de R$140,86 (500kWh x 0,28172).
A loja trabalha com estoque mínimo, pois cada encomenda é feita após o
termino da outra num sistema chamado Just in time. Como a variação no consumo
dos hambúrgueres é pequena, considera-se que o estoque é consumido
linearmente. Assim é preciso estabelecer quantas caixas devem ser compradas de
cada vez para minimizar os custos.
Custo total = custo de encomenda + custo de compra + custo de
armazenamento.
1- Custo de encomenda:
227
É dado pelo custo de cada embarque multiplicado pela quantidade de
embarques que deverá ser feita. Para descobrir a quantidade de embarque a ser
realizada basta dividir a quantidade total de caixas de hambúrgueres a ser comprada
por mês, pela quantidade de caixas compradas por embarque.
Custo de encomenda =
xx
109440288
.380
=
2- Custo de compra:
É dado pelo numero total de caixas multiplicado pelo valor de cada uma.
Custo de compra = 288 x 94,76 = 27290,88.
3- Custo de armazenamento:
Partindo do principio que o estoque é consumido a uma taxa constante e logo
é reposto, podemos concluir que o numero médio de caixas contidas nele
corresponde à quantidade x comprada dividida por dois, ou seja, sempre haverá em
media a metade do que foi comprado.
Representação gráfica do uso do estoque:
estoque
x-
tempo
O gráfico acima que representa sistema chamado Just in time pode também
ser representado pelo gráfico abaixo.
estoque
x/2
x tempo
Esse gráfico representa estoque constante de
2
x
caixas de hambúrgueres.
228
Assim para o calculo do custo de armazenamento podemos multiplicar o
numero de caixas armazenadas pelo custo de armazenamento.
Custo de armazenamento =
2
x
(140,86) = 70,43.
Calculo do custo total
C (X) =
X
109440
+ 27290,88 + 70,43x
Para encontrarmos o custo mínimo podemos usar o conceito de derivada.
Antes, vamos escrever a equação de maneira que fique mais fácil encontrar
sua derivada.
C (x) = 109440 x
–1
+ 27290,88 + 70,43 x
Considerando 0 < x
≤
288.
C’ (x) = -1 (109440 x
–1-1
) + 70,43 x
1-1
C’ (x) = -109440 x
-2
+ 70,43 para encontrar pontos críticos da função fazemos
C’ (x) = 0
C’ (x) = 70,43 – 109440 x
–2
= 0
70,43 = 109440 = x
2
= 109440 = 1553,88 = x = ±39,41
x
2
70,43
Comprovação do ponto mínimo
C” (x) = (-2) . – 109440 x
–2-1
C”(x) = 218880 x
-3
= 218880 = 218880 = 3,57
x
3
39,41
3
Portanto 3,57 > 0, portanto 39,41 corresponde ao ponto de mínimo.
Conclusão
De acordo com os cálculos realizados é recomendável que se encomende 39
ou 40 caixas por vez, totalizando sete embarques por mês. De acordo com os
229
cálculos, se a loja implantar esse sistema realmente haverá uma otimização do
estoque, pois atualmente se faz nove embarques por mês.
O estudo foi apresentado ao gerente da loja que nos revelou que vai
considerar as recomendações.
230
4.6.1.5 Considerações do Trabalho XII: Preparo da salga de peixe: qual a
melhor opção?
Inúmeras vezes se faz necessário analisar entre várias opções de escolha de
componentes para realização de um trabalho. Esta tarefa é muito comum na área de
alimentos, e os alunos já perceberam que uma escolha inadequada compromete o
produto e consequentemente seu faturamento. O trabalho apresentado apresenta
esta característica, ou seja, quais componentes são necessários levar em conta para
uma escolha acertada.
A situação estudada também faz parte das atividades do curso de Tecnologia
em Alimentos, ou seja, o preparo de uma salga de peixe. Os alunos fizeram uma
análise detalhada desse processo usando como ferramenta as Funções. Coube a
eles, por meio de um processo experimental, matematizar as várias etapas que o
processo passa para a constatação de qual seria a equação algébrica mais
adequada para responder a pergunta do problema elaborado por eles. O
comentário dos alunos durante a apresentação foi que a Matemática por eles
utilizada não apresentava grande complexidade, e compensação os resultados
obtidos foram de muita valia, pois apontava com rigor e certeza qual a melhor opção
no caso estudado. Esse tipo de decisão é também muito importante para a formação
de competências exigidas pelo curso.
Apresentação do trabalho na íntegra.
231
Trabalho XII
Preparo da salga de peixe: Qual a melhor opção?
Objetivo
:
Fazer um estudo para um determinado restaurante, para que se possa fazer a
melhor opção entre comprar o peixe inteiro, ou comprar o filé para o preparo de uma
salga de peixe. Esta decisão é importante, pois a rentabilidade do produto colabora
com o faturamento e este é um ponto fundamental em qualquer negócio.
Nesta pesquisa foram avaliados dois itens de igual relevância:
1) A rentabilidade de se fazer o filé, ou comprá-lo pronto para o preparo
da salga;
2) Quanto será acrescido no preço do produto final, em relação às perdas
de matéria - prima que ocorre durante o processo, o para que não haja prejuízos.
Para fazer este estudo, recorreremos ao uso das funções matemáticas.
Consideramos que este recurso é aplicável nesta situação, fazendo com que a
empresa produza mais com menos custo.
Função Custo para obter filé a partir do peixe inteiro
* Quantidade de peixe necessária para gerar 500 Kg de filé.
**Quantidade de Peixe necessária para gerar 350 Kg de filé.
Dados Kg Preço
Peixe Inteiro 1,0 R$11,00
Filé de Peixe 1,0 R$20,00
Peixe Inteiro (Kg) Valor Peixe Inteiro
1536* R$16.896,00
1075** R$11.825,00
232
Calculando o coeficiente angular
ab
ab
XX
YY
m
−
−
=
8,33
350
500
1182516896
=
−
−
=
m
Recorrendo à equação fundamental: )(
00
XXmYY
−=−
Y - 11.825 = 33,8 ( X - 350 )
Y - 11.825 = 33,8X - 11.830
Y = 33,8X - 11.830 + 11.825
y = 33,8x - 5
Ou seja,
C(K) = 33,8K – 5
Essa função fornece o custo para obter uma determinada quantidade de filé a
partir do peixe inteiro.
Custo em função da quantidade de filé
Dados Kg Preço
Peixe Inteiro 1,0 R$11,00
Filé de Peixe 1,0 R$20,00
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
0 100 200 300 400 500 600
Quantidade de Filé ( Kg )
Custo do Peixe
Filé de Peixe(Kg) Valor Filé de Peixe
500 R$10.000,00
350 R$7.000,00
233
Encontrando a função através dos dados:
ab
ab
XX
YY
m
−
−
=
350
500
700010000
−
−
=
m =20
Recorrendo à equação fundamental:
)(
00
XXmYY
−=−
y - 7.000 = 20 ( x - 350 )
y - 7.000 = 20x - 7.000
y = 20x - 7.000 + 7.000
y = 20x .:
C(k)=20K
Esta é a função que fornece o custo
se optarmos por comprar o filé já pronto.
Comparação de custos:
Usando as funções encontradas para determinar o ponto de equilíbrio, ou
seja, em que quantidade é indiferente de uma forma ou outra:
58,3320
−
=
XX
.:
X=0,362 Kg
Consideramos que a quantidade encontrada é desprezível para a situação
analisada, assim simularemos para uma quantidade considerada praticável:
Custo para o filé de peixe pronto Custo para o filé a partir do peixe inteiro.
C(700) = 20 . 700 C(700) = 33,8 . 700 - 5
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
0 100 200 300 400 500 600
Quantidade de Filé ( Kg )
C u s to d o Filé d e P eixe
234
C(700) = 14.000 C(700) = 23.660 – 5 = 23 655
Analisando as duas funções pode-se saber qual a opção mais rentável na
preparação da salga.
Concluímos, portanto que a melhor opção é comprar o filé de peixe pronto.
Valor do Custo no Preparo da Salga
350Kg de filé + 105Kg de sal = 455Kg de peixe + sal
R$7.000,00 + R$57,75 = R$7.057,75
455Kg de filé + sal gera 239,88Kg de salga que representa somente
Portanto há um rendimento de somente 52,71%
455 ___ R$7.057,75
239,88 ___ X
X = R$3.720,91 Rendimento após o preparo da salga
Como o rendimento foi menor, podemos considerar que houve um prejuízo
nesse preparo
R$7.057,75 - R$3.720,91 = R$3.336,84 de prejuízo.
O custo do filé ainda ao natural
Como Incorporar o “prejuízo” da salga no custo final
Para recuperar o prejuízo obtido no preparo da salga, temos que incluir esse
valor ao preço do filé salgado, e conseqüentemente, repassá-lo ao consumidor.
Assim temos
R$3.336,84 : 239,88Kg = R$13,91/Kg
Dados Kg Preço
Filé de peixe 1,0 R$20,00
Sal 0,3 R$0,16
Filé + Sal 1,3 R$20,16
235
R$20,16 + R$13,91 = R$34,07
Esse será o preço de custo. Lembre que esse preço sofre alteração, pois,
não foi embutido o lucro desejado.
Obtendo a Função Custo total
Para obter a função do custo repassado ao consumidor o custo que
obtivemos no preparo da salga, temos que ter pelo menos dois pontos no gráfico.
Um deles nos já calculamos. O outro, segue no calculo abaixo:
500Kg de filé + 150Kg de sal = 650Kg de filé + sal
R$10.000,00 + R$82,50 = R$10.082,50
Calculando o rendimento
650Kg x 52,72% = 342,68Kg
650Kg de filé + sal gera 342,68Kg de salga
650Kg ____ R$10.082,50
342,68Kg ____ X
X = R$5.315,49
R$10.082,50 - R$5.315,49 = R$4.767,01 de prejuízo
R$4.767,01 : 342,69Kg = R$13,91
R$20,16 + R$13,91 = R$34,07/Kg
Constatamos que independente da quantidade de salga preparada a variação
por quilo será de R$ 13,91
E assim o custo final fica o custo inicial + custo do sal + a variação obtida por
quilo.
No nosso caso o custo final fica:
C(K)= 34,07K
Conclusão: Um estudo detalhado é fundamental para minimizar os gastos de
uma empresa. Neste caso usamos funções de primeiro grau, que mostraram
perfeitamente qual a decisão correta a ser tomada.
236
O conhecimento matemático e a visão de que pode ser aplicado em situações
do nosso cotidiano colabora no crescimento de qualquer negócio.
237
4.6.1.6 Considerações do Trabalho XIII: Redimensionamento de
embalagens visando redução de custos e impactos ambientais
Esse trabalho explora o redimensionamento de embalagens. Embora o
assunto seja corriqueiro do curso, apresenta características especiais tais como:
estudo detalhado de várias embalagens considerando que os produtos nelas
contidos permaneçam em suas dimensões originais. Estudo das embalagens
secundárias. Houve uma preocupação especial da economia do material e
conseqüentemente com o meio ambiente.
Para o redimensionamento de embalagens, é muito comum encontrar
embalagens usando menos material quando o produto se adapta a qualquer
formato, como nos casos dos líquidos, produtos pastosos, em pó etc., ou quando
temos a liberdade de redimensionar também as medidas do conteúdo para que se
adapte perfeitamente à embalagem nova. Neste trabalho nenhum produto sofre
alteração em suas dimensões, contudo o caso do redimensionamento da
embalagem do hambúrguer, por exemplo, é um caso especial. O produto não é da
lista dos que se adaptam facilmente, sendo assim alternativa que não seja a que se
vale do uso das derivadas para encontro da menor área, deve ser procurada. Essa
alternativa é apresentada neste trabalho, que oferece também o redimensionamento
das embalagens secundárias.
Consideramos que os alunos apresentaram autonomia na escola do método
para a solução deste caso, não ficando vinculado ao uso das derivadas para o
redimensionamento de uma embalagem. A opção dos alunos foi em estabelecer
alguns formatos de embalagens e dentre essas opções avaliar qual a mais
econômica. Eles apresentaram também os porcentuais de redução encontrados, o
que proporciona uma visibilidade maior da solução.
O assunto “embalagens” é bem explorado no curso de Tecnologia em
Alimentos, quer sob os aspectos físico-químicos quer sob o aspecto de suas
dimensões, contudo os alunos fizeram uma abordagem que ainda não havia sido
explorada em sala de aula.
Apresentação do trabalho na íntegra.
238
Trabalho XIII: Redimensionamento de embalagens visando redução de custos
e impactos ambientais
Objetivo:
Redimensionar algumas embalagens escolhidas, de forma a
encontrar uma nova forma que seja mais econômica, sem, contudo modificar as
dimensões originais do produto. Ao reduzir as dimensões da embalagem diminuímos
os custos e resíduos sólidos, que é ponto fundamental para o meio ambiente.
Introdução
A necessidade de embalar produtos vem desde o início dos tempos, sendo a
proteção adequada dos alimentos uma das principais. O homem, portanto, se
aprimorou e desenvolveu diversos tipos de materiais e formatos de embalagens para
armazenar os alimentos, sendo cada um com características e funções próprias.
Contudo foi esquecido o impacto causado pelas embalagens no meio ambiente, e,
somente agora, é que esse problema tem causado preocupações.
Foi aplicada a Modelagem Matemática nas embalagens, e por meio das
Derivadas foram encontradas as dimensões ótimas para as embalagens escolhidas.
Com as dimensões encontradas foram calculados:
•
A área total de cada nova embalagem;
•
A porcentagem de redução, proporcionado pela nova embalagem;
•
A área total que ficariam as embalagens secundárias após a redução da área
primária;
•
Com este valor calculou-se a redução em porcentagem.
239
Visualização das embalagens antes e depois.
Hambúrguer de Carne Bovina Sadia
Economia na embalagem primária: 46,1%
Economia na embalagem secundária: 17,5%
O processo de fabricação de hambúrguer de origem bovina inicia-se com a
moagem da carne bovina, com a carne mecanicamente separada (CMS). Após esta
etapa todos os demais ingredientes, como: proteína de soja, aditivos, acidulantes,
antioxidantes, estabilizantes, sal, açúcar, condimentos e água (gelo), são
devidamente misturados e homogeneizados. Em seguida a massa é enformada,
devendo estar à temperatura de 10°C. Para finalizar faz-se o congelamento a -40°C,
para em seguida serem embalados em embalagens plásticzas, e acondicionados em
cartuchos de papel cartão. (GUERREIRO, 2008)
Medidas
Área Total
240
Volume Total
Volume do Cilindro
Área total do cilindro
Volume e Área do Prisma Quadrangular
Redução em Porcentagem na Embalagem Primária
Cilindro = 46,1%
Prisma Quadrangular = 31,4%
Custos
Custo da embalagem em papel cartão15:
Custo da embalagem em polipropileno16:
Custo da embalagem em papel prensado17:
Custo da embalagem em folha de flandres18:
15
Rigesa. Disponível em: http://www.rigesa.com.br/. Acesso em: 15 de outubro de 2008.
16
Detroit Plásticos e Metais Ltda. Obtido em: 22 de Outubro de 2008
17
Rigesa. Disponível em: http://www.rigesa.com.br/. Acesso em: 15 de outubro de 2008.
18
Detroit Plásticos e Metais Ltda. Obtido em: 22 de Outubro de 2008
241
Hambúrguer de Carne Bovina Sadia em embalagem cilíndrica
Economia: 46,1%
EMBALAGEM SECUNDÁRIA
Embalagem secundária e disposição da embalagem primário do hambúrguer de carne
bovina sadia
Dimensões da Embalagem Secundária original
Embalagem Secundária com Embalagens Cilíndricas
Conservaram-se as dimensões originais dos hambúrgueres.
Assim o formato da embalagem secundária é representado pela figura anterior.
242
Economia na embalagem secundária de 17,5%
Outras embalagens redimensionadas.
Resultados Apresentados:
Cereal Matinal Sucrilhos Kellogg’s
Embalagem ideal: prisma quadrangular.
Redução:
•
Primária: 42,5%
•
Secundária: 23,4%
Empanados de Frango Nuggets Sadia
243
Embalagem ideal: cilindro.
Redução:
•
Primária: 38,4%
•
Secundária: 22,9%
Caixa de bombons Especialidades Nestlé
Embalagem ideal: cilindro
Redução
•
Primária: 33,5%
•
Secundária: 17,0%
Gelatina em pó Dr.Oetker
Embalagem ideal: prisma quadrangular
Redução:
244
•
Primária: 44,3%
•
Secundária: 21,9%
Conclusão
Foi possível concluir que a Modelagem Matemática para dimensionar
embalagens tem eficiência comprovada, possibilitando uma redução de matéria
prima utilizada gerando redução de custos e de materiais descartados no meio
ambiente.
245
4.6.1.7 Considerações do Trabalho XIV: Uma Nova opção para
embalagem de Sucrilhos.
Este trabalho em seu desenvolvimento matemático apresentou formas já
conhecidas e de certa maneira exploradas em sala de aula, que é o cálculo do
volume de um cone, um dos primeiros exemplos vistos para o cálculo do sólido de
revolução, contudo consideramos ter em seu teor pontos favoráveis. Abordou-se a
parte histórica do Sucrilhos, e a originalidade está em apresentar outra opção para o
mercado que não conta (va) com esse produto em porções individuais com esse
formato. Também há que se considerar a idealização do layout. O que levamos em
consideração neste trabalho é que embora a parte matemática já tivesse sido
explorada, o mesmo foi o motivador para a exploração de novas idéias a respeito da
apresentação de produtos, o que corrobora para as questões interdisciplinares.
Apresentação do trabalho em sua íntegra.
246
Trabalho XIV:
Uma Nova opção para embalagem de Sucrilhos
Integral
Integral
Copo de Sucrilhos
Copo de Sucrilhos
De onde surgiu a idéia?
A idéia de fazer porções individuais de sucrilhos surgiu pela observação das
embalagens de macarrão.
Consideramos ser boa a opção, uma vez que pode ser consumido de uma
vez, facilitando a opção da merenda escolar, por exemplo.
A história do Sucrilhos
•
Primeiros flocos de milho tostado surgiram no ano de 1884.
•
Pelo médico John Harvey Kellogg.
•
Queria oferecer uma alimentação mais saudável e balanceada a seus
pacientes. Surgiu por acidente, ele deixou a massa de trigo tostar e ela se
desmanchou em flocos.
247
•
Com a adição de açúcar, a novidade caiu no gosto dos pacientes, da
vizinhança, da cidade, e continuou se popularizando cada vez mais.
O Cálculo Integral
•
No cálculo, a integral de uma função foi criada originalmente para
determinar a área sob uma curva no plano cartesiano e também surge naturalmente
em dezenas de problemas de física.
•
O processo de se calcular a integral de uma função é chamado de
integração.
•
A integral também é conhecida como antiderivada. Uma definição
também conhecida para integral indefinida é:
Sólidos de Revolução
Um sólido de revolução é obtido fazendo-se girar uma superfície plana em torno
de um eixo. Esferas, cones, bolas de futebol e pneus são sólidos de revolução.
248
Altura do
Copo
Diâmetro
0 3,5
1,02
3,59
2,04
3,68
3,06
3,77
4,08
3,86
5,1
3,95
6,12
4,04
7,14
4,13
8,16
4,22
9,18
4,31
10,2 4,4
Cálculo do volume usando Integral
V = π∫ f(x)
2
dx
V = π∫ f(0,088x+3,5)
2
dx
V = π∫ (7,744x103x2 + 0,616x + 12,25) dx
V
≈
501,8 cm3
249
Sugestão para a embalagem:
Copo de
Copo de
Sucrilhos
Sucrilhos
Sugestão para compor material de propaganda:
Essa
Essa
é
é
a
a
Sucrilita
Sucrilita
, nossa
, nossa
garota propaganda.
garota propaganda.
O cereal foi
O cereal foi
criado para atender quem
criado para atender quem
tem pressa, mas não abre
tem pressa, mas não abre
mão de algo gostoso e
mão de algo gostoso e
saud
saud
á
á
vel.
vel.
Experimente:
Experimente:
Natural
Natural
Com a
Com a
çú
çú
car
car
Chocolate
Chocolate
Mais uma cria
Mais uma cria
ç
ç
ão:
ão:
ID EN I e m pr e s a s a ss o c ia d a s
ID EN I e m pr e s a s a ss o c ia d a s
250
4.6.1.8 Considerações sobre o Trabalho XV: Redimensionamento da
embalagem do adoçante Finn.
Diferentemente do redimensionamento das embalagens do outro trabalho, a
proposta deste é redimensionar tanto a embalagem externa quanto a embalagem
interna do adoçante. A técnica para redimensionamento já havia sido explorado em
sala de aula. A particularidade deste trabalho é que os alunos decidiram também
redimensionar a embalagem interna apresentando uma economia de material ainda
maior. A nova embalagem apresentando 84% de economia foi feita e os novos
saches foram acomodados na embalagem proporcionando um resultado muito
significativo. A sugestão dada para os alunos é que entrassem em contato com o
fabricante e levassem a sugestão.
A seguir a apresentação do trabalho na íntegra.
251
Trabalho XV: REDIMENSIONAMENTO DA EMBALAGEM DO ADOÇANTE FINN.
Obter a minimização de custos de embalagem e logística (espaços
físicos),através do redimensionamento da embalagem.
Cont
Cont
é
é
m 50 sachets
m 50 sachets
Cada sachet cont
Cada sachet cont
é
é
m 0,8g
m 0,8g
Volume da caixa de 720ml
Volume da caixa de 720ml
Volume m
Volume m
á
á
ximo do sachet 2,2
ximo do sachet 2,2
cm
cm
³
³
A = 1.193 cm²
A = 45,9cm²
A= 2a²+4a.h
A = 2a² + 4ª. 2,2
a²
A = 2a² + 88a-¹
A’ = 4ª - 88a-²
4a - 88a-² = 0
4ª - 88= 0
4a³ - 88 = 0
a²
4a³ - 88= 0
4a³ = 88
a = 3√ 88
4
a = 2,8cm
V= a².h
2,2 = h
a²
h =0,28 cm
Área Final = 18,82 cm²
Redimensionamento de Embalagem do Adoçante Finn
A= 2a²+4a.h
A = 2a² + 4ª. 110
a²
A = 2a² + 440a-¹
A’ = 4ª - 440a-²
4a - 440a-² = 0
4ª - 440= 0
4a³ - 440 = 0
a²
4a³ - 440= 0
4a³ = 440
a = 3√ 440
4
a = 4,8 cm
V= a².h
110 = h
a²
h =4,8 cm
Área Final = 190,756 cm²
45,9 cm² ------------ 100%
18,82 cm² ---------- x%
x = 41%
100% – 41% = 59%
1193 cm² ------------ 100%
190,72 cm² ---------- x%
x = 15,98%
100% -15,98% = 84,02%
252
Visualização da embalagem antes e depois
253
4.6.1.9 Considerações do Trabalho XVI: Efeito da Pressão Descontínua
na Vazão da Água em Buretas de Vidro.
O uso de buretas
19
em laboratórios é muito comum. Neste trabalho os alunos
elaboraram uma experiência para verificar a questão da pressão descontínua que
influencia diretamente na velocidade da vazão de líquidos em buretas, com
propósito de coletar dados e identificar a presença de um Modelo Matemático para
essa situação. A característica especial deste trabalho é a busca de um modelo que
determine a vazão (volume) de água em função do tempo. Este trabalho pode ser
interpretado como uma forma de comprovação do modelo matemático apresentado
como Equação de Bernoulli.
A apresentação do trabalho trouxe várias discussões principalmente em
relação às diferentes formas de matematizar uma situação real.
A seguir o trabalho apresentado em sua íntegra.
19
A bureta é um instrumento laboratorial cilíndrico, de vidro colocado na vertical com a ajuda de um suporte,
contendo uma escala graduada rigorosa. Possui na extremidade inferior uma torneira de precisão para dispensa
de volumes rigorosamente conhecidos em tarefas como titulação de soluções.
254
Trabalho XVI: Efeito da Pressão Descontínua na Vazão da Água em Buretas de
Vidro.
Este trabalho foi desenvolvido através de pesquisa e análises realizadas em
laboratório. O objetivo principal desta pesquisa é verificar a questão da pressão
descontínua que influencia diretamente na velocidade da vazão de líquidos em
buretas. Nosso propósito é coletar dados e identificar se há a presença de um
Modelo Matemático para essa situação.
A figura abaixo mostra uma titulação sendo feita com a dispensa de líquido por
uma bureta para dentro de um erlenmeyer.
Métodos
•
As buretas foram preenchidas com água até a marcação de 50ml para
que se começasse a coletar os dados necessários para o cálculo.
•
Com o auxílio de cronômetros regulados coletamos os dados que estão
na tabela.
•
A partir dos dados tabelados, com o auxílio do excel procuramos a curv
que melhor se adapta aos pontos plotados.
255
Tempo (s)
Volume (ML)
313,16
276,48
233,58
173,1
108,18
A equação encontrada foi:
V = 0,0004t
2
+0,0294t +2,5552
Considerações:
•
Comprovamos que quanto maior a pressão exercida neste sistema, mais rápida
será a fluidez da vazão do líquido contido no interior da bureta.
•
A pressão descontínua influencia diretamente na velocidade de fluidez do líquido.
•
Obtivemos a função matemática que permite calcular a velocidade de um líquido
em função do tempo, em condições específicas.
•
O Modelo Matemático para o cálculo da pressão descontínua foi encontrada por
Daniel Bernoulli (1700-1782) e esta equação descreve o comportamento de um
fluido que se move ao longo de um tubo.
Equação de Bernoulli
•
P = Po + p.
gh + ½ . p.v²
•
P= pressão descontínua;
•
Po = pressão (N/m²)
•
p = viscosidade;
•
g = gravidade (m/s²)
•
v = velocidade do fluido ao longo do conduto
•
h = altura (m)
•
grau de viscosidade da água 1.10-6 m²/s (valor adotado).
VAZÃO DA ÁGUA NA BURETA
y = 0,0004x
2
+ 0,0294x + 2,5552
R
2
= 0,9989
0
10
20
30
40
50
60
0 100 200 300 400
TEMPO (s)
VO L UM E (ml)
VOLUME (ml)
Polinômio (VOLUME (ml))
256
Conclusão
Através das análises feitas em laboratório confirmamos as avaliações feitas por
Bernoulli a respeito da influência da pressão descontínua na vazão de fluidos.
Pudemos experimentar, mesmo que de forma amadora um processo para se obter
uma fórmula que generalize uma determinada situação.
257
4.7 Análises
Finalizada a apresentação da Fase III retomamos, em seguida, a análise dos
trabalhos apresentados nas Fases II e III.
Reiteramos que a organização por fases nesta pesquisa objetivou construir
uma sequência de ações, que, entretanto, não se estabeleceu na prática de forma
tão estanque. As Fases II e III se fundem, como se constata claramente ao analisar
em pormenores cada trabalho, cada qual com características próprias, razão por que
– em certos casos – é difícil classifica-los como Aplicação ou Modelagem ainda que
nos sejam meridianamente claros os conceitos dessas modalidades do ponto de
vista teórico. A seguir, compilamos as observações feitas a partir dos dados
colhidos, com o propósito de efetivarmos a análise dos trabalhos e inferirmos
algumas conclusões.
No Trabalho I, observamos que os alunos reproduziram o que encontraram no
artigo. Durante a discussão, indicaram que compreenderam o conteúdo apresentado
e perceberam a importância do uso da Matemática envolvida.
No Trabalho II, observamos que – diferentemente do caso anterior - ao
contrário do caso do Trabalho I os alunos tiveram a iniciativa de buscar uma
equação usada em outra disciplina para o cálculo do número de gerações ocorridas
em micro-organismos e procuraram entender o processo que gerou a equação, ou o
modelo para esse fenômeno. Nesse trabalho, os alunos tinham um modelo pronto e
foram buscar o processo que o gerou, o que permitiu entender melhor o assunto
abordado.
No trabalho III os alunos fizeram uma intervenção no artigo que estudaram,
uma vez que a leitura dos gráficos não era de fácil compreensão. Capturaram alguns
pontos dos gráficos originais e elaboram novos, com as respectivas equações
algébricas. Embora essa interferência não tenha mudado o teor do artigo, revela a
iniciativa em melhorar algo já concluído.
O trabalho IV pode tanto ser inserido em Aplicação quanto em Modelagem
Matemática, visto que, de início, inicialmente os alunos conheciam somente os
258
dados, e as informações que tinham sobre o assunto gerador desses dados eram
superficiais. Depois de pesquisarem o assunto, recorreram ao excel, elaboraram um
gráfico a partir desses dados, encontraram a equação algébrica e analisaram o R
2
,
após o que confirmaram com esta professora/pesquisadora a validade da equação
encontrada.
No trabalho V, não houve interferência dos alunos na abordagem do conteúdo.
Ressalte-se que o modelo desenvolvido para cálculo do número de dornas foi
elaborado com o uso de derivadas, sendo necessária a utilização de diversas de
suas propriedades, como por exemplo, as propriedades operatórias, cálculo da
derivada de uma função composta e cálculo de pontos de máximo e mínimo local de
uma função. Para a apresentação e discussão desse assunto foram necessários os
conhecimentos abordados em aulas anteriores. Essa ação trouxe maior clareza à
ferramenta a que recorreram para calcular de número de dornas.
No trabalho VI, embora o tema embalagens seja recorrente pela importância
que tem no curso, os alunos aqui redimensionaram a embalagem levando em conta
também o volume real ocupado pelo produto. A tomada dessa iniciativa caracterizou
o conhecimento da ferramenta matemática para o desenvolvimento em questão, no
caso as derivadas.
O trabalho VII apresenta características muito especiais. Considerando a
proposta de buscar algum assunto abordado por integrais, esse grupo de alunos
ultrapassou por iniciativa própria, o que lhe foi solicitado, fator que dificulta delimitar
Aplicação – Modelagem. Pesquisaram e encontraram que, para o cálculo da vida de
prateleira, ou seja, para elaborar o(s) Modelo(s) que fornecem esse dado
importantíssimo para a área de Alimentos, a ferramenta utilizada foi Integral. Não se
limitaram a entender os modelos apresentados, mas, a partir deles fizeram uma
aplicação no real (o cereal da marca “Compre Bem”). Além disso, discutiram as
reformulações que outro grupo tinha proposto para essa embalagem, levando em
consideração os materiais envolvidos na confecção da embalagem e a vida de
prateleira do produto.
No Trabalho VIII, assim como na maioria dos trabalhos apresentados na
Modelagem Matemática para os quais a ferramenta utilizada foi a Integral, os alunos
abordaram o cálculo de volume – volume da embalagem de iogurte - talvez, por ser
259
ele o exemplo mais explorado em aula ou porque permitiu a aplicação da integral,
ferramenta útil para os problemas do curso, principalmente nesse nível de ensino.
Vale destacar que esses resultados são altamente significativos em vista de terem
os alunos freqüentados apenas dois semestres do curso de Cálculo, e do perfil que
apresentavam nas avaliações enquanto calouros.
No trabalho IX, temos a observar que, como no caso anterior, foi explorado o
cálculo de volume, tendo os alunos, porém, tomado outras iniciativas: efetuaram o
cálculo do volume dos tonéis alocados na planta de alimentos da Instituição em que
o curso é desenvolvido, o que constituía uma necessidade real devido à grande
dificuldade encontrada durante as aulas de fabricação de vinho. O procedimento
para os cálculos, embora não revele novidade, foi importante para o curso, já que a
partir dele, os alunos desenvolveram um programa que fornece a quantidade dos
componentes a adicionar em função do volume contido no tonel. É importante
destacar uma atitude dos alunos sugerindo para a leitura adequada da altura
(necessária para o cálculo do volume) a construção de um vaso comunicante, para
que a tarefa fosse extremamente simplificada. O trabalho X também foi inspirado no
cálculo de volume de sólido de revolução, e os procedimentos foram similares aos
do trabalho VIII, ou seja, uso do excel para determinar as equações algébricas e uso
da integral para o cálculo do volume. Nesse trabalho, a leitura dos pontos referentes
o perfil da lata foi feita com paquímetro e o desenho demandou um software para
esse fim. Para tais procedimentos, não usuais ao curso de Tecnologia em Alimentos,
foi necessário procurar ajuda dos alunos de Tecnologia em Mecatrônica.
Consideramos positiva a atitude de colaboração entre alunos do mesmo curso, e
mais ainda entre alunos de cursos diferentes, visto que tal iniciativa enseja o
intercâmbio de informações e de conhecimentos.
No Trabalho XI, foi apresentado um assunto pouco explorado durante as
aulas: a determinação de estoque mínimo. Os alunos tiveram a iniciativa de
consultar o gerente de um estabelecimento (conhecido de um dos alunos) e oferecer
essa “consultoria” com a finalidade de elaborar um trabalho prático. As
características desse trabalho são bem de um trabalho de Modelagem, pois foi
encontrado um modelo matemático que determina a quantidade de produto ideal
para que os custos com a preservação, transporte, etc. fosse o menor possível para
aquele estabelecimento específico.
260
No Trabalho XII as ferramentas foram funções, ou melhor, a função de
primeiro grau, a qual foi adequada para modelar o problema elaborado pelos alunos.
Nesse caso a validação foi facilmente comprovada, pois se tratava de uma situação
real vivenciada pelos alunos. Esse tipo de decisão foi também muito importante para
moldar as competências exigidas pelo curso.
No Trabalho XIII foi explorado o redimensionamento de embalagens, assunto
corriqueiro do curso. No entanto, esse trabalho apresenta características especiais:
estudo detalhado de várias embalagens, considerando que os produtos nelas
contidos mantivessem suas dimensões originais, pois alterá-las implicaria em ajustes
de maquinários ou até mesmo a aquisição de novos equipamentos, o que poderia
inviabilizar o processo sugerido. Também houve a preocupação no
redimensionamento das embalagens secundárias, o que implica em uma economia
ainda maior. Além da parte econômica houve ênfase na implicação dessas
economias em relação ao meio ambiente, o que é considerado altamente
significativo. O Trabalho XIV apresenta características que permitem inseri-lo tanto
como Modelagem quanto Aplicação, visto tratar-se do cálculo do volume de um
tronco de cone por meio da Integral. Os alunos abordaram também a parte da
evolução histórica dos sucrilhos, cuja originalidade residia em apresentar ao
mercado um produto inédito em porções individuais. Há que se considerar ainda a
elaboração pelos alunos do layout da embalagem.
No Trabalho XV, diferentemente do redimensionamento das embalagens de
trabalhos anteriores, a proposta foi redimensionar tanto a embalagem externa
quanto a interna, que contém o adoçante. A particularidade desse trabalho é que o
resultado é muito significativo em termos de redução. A embalagem, com as
dimensões propostas, foi elaborada e apresentada no seminário, e a diferença
apresentada visualmente causou grande impacto entre os alunos dos demais
grupos.
O Trabalho XVI tem como característica especial procurar um modelo que
determine a vazão (volume) de água em função do tempo. Também pode ser
interpretado como comprovação do modelo matemático apresentado pela Equação
de Bernoulli.
261
Os elementos descritos compuseram nossa prática que consideramos conter
elementos essenciais para configurar a utilização seja de Aplicações seja da
Modelagem. E, ao final pudemos comprovar que os procedimentos adotados
conduziram nossos alunos a um aproveitamento altamente satisfatório.
263
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Ao encerrar esta tese sobre abordagens de ensino para a disciplina de
Cálculo, num curso com características especiais, podemos dizer que muita coisa foi
realizada mas como sempre, muita coisa fica por fazer.
Com certeza colocamos neste trabalho muito empenho e muito usufruímos
dele também. Pretendemos nessas considerações finais fazer um apanhado do
processo selecionando destacando algumas das reflexões realizadas e o que
consideramos termos alcançado, para o curso em particular e para a área de um
modo geral.
Ao estudarmos o desenvolvimento histórico da Educação Matemática,
encontramos com um de seus primeiros representantes Felix Klein (1849-1925), as
inspirações advindas das idéias de Rousseau (1712-78), segundo as quais a
aprendizagem está atrelada à curiosidade e ao interesse do aluno, que ela caminha
do concreto para o abstrato, da intuição ao conceito, substituindo a tradição pela
experimentação.
De Klein aproveitamos sua idéia de que todo o edifício do ensino deve ser
construído tomando por base coisas conhecidas pelos sentidos, e que as
dificuldades devem ser inseridas pouco a pouco. E que desde o princípio, devem ser
utilizados as aplicações, os exemplos práticos, de modo que o aluno não só
compreenda as regras, como aprenda a realizar algo com elas. E ainda que é
interessante reunir exemplos do cotidiano do aluno, exemplos práticos e de fácil
assimilação.
264
Essas concepções, ou parte delas, foram reforçadas posteriormente com
Hans Freudenthal reconhecido internacionalmente como fundador da Educação
Matemática Realística. Com esse educador matemático aprendemos a importância
da resolução de problemas reais, com significado, a partir de experiências
cotidianas, em lugar de priorizar no ensino regras abstratas que não têm a ver com a
realidade dos estudantes.
Foi valioso conferir sua proposta de uma abordagem da Matemática que
permita aos estudantes reinventá-la, e ao professor atuar como explorador,
indicando tarefas educativas para esse fim.
Henry Pollak considerado um dos pioneiros na área de Aplicações e
Modelagem na Educação Matemática, quando em 1970 vai nos encorajar a buscar
no ensino a integração entre as metodologias das Aplicações e da Modelagem
Matemática.
As idéias de Pollak reforçaram em nós a concepção de ser importante
transmitir ao aluno a utilidade da Matemática, tornando o ensino da Matemática mais
significativo, e compreensível considerando também que a contextualização na
realidade exterior é um modo de despertar o interesse dos alunos.
Para nós é fundamental considerar como Pollack que a Matemática
basicamente formula problemas fora de seu âmbito, e procura resolvê-los conforme
essa formulação, e que todos têm de usar Matemática na vida cotidiana, e
compreender como a Matemática diz respeito ao resto do mundo em que vivemos.
Também como ele, consideramos que é de extrema importância o papel da
tecnologia reforçando sua maior contribuição a de ter mudado a imagem e as
práticas da Matemática propriamente dita.
265
Na construção de uma proposta de ensino por meio das Aplicações e
Modelagem levamos muito a sério o que Pollak fala sobre o trabalho do professor:
nossa tarefa deve ir além de apenas apresentar um problema formulado e pedir a
resposta, que devemos apresentar uma situação e solicitar ao aluno que pesquise e
tente descobrir o que está acontecendo.
Observamos por meio da história da Educação Matemática, que as
Aplicações e Modelagem configuraram-se num esforço educativo e constituíram-se
um meio para aqueles interessados num ensino da Matemática relacionada aos
fenômenos da realidade. A defesa do uso dessas estratégias tornou-se crescente e
cada vez mais foi ganhando força.
Seus defensores passam a se organizarem melhor nos anos 60, sendo os
anos 90 marco da fase da maturação da Modelagem e Aplicações no ensino da
Matemática. Um traço comum desse desenvolvimento foi a progressiva criação de
comunidades de educadores matemáticos que trabalharam sobre essas questões.
Para nós a percepção desse engajamento dos pesquisadores na defesa dessas
estratégias para o ensino foi motivador para nossa decisão de assumir como
estratégia de ensino num curso regular as Aplicações e Modelagem, resultando na
pesquisa desta tese.
Os resultados, do
14
0
ICMI Study realizado em 2007, nos proporcionaram
uma visão atual e global do que está acontecendo por todo o mundo em termos de
pesquisas sobre a utilização no ensino de Aplicações e Modelagem, e nos
possibilitou desenvolver esta investigação tomando por base esse contexto. Nós já
tínhamos a nossa disposição uma coleção considerável de pesquisas realizadas em
nosso país que demonstravam sob diversas óticas o que fazer e que dificuldades
encontrar caso nos decidíssemos caminhar na direção do uso no ensino das
Aplicações e Modelagens.
266
Outro ponto encontrado como destaque no
14
0
ICMI Study, ou nas
pesquisas brasileiras foi a valorização do uso de computadores no ensino da
Matemática, indicando influência positiva no aprendizado de resolução de
problemas, na formação de conceitos, na matematização dos problemas e na
obtenção de provas.
Os pesquisadores indicam, no entanto que embora haja cada vez mais
computadores disponíveis para o ensino, raramente ele é utilizado pelos professores
de Matemática em suas práticas educacionais.
Essa constatação traz como conseqüência que a maioria dos educadores da
área não se dá conta do potencial do computador quando usado em Modelagem
Matemática, uma das razões porque o maior objetivo da Modelagem Matemática na
educação não seja atingido. Isso ficou muito claro para nós e logo assumimos que
em nossa prática utilizaríamos o computador como um instrumento de auxílio.
Percebemos depois que sem o uso do computador muitas das propostas que
desenvolvemos não seriam viáveis.
Em nossa pesquisa de utilização no ensino de Aplicações e Modelagem,
aproveitamos de Borba (1996), a valorização do uso da experimentação, da
visualização e simulação, tendo por base a informática. E também defendemos
como Barbosa (2000) que devemos privilegiar o computador como material de apoio
para a Modelagem, pois seu uso enriquece essa metodologia e a associa às
diversas iniciativas de conjugar Modelagem e novas tecnologias.
A defesa do uso das Aplicações e Modelagem como estratégia de ensino é
feita por muitos pesquisadores. Ela vem sempre, no entanto, acompanhada do alerta
de alguns obstáculos a serem enfrentados, principalmente quando se trata de cursos
regulares, como é o nosso caso
.
267
A pesquisa teórica realizada para esta tese nos indicou que as Aplicações e a
Modelagem Matemática são abordagens de ensino profícuas no sentido das idéias
defendidas por Klein, Freudenthal, Pollak, D´Ambrosio e tantos outros aqui
mencionados.
O levantamento bibliográfico extenso ofereceu preciosas contribuições para o
desenvolvimento desta tese. Pudemos observar que os trabalhos eram bastante
diversificados, e em apenas um caso encontramos abordagem bastante semelhante
ao nosso. Trata-se da dissertação de Mestrado intitulada: “A Modelagem Matemática
como estratégia de ensino e aprendizagem do Cálculo Diferencial e Integral nos
cursos Superiores de Tecnologia” de Elaine Cristina Ferruzzi, defendida na UFSC,
em 2003.
Nesse caso a autora mantém recomendações clássicas para o uso de
Modelagem, nos diferenciáramos dela na medida em que introduzimos fases que
consideramos intermediárias para o trabalho propriamente dito de Aplicações e
Modelagem.
O longo percurso desta pesquisa que de modo sintético pode ser descrito
como o de realizar leituras reflexivas, trabalho de observação dos estudantes em
suas ações em sala de aula, trabalho de acompanhamento permanente das
capacidades dos estudantes a respeito de seus conhecimentos prévios
considerados imprescindíveis para o sucesso do trabalho, realização de
antecipações orientadas do trabalho de Aplicações e Modelagem, adaptações
realizadas durante o processo, nos levam a concluir que as abordagens adotadas na
fase empírica, explicitada no Capítulo 4 indicam que obtivemos respostas afirmativas
à questão norteadora e que derivaram dela.
268
E então finalizando podemos apresentar como resultado desta pesquisa a
construção de uma abordagem por meio das Aplicações e Modelagem no ensino de
Cálculo com algumas características que destacamos a seguir. A abordagem
configurou-se pelo desenvolvimento de três fases que se entrelaçaram durante todo
o curso.
A Fase I é a fase da apresentação do conteúdo pelo professor e comporta
três etapas: da introdução histórica quando buscamos chamar a atenção do
estudante para o fato de que a Matemática foi construída com indas e vindas, assim
como ocorre quando estamos aprendendo essa ciência; da exploração de algumas
aplicações de conteúdos a serem abordados, dando conta de certa forma ao
questionamento “para que serve”; da institucionalização de conhecimentos quando
são introduzidas as noções formais por meio das definições e propriedades.
A Fase II é a fase em que o estudante tem os primeiros contatos com
fenômenos reais modelados pela Matemática ou aplicações dela. Esses contatos
ocorrem por meio de artigos, livros didáticos ou situações ocorridas em outras
disciplinas do curso.
A Fase III é a fase da elaboração da modelagem ou aplicações. Nela o aluno
investiga situações vinculadas a fenômenos específicos à área de estudo, vivencia
os momentos de construção de modelos, ou de modo inverso escolhem um
conteúdo do Cálculo e buscam aplicações desse conteúdo nos temas de
Tecnologia de Alimentos, interferindo em fases de seu desenvolvimento.
Essa estratégia do trabalho em fases favoreceu o enfrentamento de entraves
(ementa pré-fixada, programa a cumprir num espaço de tempo curto, exigências de
bom aproveitamento) e possibilitou explorar a contento os conteúdos previstos. O
contato antecipado com trabalhos de modelagem e aplicações favoreceu o
269
envolvimento dos estudantes na realização de suas próprias investigações quando
ele se tornava o centro das atividades pedagógicas.
Os estudos em literatura de modelos ou aplicações, ou as experiências
vivenciadas pelos estudantes foram propícias para estabelecer entrosamento,
desejável, com as disciplinas específicas do curso.
O desenrolar desta pesquisa nos levou a identificar vários fatores que são
geradores de obstáculos. Destacamos alguns que consideramos recorrentes em
outras pesquisas:
Em relação aos estudantes:
•
Rompimento de contrato didático;
•
O estudante ser o centro das ações pedagógicas.
270
Em relação aos professores
:
•
Ausência do uso de Aplicações e Modelagem na formação inicial;
•
Insegurança quanto a escolha do tema;
•
O emprego do tempo como ameaça para descumprir programas e desrespeitar
prazos;
•
Gestão da sala de aula;
•
Maior demanda sobre o professor na preparação das aulas;
•
Insegurança acerca do processo de construção do conhecimento;
•
Insegurança no uso de uma abordagem de ensino que “rompe” com a apresentação
dos conteúdos numa “sequência lógica”.
271
Em relação à escola:
•
Posição dos pais, supervisores e diretores na manutenção das
programações rígidas da escola, advindas da tradição.
Dados sobre resultados de avaliação
Os instrumentos de avaliação do curso foram provas, seminários, atividades em
classe e lboratório, e resultaram nos dados da Tabela 1.
Para reprovação a nota deve ser menor que cinco
Tabela 1: Resultados das aprovações e reprovações de 2005 a 2008
Tecnologia em Alimentos: Levantamentos de aprovações e reprovações
Cálculo I Cálculo II
Aprov.
Reprov..
%de
Rep.
Aprovado Reprovado
1º SEM 2005
30 00 0,0% 1º SEM 2006
24 00
2º SEM 2005
28 03 9,7% 2º SEM 2006
27 00
1º SEM 2006
28 00 0,0% 1º SEM 2007
28 00
2º SEM 2006
29 03 9,4% 2º SEM 2007
31 00
1º SEM 2007
32 00 0,0% 1º SEM 2008
24 00
2º SEM 2007
28 02 6,7% 2º SEM 2008
30 00
1º SEM 2008
30 01 3,2%
2º SEM 2008
25 04 13,8%
Tabela 1: Resultados das aprovações e reprovações de 2005 a 2008
272
Esse levantamento mostra, que em praticamente 96% das turmas as
reprovações ficaram abaixo 10%.
Esse resultados das avaliaçõesda Tabela 1 indicaram que os estudantes
puderam obter bons rendimento na disciplina Cálculo com a utilização das
abordagens mencionadas, diferentemente do que era indicado nos primeiros
momentos da implantação do curso de Tecnologia de Alimentos, quando se
anunciavam altos índices de reprovação devido às pesquisas anteriores
relacionadas à essa disciplina Cálculo em qualquer modalidade de curso.
Outra preocupação consistia em superar os obstáculos apresentados.
Concluímos que vários deles foram superados sem acarretar problema para o
desempenho do nosso trabalho.
Concluímos que importa haver um acompanhamento atento e a retomada de
conteúdos sempre que for considerado necessário. Aos poucos os alunos avançarão
em seus conhecimentos e serão capazes de acompanhar o andamento natural do
curso.
Nossas últimas palavras representam o significado desta tese para nós.
Desenvolvê-la em todas as suas direções nos possibilitou perceber a importância de
vivenciar uma experiência de ensino respaldada na pesquisa. Além disso,
desenvolvê-la abriu-nos uma gama de possibilidades para outras pesquisas no
tema, já que em cada curso há uma realidade a ser modelada e uma matemática
própria a ele.
273
Essa tese representou para nós a descoberta de um caminho para enfrentarmos
muitas das dificuldades dos estudantes frente ao aprendizado da Matemática, sendo
sem dúvida o principal a possibilidade de despertar o interesse deles na medida em
que eles percebem o rico material que têm a suas disposições para construir o
mundo.
Esperamos que os educadores matemáticos, leitores desta tese, possam usufruir
do material que acabamos de colocar à disposição de todos.
275
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New York: Springer, 2007. p.109-122 .
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POLYA, G. A arte de resolver problemas. Rio de Janeiro: lnterciência,1978.
•
QUEIROGA, M.A. Considerações sobre a Modelagem Matemática e a
Educação Matemática. Dissertação de Mestrado. Instituto de Geociências
e Ciências Exatas, Universidade Estadual Paulista, Rio Claro, 1990.
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RILHO, B. C. Uma Experiência em Ensino-Aprendizagem: modelos de
fundos de investimentos e as derivadas. Dissertação de Mestrado.
Universidade Luterana do Brasil – Canoas, 2005.
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ROMANELLI, O. História da Educação no Brasil. 14ª. ed., Petrópolis Ed.
Vozes, 1991.
•
SÁNCHEZ, J. E. P. Estratégia Combinada de Módulos Instrucionais e
Modelos Matemáticos Interdisciplinares para Ensino-Aprendizagem de
Matemática a Nível de Segundo Grau - um estudo exploratório.
Dissertação de Mestrado. Pontifícia Universidade Católica do Rio de
Janeiro,1979.
284
•
SILVA, A. G. O. Modelagem Matemática: uma perspectiva voltada para a
educação matemática crítica. Dissertação de Mestrado. Universidade
Estadual de Londrina, 2005.
•
SILVEIRA, E. Modelagem Matemática em Educação Matemática no Brasil:
entendendo o universo de teses e dissertações. Dissertação de Mestrado.
Universidade Federal do Paraná, 2007.
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SKOVSMOSE, O. Educação Matemática Crítica: a questão da democracia.
São Paulo: Papirus, 2001.
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STRUIK, D.J. História concisa das matemáticas. Trad. João Cosme S.
Guerreiro. 4. ed. Lisboa: Gradiva, 1989. 1 ed. em 1948.
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USISKIN, Z. “The Arithmetic Operations as Mathematical Models”. - In:
BLUM, W. et al. (ed.) Modelling and Applications in Mathematics Education
- the
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Espanã – 1998.
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•
WEIL,P.;D’AMBROSIO,U.;CREMA, R. Rumo à Nova Transdisciplinaridade:
sistemas abertos de conhecimento. São Paulo Ed. Summus, 1993.
285
•
ZABALA, A. Enfoque Globalizador e Pensamento Complexo: uma proposta
para o curículo escolar. Trad. Ernani Rosa. Porto Alegre Ed. Artmed, 2002.
286
ANEXOS
ANEXO I
RELAÇÃO DAS TESES E DISSERTAÇÕES NA TEMÁTICA DA MODELAGEM
DEFENDIDAS ATÉ 2008 –
(relação até 2005 encontrada em Silveira (2007); de
2005 a 2008 a relação foi complementada nesta tese)
.
São 85 dissertações de
mestrado, e 16 teses de doutorado.
I DISSERTAÇÕES DE MESTRADO
M1. MODELOS NA APRENDIZAGEM DA MATEMÁTICA –
autor:
Celso Braga
Wilmer. Orientador: Aristides Camargos Barreto. PUC - RJ – 1976.
O pesquisador comenta que os modelos na aprendizagem têm a função de
possibilitar ao aluno a interiorização dos conceitos matemáticos, segundo etapas
que compõem o caminho mais ‘natural’ de abstração, desde o objeto (concreto ou
ideal) até o que dele será abstraído. Acrescenta que os modelos têm papel relevante
nessa pedagogia, em dois sentidos apostos, complementares: na passagem da
matemática para a realidade concreta, e vice-versa.
M2. ESTRATÉGIA COMBINADA DE MÓDULOS INSTRUCIONAIS E MODELOS
MATEMÁTICOS INTERDISCIPLINARES PARA ENSINO-APRENDIZAGEM DE
MATEMÁTICA A NÍVEL DE SEGUNDO GRAU - UM ESTUDO EXPLORATÓRIO
Autor: Jorge Enrique Pardo Sánchez. Orientador: Aristides Camargos Barreto.
PUC - RJ – 1979.
A pesquisa envolveu a testagem empírica e validação de um modelo de ensino
individualizado – Módulos Instrucionais, combinados com Modelos Matemáticos
Interdisciplinaridade, ou seja, situações-problema interdisciplinares, em um curso de
Matemática. Visou determinar a adequação
287
do material – módulos e modelos – como estratégia combinada para ensino-
aprendizagem de Matemática em nível de Segundo Grau. Os resultados das
observações do autor e o resumo do registro de opiniões dos alunos parecem levar
à evidência de que o uso combinado do material instrucional – modelos e módulos –
é um meio de fazer com que no seu próprio ritmo, assim como fazer que ele
compreenda o sentido do estudo da matemática e a relação com outras disciplinas
não necessariamente matemáticas, o que lhe vai permitir que seu ensino-
aprendizagem seja efetivo com a realidade concreta e familiar do aluno.
M3. MODELOS MATEMÁTICOS NO ENSINO DA MATEMÁTICA
Autora: Maria
Cândida Muller. Orientador: Lafayete de Morais. UNICAMP – 1986.
Neste trabalho o objetivo é a utilização de modelos matemáticos como
estratégias de ensino desta disciplina. Estuda o que significa o termo modelo,
caracterizando-o em dois níveis: aquele relacionado com a acepção utilizada pela
lógica e matemática, apresentando o conceito de modelo. Segundo relacionado com
a noção de modelo utilizada pela matemática aplicada e outras ciências,
possibilitando a caracterização de um modelo matemático.
M4. MODELAGEM MATEMÁTICA UMA METODOLOGIA ALTERNATIVA PARA O
ENSINO DA MATEMÁTICA NA 5ª SÉRIE.
Autor: Dionísio Burak. Orientador:
Rodney Carlos Bassanezi, UNESP – 1987.
Neste trabalho é proposta a Modelagem Matemática como uma metodologia
alternativa para o Ensino de Matemática na 5ª série do 1º grau. A partir de
considerações gerais, procura mostrar a importância da matemática para o
conhecimento e compreensão do meio onde se vive.
M5. A MODELAGEM COMO ESTRATÉGIA DE APRENDIZAGEM MATEMÁTICA
EM CURSOS DE APERFEIÇOAMENTO DE PROFESSORES.
Autora: Marineusa
Gazzetta. Orientador: Rodney Carlos Bassanezi. UNESP – 1989.
A pesquisa relata a experiência realizada em cursos de aperfeiçoamento de
professores, usando a Modelagem como estratégia de aprendizagem da
Matemática.
288
M6. ENSINO DE CÁLCULO DE O PROCESSO DE MODELAGEM.
Autora: Maria
Dolis. Orientador: Rodney Carlos Bassanezi. UNESP – 1989.
O trabalho defende uma proposta de abordagem alternativa para o ensino de
Cálculo na perspectiva de modelagem matemática.
M7. CONSIDERAÇÕES SOBRE A MODELAGEM MATEMÁTICA E A EDUCAÇÃO
MATEMÁTICA.
Autora: Maria Queiroga Anastácio. Orientador: Eduardo Sebastiani
Ferreira. UNESP – 1990.
Através das análises e interpretações efetuadas de modo sistemático e
rigoroso, a autora analisa o modo pelo qual a matemática é concebida e se
desenvolve na situação de ensino e de aprendizagem e de aprendizagem ao se
trabalhar com Modelagem Matemática.
M8. MODELAÇÃO MATEMÁTICA COMO MÉTODO DE ENSINO –
APRENDIZAGEM DE MATEMÁTICA EM CURSOS DE 1º E 2º GRAUS.
Autora:
Maria Salett Biembengut. Orientador: Rodney Carlos Bassanezi. UNESP – 1990.
Nesse trabalho a autora relata sua trajetória no sentido de verificar a
possibilidade em utilizar a Modelagem Matemática, como método de ensino-
aprendizagem de Matemática no ensino de 1º e 2º graus.
M9. MODELAGEM MATEMÁTICA E RESOLUÇÃO DE PROBLEMAS: UMA VISÃO
GLOBAL EM EDUCAÇÃO MATEMÁTICA.
Autora: Odesnei Aparecida Pastori
Gustineli. Orientador: Luis Roberto Dante. UNESP – 1991.
A autora tem como objetivo avaliar globalmente modelagem matemática e
resolução de problemas como duas metodologias de ensino intrinsecamente ligadas
e ressaltar como a criatividade emerge ao se trabalhar com essas duas linhas de
pesquisas.
M10. O ENSINO DE MATEMÁTICA PARA ADULTOS ATRAVÉS DO MÉTODO
MODELAGEM MATEMÁTICA.
Autora: Alexandrina Monteiro. Orientador: Rodney
Carlos Bassanezi. UNESP – 1992.
O trabalho tem como objetivo analisar um curso de matemática preparatório
ao exame de suplência, com ênfase na questão metodológica. São feitas
289
considerações sobre a proposta do método Modelagem Matemática no ensino de
Matemática para adultos.
M11. A MODELAGEM: O TEXTO E A HISTÓRIA INSPIRANDO ESTRATÉGIAS NA
EDUCAÇÃO MATEMÁTICA.
Autora: Roseli de Alvarenga Correa. Orientador:
Eduardo Sebastiani Ferreira. UNESP – 1992.
A autora apresenta a Modelagem Matemática sob a visão do professor que,
após conhecê-la teoricamente e vivenciá-la através de um curso como "professor
aluno", faz a opção por utilizá-la na sala de aula como uma alternativa metodológica.
M12. A MATEMÁTICA NAS CIÊNCIAS APLICADAS: UMA PROPOSTA
METODOLÓGICA.
Autora: Gisélia Clarice Eirado de Almeida. Orientadora: Maria
Cristina Flogiatti de Sinay. Universidade Santa Úrsula – 1993.
No trabalho é apresentada a Modelagem como uma metodologia alternativa
para o ensino de Matemática nos cursos e Ciências Aplicadas a partir de problemas
motivadores.
M13. A MODELAGEM MATEMÁTICA COMO ESTRATÉGIA DE APRENDEZAGEM
DO CÁLCULO DIFERENCIAL E INTEGRAL NOS CURSOS DE ENGENHARIA.
Autora: Regina Helena de Oliveira Lino Franchi. Orientador: Rodney Carlos
Bassanezi. UNESP – 1993.
A autora discute os problemas existentes com o ensino e aprendizagem do
Cálculo Diferencial e Integral nos cursos de engenharia, em particular, nos cursos de
engenharia mecânica. Propõe a modelagem matemática como estratégia de
aprendizagem do Cálculo.
M14. MODELAÇÃO MATEMÁTICA, UMA ALTERNATIVA PARA O ENSINO DA
MATEMÁTICA NO PRIMEIRO GRAU.
Autor: Darci Martinello. Orientador: Ubiratan
D’Ambrosio. FURB – 1994.
O trabalho apresenta o relato da averiguação da modelação matemática
como alternativa para o ensino de matemática mostrando a possibilidade de
utilização da mesma, no curso de primeiro grau, com vistas a melhorar o ensino
aprendizagem da matemática.
290
M15. O ENSINO DA MATEMÁTICA NO CURSO DE CIÊNCIAS ECONÔMICAS DA
UNIVERSIDADE REGIONAL DE JOINVILLE-UNIVILLE: UMA PROPOSTA
METODOLÓGICA.
Autor: Fernando Luiz Andrade Bahiense. Orientador: Milton
Procópio de Borba. FURB – 1994.
O trabalho aborda a seleção do conteúdo matemático e o método de
transferência deste conteúdo aos respectivos acadêmicos de Economia, face ao
objetivo do curso e à relação ensino aprendizagem da Matemática.
M16. MODELAÇÃO MATEMÁTICA NO TERCEIRO GRAU – UMA ESTRATÉGIA
DE ENSINO APRENDIZAGEM DE MATEMÁTICA NO CURSO DE
ADMINISTRAÇÃO DE EMPRESAS.
Autora: Rosinete Gaertner. Orientador:
Ubiratan D’Ambrosio. FURB – 1994.
A autora faz uma analise do processo ensino-aprendizagem da disciplina
"matemática aplicada a administração" no curso Administração de Empresas da
Universidade Regional de Blumenau e propõe algumas estratégias no intuito de
atender aos anseios do administrador.
M17. UMA EXPERIÊNCIA DE ESTÁGIO SUPERVISIONADO NORTEADO PELA
MODELAGEM MATEMÁTICA: INDÍCIOS PARA UMA AÇÃO INOVADORA.
Autora:
Doroteya Gavanski. Orientador: Décio Pacheco. UNICENTRO – 1995.
O trabalho trata da aplicação do método da Modelagem Matemática no
estágio supervisionado, desenvolvido por acadêmicos-estagiários do curso de
licenciatura em matemática.
M18. O ENCONTRO DA EDUCAÇÃO MATEMÁTICA COM A PEDAGOGIA DE
FREINET.
Autora: Nilce Fátima Scheffer. Orientador: Luiz Roberto Dante. UNESP –
1995.
O trabalho estabelece relações entre a Pedagogia Freinet e a Educação
Matemática através da Modelagem Matemática, Problematização e Tateamento
Experimental, momento em que é feita uma análise dos termos Modelo, Modelagem
e Problematização na busca de uma definição própria para avançar, estabelecendo
aproximação com o Tateamento Experimental, mola mestra da Pedagogia Freinet.
291
M19. MATEMÁTICA PARA OS CURSOS DE CONTABILIDADE: UMA PROPOSTA
METODOLÓGICA.
Autora: Luciana Maria Baron Gamba. Orientador: Ubiratan
D’Ambrosio. FURB – 1996.
A pesquisa aborda a relação entre trabalho e ensino, enfocando a Matemática
dos cursos de Contabilidade.
M20. A EDUCAÇÃO MATEMÁTICA NO PROCESSO DE FORMAÇÃO DO
PROFESSOR DAS SÉRIES INICIAIS.
Autor: Ivaristo Antonio Floriani. Orientadora:
Maria Salett Biembengut. FURB – 1997.
O trabalho apresenta a historicização, a prática, a reflexão e a avaliação das
experiências desenvolvidas pelo autor, enquanto professor pesquisador, na
educação formal (Curso de Pedagogia), na educação continuada (Cursos de
Aperfeiçoamento) e na Produção de Material Didático de Apoio ao Professor. A
Metodologia da Problematização de Bordenave & Pereira, oenvolvimento no Projeto
"Professor Competente", idealizado por Demo e a Modelação Matemática como
método para a Educação Matemática nas séries iniciais, foram as opções feitas pelo
autor.
M21. MATEMÁTICA E MODELAGEM NUM CURSO INICIAL DE BIOLOGIA:
SUBSÍDIOS PARA UMA PROPOSTA CURRICULAR DE BIOLOGIA.
Autor: Pedro
Paulo de Oliveira Pinheiro. Orientadora: Janete Bolite Frant. Universidade Santa
Úrsula – 1998.
O autor procurou neste trabalho, identificar e analisar a construção de
conceitos matemáticos, mais especificamente o conceito de função, por aluno de um
curso de Licenciatura em Biologia, ao utilizarem como estratégia de ensino a
modelagem matemática e o uso de um software (Excel). Investigou como o processo
de modelagem auxilia a compreensão de conceitos matemáticos e como os alunos
constroem esses conceitos ao modelarem uma situação real.
M22. MODELAGEM MATEMÁTICA NA CORREÇÃO DE FLUXO: UMA
EXPERIÊNCIA.
Autor: Alci Ribas Rebonato. Orientador: Dionísio Burak.
UNICENTRO – 1999. Não apresenta resumo.
292
M23. A MODELAÇÃO MATEMÁTICA APLICADA NO ENSINO DE ESTATÍSTICA
EM CURSOS DE GRADUAÇÃO.
Autor: Otávio Roberto Jacobini. Orientadora: Maria
Lúcia L. Wodewotzky. UNESP – 1999.
O trabalho tem como objetivo principal elaborar e testar a aplicabilidade de
uma alternativa pedagógica para os cursos introdutórios de Estatística –
interdisciplinar e voltada para o pensamento estatístico - que tem na modelação
matemática o seu principal instrumento pedagógico. É também objetivo do trabalho
mostrar que, com a aplicação da modelação matemática, é possível minimizar os
efeitos das tensões dos alunos, principalmente daqueles que apresentam formação
deficiente em matemática.
M24. MODELAÇÃO MATEMÁTICA: UMA PROPOSTA METODOLÓGICA PARA O
CURSO DE ECONOMIA.
Autora: Simone Leal. Orientador: Francisco Antônio
Pereira Fialho. UFSC – 1999.
O trabalho apresenta o método de Modelação Matemática como uma forma
alternativa para o ensino de Matemática, especialmente, para o ensino de nível
superior, mais especificamente, para o Curso de Ciências Econômicas na
Universidade Regional de Blumenau.
M25. ENSINO-APRENDIZAGEM DE MATEMÁTICA & A PRODUÇÃO APÍCOLA:
INTEGRAÇÃO E DESAFIOS.
Autor: Afrânio Austregésilo Thiel. Orientadora: Vânia
Ribas Ulbricht. UFSC – 2000.
O autor faz uma análise de alguns aspectos do ensino, em especial de
matemática, procurando entender a Educação dentro dos contextos econômicos,
social e político, enfatizando a construção do conhecimento integrado como uma
estratégia educacional. Constata que a modelagem matemática mostra ser um
processo utilizado há séculos, em toda ciência, e em particular na área da
agropecuária. Essa constatação determina que a prática educativa utilizando a
modelação como estratégia para o ensino de matemática, tem condições de
aproximar os estudos teóricos com a realidade vivenciada pelos alunos no Colégio
Agrícola de Comburiu.
293
26. MODELAGEM MATEMÁTICA – UMA METODOLOGIA ALTERNATIVA PARA
SE ENSINAR GEOMETRIA: REFLEXOS NA FORMAÇÃO DO DOCENTE.
Autora:
Eliana Junqueira Barbosa Costa. Orientador: Geraldo Pompeu Junior. - PUC –
Campinas – 2000.
Neste trabalho é estudada a viabilidade de uma metodologia alternativa,
direcionada a alcançar um ensino mais interessante e significativamente mais
motivador para o aluno, no processo ensino-aprendizagem da Geometria euclidiana
elementar: a Modelagem Matemática. São analisadas as diretrizes traçadas pelo
National Council of Teachers of Mathematics (NCTM), e as propostas dos
Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN).
M27
.
MODELAGEM MATEMÁTICA: ASPECTOS PSICOPEDAGÓGICOS
FAVORECIDOS NO PROCESSO DE ENSINO E APRENDIZAGEM DE
MATEMÁTICA.
Autora: Ofélia Oro Hammes. Orientador: Dionísio Burak.
UNICENTRO – 2000.
No trabalho é proposto o desenvolvimento de uma experiência com o método
da Modelagem Matemática, com duas turmas de alunos da 6ª série do Ensino
Fundamental e investigar alguns aspectos psicopedagógicos envolvidos no processo
de ensino e aprendizagem durante a sua aplicação. O trabalho procura mostrar a
situação atual do ensino, através do pensamento de educadores matemáticos, bem
como as concepções e tendências que norteiam o ensino de matemática.
M28. A INTEGRAL E O ESTOQUE: UM MODELO MATEMÁTICO MOTIVADOR
PARA CURSOS DE ADMINISTRAÇÃO.
Autor: Arnaldo Delgado Macedo Filho.
Orientadora: Estela Kaufman Fainguelernt. USU – 2001.
Apresenta a Modelagem Matemática nas Ciências Administrativas, e a
Modelagem Matemática como metodologia de ensino da Matemática como também,
a sugestão de um Modelo Matemático Motivador (M.M.) que introduz o conceito de
Integral através do problema de Custo de Estocagem, que é uma questão
diretamente ligada à Administração de Empresas.
294
M29. TECNOLOGIA E PRAZER - O ENSINO DA MATEMÁTICA APLICADA A
ADMINISTRAÇÃO.
Autora: Ana Beatriz Lott Macintyre. Orientador: Francisco
Antonio Pereira Fialho. UFSC – 2002.
Neste trabalho a autora parte do princípio que a educação está diretamente
ligada ao processo de aprendizagem e não é necessário que esse processo seja
doloroso. A questão da qualidade cognitiva e social da educação deve ser encarada
primordialmente a partir das experiências do prazer de se estar aprendendo. Ela
considera que é preciso substituir a pedagogia das certezas e saberes prefixados,
por uma pedagogia que saiba trabalhar conceitos transversáteis, abertos para a
surpresa e o imprevisto. De acordo com os resultados obtidos pela pesquisa, foi
possível verificar o melhor desempenho das turmas nas quais a modelagem
matemática foi empregada.
M30. MODELAGEM MATEMÁTICA: UMA PERSPECTIVA PARA O ENSINO DE
MATEMÁTICA NO ENSINO MÉDIO.
Autor: Antônio Vamir Camilo. Orientador:
Dionísio Burak. Universidade do Contestado – 2002.
O trabalho objetiva refletir sobre o método da Modelagem Matemática, como
uma prática que parte do interesse do educando, no propósito de verificar em que
medida favorece a aprendizagem da Matemática no Ensino Médio.
31. MODELAGEM MATEMÁTICA NO PROCESSO ENSINO-APRENDIZAGEM DO
CÁLCULO DIFERENCIAL E INTEGRAL PARA O ENSINO MÉDIO.
Autor:
Catharina de Oliveira Corcoll Spina. Orientador: Rodney Carlos Bassanezi. UNESP –
2002.
A proposta central do trabalho é a inclusão de conceitos (idéias) do Cálculo
Diferencial e Integral no Ensino Médio com estratégia que contempla e atende à
interdisciplinaridade e facilita a resolução de problemas significativos do mundo real.
O trabalho parte da hipótese de que devemos mudar nossa abordagem, trabalhando
os conteúdos vigentes de uma maneira diferente, no contexto do Cálculo Diferencial
e Integral e utilizando uma estratégia de ensino interdisciplinar – a Modelagem
Matemática.
295
M32. UMA ALTERNATIVA METODOLÓGICA À LUZ DA MODELAGEM
MATEMÁTICA PARA UMA DISCIPLINA.
Autora: Clyseide Kossatz Carvalho
Gomes. Orientador: Dionísio Burak. UEPG – 2002.
O trabalho objetiva a busca de uma prática pedagógica que corresponda ao
perfil do formando de Agronomia, proposto pelos paradigmas atuais. Para tal,
experimentou-se uma nova abordagem metodológica, efetuando a transposição do
método da Modelagem Matemática (como uma das alternativas para o Ensino de
Matemática) para uma alternativa metodológica em outra área do conhecimento.
M33. O CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM EDUCAÇÃO MATEMÁTICA DA PUC-
CAMPINAS: REFLEXOS NA PRÁTICA PEDAGÓGICA DOS EGRESSOS.
Autor:
José Eduardo Roma. Orientador: Jairo de Araujo Lopes. PUC - Campinas – 2002.
A pesquisa busca indicadores da prática pedagógica dos professores
egressos do Curso de Especialização em Educação Matemática da PUC-Campinas,
intitulado "A Etno/Modelagem Matemática Aplicada ao Ensino Fundamental e
Médio", se estão utilizando a estratégia metodológica da Modelagem, ou não, ou
buscam relacionar-se com ela, analisando as implicações em suas práticas
pedagógicas em termos de: motivação dos alunos, envolvimento com o projeto,
dificuldades encontradas manifestação/reação da escola e dos pais.
M34. O LIMITE: BUSCANDO CAMINHOS.
Autora: Fabiana Junko Yoshida.
Orientadora: Maria do Carmo Domite Mendonça. USP – 2002.
O trabalho corresponde a uma série de questões em busca de uma
matemática mais compreensível, em um assunto específico da área, pretendendo
analisá-las em determinados contextos relacionados à matemática pura e à
matemática aplicada, de modo a levar o educador a elaborar o trabalho pedagógico
numa interface entre contexto social e linguagem de símbolos. Neste sentido, o
estudo desenvolvido visa uma pesquisa voltada a situações-problema que envolve o
conceito matemático de limite procurando encaminhar, de modo reflexivo, nuanças
da modelagem matemática como método de aprendizagem e ensino.
296
M35. A MODELAGEM E A GEOMETRIA URBANA: UMA PROPOSTA PARA A
CONSTRUÇÃO DOS CONCEITOS DAS CÔNICAS.
Autora: Claudianny Amorim
Noronha. Orientador: John Andrew Fossa. UFRN – 2003.
No trabalho é proposta uma abordagem metodológica do ensino da
Geometria e, mais particularmente, de construção do conceito de cônicas por alunos
de 7ª e 8ª série. Para tal a autora realiza um estudo teórico-prático, baseado na
modelagem matemática e na "Geometria do Taxista", a fim de oportunizar aos
alunos construir o seu entendimento sobre cônicas.
M36
.
AS CONCEPÇÕES DOS PROFESSORES DE MATEMÁTICA SOBRE O USO
DA MODELAGEM NO DESENVOLVIMENTO DO RACIOCÍNIO COMBINATÓRIO
NO ENSINO FUNDAMENTAL.
Autor: Claudinei Aparecido da Costa. Orientador:
Cileda de Queiroz e Silva Coutinho. PUC/SP – 2003.
A pesquisa visa estudar e analisar os instrumentos disponíveis para o
professor de Matemática ensinar Combinatória no Ensino Fundamental por processo
de Modelagem, bem como seus conhecimentos sobre o objeto matemático em jogo.
M37. A MODELAGEM MATEMÁTICA COMO ESTRATÉGIA DE ENSINO E
APRENDIZAGEM DO CÁLCULO DIFERENCIAL E INTEGRAL NOS CURSOS
SUPERIORES DE TECNOLOGIA.
Autora: Elaine Cristina Ferruzzi. Orientadora:
Miriam Buss Gonçalves. UFSC – 2003.
O trabalho foca o processo de ensino aprendizagem do cálculo diferencial e
integral nos cursos superiores de Tecnologia em Eletrotécnica do CEFET-PR.
Investiga a utilização da modelagem matemática como uma estratégia de ensino e
aprendizagem da matemática
M38. MODELAÇÃO MATEMÁTICA E SUAS IMPLICAÇÕES NAS CONCEPÇÕES
MATEMÁTICAS DE ALUNOS DE 5ª SÉRIE DO ENSINO FUNDAMENTAL.
Autora:
Zilma de Souza Silva. Orientadora: Maria Salett Biembengut. FURB – 2003.
O trabalho objetiva avaliar as concepções matemáticas que alunos de 5ª
297
série do Ensino Fundamental tinham sobre aritmética, formas e medidas, no inicio
do ano letivo e quais as implicações surgidas com o uso do método: Modelação
Matemática no ensino de matemática.
M39. A APRENDIZAGEM SIGNIFICATIVA EM ATIVIDADES DE MODELAGEM
MATEMÁTICA COMO ESTRATÉGIA DE ENSINO.
Autora: Adriana Helena Borssoi.
Orientadora: Lourdes Maria Werle de Almeida. UEL – 2004.
O trabalho foca o estudo de Equações Diferenciais Ordinárias com alunos do
curso de Bacharelado em Química da Universidade Estadual de Londrina, na
disciplina de Cálculo e Geometria Analítica II. O trabalho de pesquisa é
fundamentado nos pressupostos teóricos da Modelagem Matemática na perspectiva
da Educação Matemática e na Teoria da Aprendizagem Significativa. A principal
recomendação é de que a utilização da Modelagem Matemática se apresenta como
alternativa viável e eficiente estratégia de ensino e aprendizagem que atende os
anseios da Educação Matemática para a formação do indivíduo.
M40. O ENSINO-APRENDIZAGEM DE MATEMÁTICA NO ENSINO
FUNDAMENTAL: UMA ABORDAGEM A PARTIR DA MODELAGEM.
Autora: Ana
Maria Cogo. Orientadora: Lígia Arantes Sad. UFES – 2004.
O objetivo da pesquisa é descrever o pensamento matemático e a utilização
do pensamento reflexivo de alunos expostos a situações de ensino aprendizagem a
serem conduzidas por princípios da Modelagem. A análise do corpus constituído
aponta que essa estratégia favorece o ensino-aprendizagem porque permite ao
aluno posicionar-se frente aos conteúdos estudados, aproxima a Matemática dos
alunos a partir de referência à "realidade" e auxilia o professor a mediar a transição
da linguagem natural para linguagem matemática, proporcionando uma relação
dialógica entre os atores envolvidos nesse processo.
298
M41. A PRODUÇÃO MATEMÁTICA DOS ALUNOS EM UM AMBIENTE DE
MODELAGEM.
Autora: Ana Paula dos Santos Malheiros. Orientador: Marcelo de
Carvalho Borba. UNESP – 2004.
O objetivo da pesquisa é investigar como os alunos estão utilizando
conteúdos matemáticos em uma disciplina de Cálculo para biólogos em que a
Modelagem é um dos enfoques pedagógicos utilizados pelo professor. São
analisados noventa e dois trabalhos de Modelagem desenvolvidos por catorze
turmas, distribuídas ao longo de dez anos. A relevância desse estudo se deve ao
fato de existir um número reduzido de pesquisas na área de Modelagem tendo a
produção matemática dos alunos como foco central.
M42. ATRIBUIÇÃO DE SENTIDO E CONSTRUÇÃO DE SIGNIFICADOS EM
SITUAÇÕES DE MODELAGEM MATEMÁTICA.
Autor: Dirceu dos Santos Brito.
Orientadora: Lourdes Maria Werle de Almeida. UEL – 2004.
O trabalho relata uma investigação sobre a atribuição de sentido e construção
de significados em situações de modelagem matemática.
M43.
OLHARES NÔMADES SOBRE O APRENDIZADO NA ARTE DA
MODELAGEM MATEMÁTICA NO "PROJETO CIÊNCIA NA ESCOLA”
. Autora:
Maria Aparecida da Silva Damin. Orientadora: Afira Vianna Ripper. UNICAMP –
2004.
No trabalho é analisado um processo de aprendizagem da matemática por
meio da metodologia da modelagem, no dia-a-dia de uma sala de aula, com os
mesmos alunos, em um período de três anos. As análises são feitas do ponto de
vista da filosofia, tendo suas bases nas teorizações dos filósofos Silvio Gallo, Michel
Foucault, Friedrich Nietzsche e Gilles Deleuze. O estudo apontou possibilidades de
aprendizado do conhecimento formal contextualizado, alterando a organização do
espaço/tempo da escola.
299
M44. MATEMÁTICA E CARTOGRAFIA: COMO A CARTOGRAFIA PODE
CONTRIBUIR NO PROCESSO DE ENSINO-APRENDIZAGEM DA MATEMÁTICA?
Autora: Maria Lúcia Pessoa Chaves Rocha. Orientador: Adilson Oliveira do Espírito
Santo.
UFPA – 2004.
O trabalho objetiva associar a cartografia como modelo matemático, utilizando
a Modelagem Matemática como metodologia. Neste trabalho, advoga-se a favor da
sua aplicação através da modelagem matemática para o processo de fortalecimento
do ensino-aprendizagem da Matemática.
M45. A MODELAGEM MATEMÁTICA COMO ALTERNATIVA DE ENSINO E
APRENDIZAGEM DA GEOMETRIA NA EDUCAÇÃO DE JOVENS E ADULTOS.
Autora: Rosalba Lopes de Oliveira. Orientadora: Cláudia Helena Dezotti. UFRN –
2004.
A pesquisa objetiva a elaboração de uma proposta de utilização da
Modelagem Matemática como alternativa de ensino e aprendizagem da Geometria
na EJA. Os resultados indicam que as atividades em que se utiliza a Modelagem
Matemática valorizam o saber fazer do aluno no processo de construção do
conhecimento, na medida em que procura desenvolver métodos de aprendizagem
significativa, auxiliando o aluno a construir relações da Matemática com outras áreas
do conhecimento e na própria Matemática. Amplia também a visão de mundo do
aluno, ajudando sua participação em outros espaços sociais, além de propiciar
mudanças na postura do aluno e do professor, em relação à dinâmica da sala de
aula de Matemática.
M46. MODELAGEM MATEMÁTICA: UMA PERSPECTIVA VOLTADA PARA A
EDUCAÇÃO MATEMÁTICA CRÍTICA.
Autor: André Gustavo Oliveira da Silva.
Orientadora: Lourdes Maria Werle de Almeida. UEL – 2005.
O pesquisador investiga algumas contribuições para a formação cidadã dos
estudantes, quando adotamos a modelagem matemática, na perspectiva da
Educação Matemática Crítica, como alternativa para o ensino de Matemática. A
análise aponta para o grande potencial que há no uso da modelagem matemática
300
como meio de aproximar o conteúdo matemático das questões sociais pertinentes à
realidade dos estudantes, estabelecendo conexões que garantem a criação de um
espaço para reflexão, para o desenvolvimento do senso crítico e favorecendo o
aprendizado.
M47. MODELAGEM MATEMÁTICA NO ENSINO-APRENDIZAGEM: AÇÃO E
RESULTADOS.
Autor: Arthur Gonçalves Machado Júnior. Orientador: Adilson
Oliveira do Espírito Santo. UFPA – 2005.
O estudo relata indícios de envolvimento e aprendizagem dos personagens
participantes da pesquisa − o professor-pesquisador; o professor de matemática e,
sua turma composta de 38 alunos da oitava serie do ensino fundamental de uma
escola pública do município de Belém-Pa −, em contato com atividades
desenvolvidas em sala de aula, onde a Modelagem Matemática foi utilizada como
ambiente de ensino e de aprendizagem. Na analise dos resultados, a conclusão é
que o ambiente proporcionado pela Modelagem Matemática tornou a aprendizagem
dos alunos significativa.
M48. UMA EXPERIÊNCIA EM ENSINO-APRENDIZAGEM: MODELOS DE
FUNDOS DE INVESTIMENTOS E AS DERIVADAS.
Autora: Bênia Costa Rilho.
Orientadora: Marilaine de Praga Sant’ana. ULBRA - Canoas – 2005.
O trabalho investiga a aprendizagem de derivadas a partir do estudo de
fundos de investimento. Para tal, apóia-se principalmente na visão teórica de
Ubiratan D’Ambrosio e de Rodney Bassanezzi sobre o verdadeiro papel da
educação e, em particular, da Modelagem Matemática na formação da pessoa
cidadã, fundamentando esta visão na pesquisa-ação de Carr-Kemmis e no conceito
de aprendizagem significativa de David Ausubel. Partindo da observação e reflexão
sobre o ensino e aprendizagem da disciplina Matemática Aplicada, a pesquisa se
propõe, através de uma ação planejada envolvendo o uso da Modelagem, a
transformar o processo unilateral de ensino num sistema colaborativo, onde
professor e alunos interagem efetivamente.
301
M49. MODELAGEM MATEMÁTICA E NOVAS TECNOLOGIAS: UMA
ALTERNATIVA PARA A MUDANÇA DE CONCEPÇÕES EM MATEMÁTICA.
Autora: Clarissa Trojack Della Nina. Orientadora: Helena Noronha Cury. PUC – Porto
Alegre – 2005.
O trabalho apresenta uma pesquisa realizada com alunos concluintes do
Ensino Médio, em uma escola pública da cidade de General Câmara, RS.
Questionou-se como o emprego da Modelagem Matemática aliada à Informática
pode fazer com que alunos modifiquem concepções negativas sobre a Matemática,
interessando-se pela disciplina, conscientizando-se de sua importância e
reconhecendo sua utilidade. Ao final da pesquisa, foi possível perceber modificações
de concepções negativas dos alunos em relação à Matemática e, também, mudança
de postura dos estudantes, que se tornaram mais interessados, críticos e criativos.
M50 MAPEAMENTO DA MODELAGEM MATEMÁTICA NO ENSINO
CATARINENSE.
Autora: Iraci Muller. Orientadora: Maria Salett Biembengut. FURB –
2005.
A pesquisa visa mapear as ações educacionais que se utilizam da
Modelagem Matemática no ensino catarinense. O mapeamento desenvolveu-se em
duas etapas: a primeira teórica: Modelagem Matemática no cenário brasileiro e
internacional; a segunda, mapeamento das ações educacionais catarinenses.
M51. MODELANDO MATEMATICAMENTE QUESTÕES AMBIENTAIS
RELACIONADAS COM A ÁGUA A PROPÓSITO DO ENSINO-APRENDIZAGEM
DE FUNÇÕES NA 1ª SÉRIE DO ENSINO MÉDIO.
Autora: Maria Isaura de
Albuquerque Chaves. Orientador: Adilson Oliveira do Espírito Santo. UFPA – 2005.
A pesquisa apresenta uma forma possível de se conceber e materializar a
Modelagem Matemática como método de ensino-aprendizagem em cursos
regulares. A proposta de Modelagem foi aplicada em uma turma de primeira série do
ensino Médio e avaliada quanto à produção de aprendizagens significativas de
funções polinomiais do 1º e 2º graus, função exponencial e logaritmos, com
enfoques de ferramentas para a compreensão de questões ambientais relacionadas
com a água. Os resultados obtidos apontam que o ensino por Modelagem pode
302
levar o aluno a tornar-se co-participe de seu processo de ensino-aprendizagem e,
por conseqüência, ter sua aprendizagem significativa facilitada.
M52. MODELAGEM MATEMÁTICA NO CÁRCERE.
Autora: Martha Joana Tedeschi
Gomes. Orientador: Ademir Donizeti Caldeira. UFPR – 2005.
O objetivo é verificar a possibilidade de trabalhar a Modelagem Matemática
junto aos alunos detentos do Sistema Penitenciário do Paraná. A ação pedagógica,
na perspectiva da Modelagem Matemática, foi desenvolvida sobre a construção civil.
Dados desta pesquisa revelam que é possível, dentro de determinadas condições,
trabalhar com a Modelagem Matemática junto aos alunos detentos
M53. UMA EXPERIÊNCIA COM MODELAGEM MATEMÁTICA NA FORMAÇÃO
CONTINUADA DE PROFESSORES.
Autora: Michele Regiane Dias. Orientadora:
Lourdes Maria Werle de Almeida. UEL – 2005.
A pesquisa apresenta as impressões de professores de Matemática acerca
dessa disciplina, de seu ensino, e de Modelagem Matemática enquanto alternativa
pedagógica. A autora procura estabelecer relações entre essa alternativa e o
desenvolvimento profissional dos professores. Os resultados indicam evidências de
que essa alternativa pedagógica proporciona contribuições para o desenvolvimento
profissional dos professores e influencia suas práticas docentes.
M54. CONTRIBUIÇÕES DA MODELAGEM MATEMÁTICA PARA O
PENSAMENTO REFLEXIVO: UM ESTUDO.
Autor: Reginaldo Fidelis. Orientadora:
Lourdes Maria Werle de Almeida. UEL – 2005.
No trabalho é descrita uma investigação sobre as possíveis contribuições da
modelagem matemática para o desenvolvimento do pensamento reflexivo dos
alunos, futuros professores de Matemática A pesquisa ocorreu no âmbito da
disciplina de Introdução à modelagem matemática em curso de licenciatura em
matemática.
303
M55. MODELAGEM MATEMÁTICA: UMA PROPOSTA PARA O ENSINO DA
MATEMÁTICA.
Autora: Cláudia Regina Confortin Viecili. Orientador:
Vicente
Hillebrand .PUC-RS - 2006.
A dissertação apresenta a Modelagem Matemática como uma proposta
diferenciada de ensino que faculta, ao aluno, ser agente na construção do
conhecimento, superando, com motivação e descontração, as dificuldades que a
Matemática apresenta. Constitui-se uma pesquisa realizada com alunos da sétima
série do Ensino Fundamental, em uma escola pública do município de Marau/RS.
Questionou-se como o emprego da Modelagem pode auxiliar na aprendizagem
matemática, fazendo com que os alunos gostem dessa disciplina, mudem suas
concepções negativas com relação a ela e percebam a sua importância no dia-a-dia.
M56. A MODELAGEM MATEMÁTICA NO CONTEXTO DO ENSINO MÉDIO:
POSSIBILIDADES DE RELAÇÃO DA MATEMÁTICA COM O COTIDIANO.
Autor:
Alzenir Virginia Ferreira Soistack, Orientador: Dionísio Burak. UEPG
– 2006.
O trabalho apresenta o resultado da investigação realizada durante a
aplicação da Modelagem Matemática no contexto do Ensino Médio na perspectiva
da busca de uma alternativa metodológica para o ensino de Matemática. A questão
de investigação é: Qual a melhor maneira de relacionar os conhecimentos
cotidianos, trazidos pelos alunos com os conhecimentos matemáticos
sistematizados pela escola? Os resultados mostram a abertura proporcionada por
essa alternativa metodológica, o novo papel a ser desempenhado pelo professor e
pelos alunos envolvidos. Faz-se também uma reflexão acerca das dificuldades
encontradas para efetivação da Modelagem, no contexto escolar, para romper com a
forma atual de ensino de Matemática, em que na maioria das ações se prioriza o
produto em detrimento do processo.
M57. MODELAGEM MATEMÁTICA E RESOLUÇÃO DE PROBLEMAS.
Autora:
Elisa Spode Machado. Orientadora: Helena Noronha Cury. PUC-RS – 2006.
Nessa dissertação é apresentada uma pesquisa realizada com uma turma de
sexta série do Ensino Fundamental de uma escola rural do interior de Eldorado do
304
Sul, RS. Nela é proposto investigar se alunos com dificuldades em Matemática e
falta de interesse pela disciplina, podem, por meio da utilização da Modelagem
Matemática e resolução de problemas, desenvolver atitudes e habilidades em
resolução de problemas. As análises dos dados permitram perceber mudanças de
atitudes, nos alunos, em relação à disciplina e a potencialização para o
desenvolvimento de habilidades em resolver problemas.
M58. A APRENDIZAGEM DE CONTEÚDOS DE FUNÇÕES E ESTATÍSITCA POR
MEIO DA MODELAGEM MATEMÁTICA: "ALIMENTAÇÃO, QUESTÕES SOBRE
OBESIDADE E DESNUTRIÇÃO".
Autora: Karla Jaqueline Souza Tatsch.
Orientadora: Vanilde Bisognin. UNIFRA – 2006 (mestrado profissional).
Nessa dissertação é apresentada uma pesquisa realizada através da adoção
da Modelagem Matemática como estratégia de ensino numa primeira série do
Ensino Médio, discutindo o tema “Alimentação, Questões sobre Obesidade e
Desnutrição”, em particular para a melhoria da aprendizagem dos conteúdos de
Funções e Estatística. Como resultado da pesquisa pode-se afirmar que a
Modelagem Matemática, como estratégia de ensino, possibilitou a construção de
conceitos matemáticos abordados, e contribuiu para a melhoria da aprendizagem.
As experiências de ensino com Modelagem Matemática oportunizaram ao aluno o
papel de pesquisador e ao professor, elemento indispensável do processo, o papel
de orientador.
M59. APRENDENDO MATEMÁTICA POR MEIO DO TEMA: POLUIÇÃO DO AR,
DO SOLO E DAS ÁGUAS.
Autora: Lozicler Maria Moro dos Santos. Orientador:
Oswaldo Alonso Rays. UNIFRA – 2006 ( mestrado profissional).
Essa dissertação apresenta resultados da pesquisa realizada com os alunos
de uma turma de oitava série do Ensino Fundamental de uma escola pública da
cidade de Santa Maria, RS. O trabalho de pesquisa propôs investigar, por meio da
estratégia da Modelagem Matemática, a possibilidade de levar os alunos a
compreenderem conceitos e alguns resultados de Funções e de Estatística a partir
do tema: poluição do ar, do solo e das águas. As análises permitiram notar
mudanças positivas em relação aos sentimentos e concepções negativas que os
alunos tinham com relação à Matemática. Percebeu-se maior motivação pela
disciplina e pelos conteúdos de Matemática estudados, além de uma melhora
305
significativa no desempenho dos alunos. Em relação ao tema, os alunos tiveram a
oportunidade de discuti-lo, em profundidade, conscientizando-se de sua importância,
a partir da compreensão e análise das conseqüências da poluição ambiental.
M60. MODELAGEM MATEMÁTICA: UMA METODOLOGIA ALTERNATIVA DE
ENSINO E APRENDIZAGEM.
Autora: Patrícia Abdanur. Orientador: Dionísio Burak.
UEPG – 2006.
Este trabalho propõe-se a discutir e analisar aspectos da Modelagem Matemática
no âmbito da Educação Básica e também o ensino e a aprendizagem da disciplina
nesse contexto. Apresenta como objetivo central a análise da Modelagem
Matemática enquanto uma prática educativa diferenciada para o ensino de
Matemática. É questão norteadora busca identificar: quais os aspectos favorecidos
pela Modelagem como prática que parte do interesse do grupo ou do aluno.
M61. INTRODUÇÃO DO PENSAMENTO ALGÉBRICO PARA ALUNOS DO EJA:
UMA PROPOSTA DE ENSINO.
Autor:
Edgar Alves da Silva. Orientadora: Sandra
Maria Pinto Magina. PUC-SP – 2007 (mestrado profissional).
O trabalho objetiva investigar uma abordagem de ensino para os conceitos de
incógnita, variável e equação do 1o grau, pautada na modelagem matemática e nos
estudos da Etnomatemática. O trabalho foi desenvolvido com uma turma do módulo
IV (7ª e 8ª séries do Ensino Fundamental II – EJA). Verificou-se que após a
intervenção de ensino e conseqüentemente o pós-teste os alunos apresentaram um
desempenho satisfatório e superior em relação ao pré-teste. Destaca que o
crescimento individual se apresentou de forma significativa em praticamente todos
os alunos que participaram da pesquisa.
M62. MODELAGEM MATEMÁTICA E OS TEMAS TRANSVERSAIS NA
EDUCAÇÃO DE JOVENS E ADULTOS.
Autora: Edilene Farias Rozal. Orientador:
Adilson Oliveira do Espírito Santo. UFPA – 2007.
O trabalho objetiva investigar em que termos a Modelagem Matemática,
associada aos temas transversais, pode contribuir para melhorar o ensino-
aprendizagem dos alunos em Matemática, na Educação de Jovens e Adultos (EJA).
Os resultados apontam que, apesar das dificuldades iniciais no processo, os alunos,
sujeitos da pesquisa, evoluíram na aprendizagem de conteúdos matemáticos.
306
Concluiu-se que esses resultados apontam para a importância da inserção da
Modelagem como estratégia de ensino, e que apesar de alguns obstáculos para a
sua implementação no ensino, ela pode proporcionar ao aluno da EJA, aquisição de
conteúdos matemáticos e possibilidades de torná-lo um cidadão crítico e reflexivo
M63. CTS E A MODELAGEM MATEMÁTICA NA FORMAÇÃO DE PROFESSORES
DE FÍSICA.
Autor: Pedro Estevão da Conceição Moutinho. Orientador: Adilson
Oliveira do Espírito Santo. UFPA – 2007.
No estudo é relatada uma pesquisa envolvendo o professor-pesquisador,
professor de física, e sua turma de licenciatura do cefetpa, composta de 32 alunos
na qual foi utilizada a tendência cts (ciência, tecnologia e sociedade) e a modelagem
matemática como ambiente para formação de professores de física. Trata-se de uma
pesquisa participante, na modalidade narrativa, com objetivo de registrar e analisar
as ações e os registros dos personagens da pesquisa. A análise dos resultados
levou à conclusão de que o ambiente proporcionado pela tendência cts e pela
modelagem matemática, através da experimentação, são necessários para
formação de um professor diferenciado.
M64. UM OLHAR SEMIÓTICO SOBRE A MODELAGEM MATEMÁTICA.
Autor:
Rodolfo Eduardo Vertuan. Orientadora: Lourdes Maria Werle de Almeida. UEL –
2007.
No trabalho é apresentada uma investigação da utilização de diferentes
registros em atividades de Modelagem Matemática. O estudo está fundamentado na
teoria dos Registros de Representação Semiótica de Raymond Duval e na
Modelagem Matemática como alternativa pedagógica. A investigação tem como
objetivo verificar se os diferentes registros associados a um objeto matemático
tornam-se presentes em atividades de Modelagem Matemática bem como se essas
atividades possibilitam o tratamento, a conversão e a coordenação entre os
registros. A análise revela que a coordenação de registros, por sua vez, contribui
para a compreensão dos objetos matemáticos discutidos bem como da situação-
problema investigada.
307
M65. MODELAGEM MATEMÁTICA E ETNOMATEMÁTICA NO CONTEXTO DA
EDUCAÇÃO MATEMÁTICA: ASPECTOS FILOSÓFICOS E EPISTEMOLÓGICOS.
Autor: Tiago Emanuel Klüber. Orientador: Dionísio Burak. UEPG – 2007.
A dissertação voltou-se para duas tendências em Educação Matemática: 1) a
Modelagem Matemática; e 2) a Etnomatemática. A questão geradora da
investigação foi: Quais os aspectos filosóficos e epistemológicos se mostram na
Modelagem Matemática e na Etnomatemática do ponto de vista da Educação
Matemática? Foram estudados cinco autores que trabalham com Modelagem
Matemática, com diferentes formas de concebê-la, escolhidos em virtude de seu
reconhecimento acadêmico.
M66. MODELAGEM MATEMÁTICA, ENSINO E PESQUISA: UMA EXPERIÊNCIA
NO ENSINO MÉDIO.
Autor: Luciano Stropper da Silva. Orientadora: Ruth Portanova.
PUC-RS – 2007.
No trabalho são apresentados os resultados de uma pesquisa realizada junto
aos alunos de duas turmas de primeira série do ensino médio de um colégio de
Porto Alegre, RS. A temática explorada é a Modelagem Matemática como estratégia
alternativa para o ensino e aprendizagem da Matemática. Procurou-se investigar
como as aprendizagens dos alunos de ensino médio podem ser construídas por
meio de atividades que seguem o princípio da Modelagem, investigando vantagens
e desvantagens deste tipo de proposta. Na análise, foram utilizados questionários,
trabalhos produzidos pelos próprios alunos e depoimentos que ocorreram no
seminário integrador.
M67. AS ESTRATÉGIAS ADOTADAS PELOS ALUNOS NA CONSTRUÇÃO DE
MODELOS MATEMÁTICOS.
Autor: Marcelo Leon Caffé de Oliveira. Orientador:
Jonei Cerqueira Barbosa. UFBA – 2007.
A pretensão do trabalho foi gerar entendimentos sobre o processo de
formulação e/ou reformulação das estratégias adotadas por estudantes no ambiente
de Modelagem Matemática. Esta pesquisa se mostra particularmente importante,
pois este tema ainda não é muito aparente na literatura, além da possibilidade de
oferecer subsídios aos professores para acompanharem as atividades dos alunos. A
análise dos dados sugere que as estratégias adotadas pelos alunos podem ser
308
formuladas tanto pelo professor, quanto pelos alunos, e reformuladas pelos alunos
ou pela interação entre estes e o professor. Alguns dos fatores que influenciaram a
formulação e/ou reformulação das estratégias dos alunos foram os seguintes: o
estilo de interação professor-alunos adotado, o fato das situações problemáticas
propostas serem retiradas do cotidiano dos alunos, as experiências prévias dos
alunos, o reconhecimento, por parte dos alunos, de que os discursos do professor
são mais legítimos do que outros que circulam na sala de aula e os impasses na
abordagem da situação-problema. Também a partir da análise dos dados, é possível
evidenciar algumas implicações para a prática docente, tais como, uma maior
atenção ao estilo de interação professor-alunos adotado e a necessidade de utilizar
situações relacionadas com o cotidiano dos alunos.
M68. INTERDISCIPLINARIDADE E MODELAGEM MATEMÁTICA: SABERES
DOCENTES EM MOVIMENTO NA FORMAÇÃO DE PROFESSORES.
Autora:
Maria Fátima Cursino Borges. Orientador: Arlindo José de Souza Junior. UFU –
2007.
O trabalho constitui-se de uma pesquisa qualitativa realizada com um grupo
de alunos do último período do Curso de Licenciatura em Matemática da
Universidade Federal de Uberlândia- MG - iniciada no ano de 2006 e concluída no
ano de 2007. Os sujeitos da pesquisa eram jovens com idades entre 21 e 25 anos.
O objetivo da pesquisa era investigar as possibilidades de usar a Modelagem
Matemática no trabalho interdisciplinar entre Biologia e Matemática. Ao final aponta-
se a Modelagem Matemática como estratégia para a prática da Interdisciplinaridade
durante a Formação dos Futuros Professores de Matemática bem como os reflexos
dessa metodologia no desenvolvimento profissional dos mesmos.
M69. MODELAGEM MATEMÁTICA X APRENDIZAGEM SIGNIFICATIVA: UMA
INVESTIGAÇÃO USANDO MAPAS CONCEITUAIS:
Autora: Maria Lucia de
Carvalho Fontanini. Orientadora: Lourdes Maria Werle de Almeida. UEL – 2007.
A pesquisa é fundamentada nos pressupostos teóricos da Modelagem Matemática,
na perspectiva da Educação Matemática, na teoria da Aprendizagem Significativa de
David Ausubel, e nos Mapas Conceituais de Joseph Novak. A pesquisa foi
desenvolvida com 4 alunos que cursavam o primeiro semestre de um curso em
Manutenção Industrial Mecânica em uma Universidade no interior do
309
Paraná, durante as aulas de Fundamentos da Matemática, Cálculo Diferencial
Integral I e um curso extracurricular. Os mapas conceituais elaborados pelos alunos,
a observação dos mesmos, aplicação de questionários e entrevistas foram os meios
empregados na coleta das informações. Essas informações permitiram perceber
avanços no continuum aprendizagem memorística - aprendizagem significativa de
conceitos matemáticos trabalhados por meio da Modelagem, potencialidades da
associação dos Mapas Conceituais e Modelagem Matemática bem como vantagens
e desvantagens em trabalhar com os mesmos.
M70. A PRODUÇÃO DE DISCUSSÕES REFLEXIVAS EM UM AMBIENTE DE
MODELAGEM MATEMÁTICA.
Autora: Marluce Alves dos Santos. Orientador: Jonei
Cerqueira Barbosa. UFBA – 2007.
A pesquisa teve por objetivo analisar a produção de discussões reflexivas em
um ambiente de modelagem matemática, a partir de dados obtidos da observação
(filmagem) de um grupo de alunos de uma escola pública secundária no município
de Coração de Maria. Os referenciais teóricos são a Educação Matemática Crítica, a
Modelagem Matemática em uma perspectiva sócio-crítica. Os resultados da análise
apontam para possibilidades de produção de discussões reflexivas através da
tematização dos critérios considerados na abordagem da situação-problema e na
comparação dos resultados obtidos pelos alunos. Além disso, trazem
esclarecimentos sobre a dinâmica das discussões dos alunos, em particular o fato
de que a gênese das discussões reflexivas pode se relacionar à ocorrência de
discussões matemáticas ou técnicas. Do ponto de vista profissional, os resultados se
constituem em importantes subsídios para os professores acompanharem os
trabalhos dos alunos.
M71. MATEMÁTICA E EDUCAÇÃO SEXUAL: MODELAGEM DO FENÔMENO DA
ELIMINAÇÃO/ABSORÇÃO DE ANTICONCEPCIONAIS ORAIS DIÁRIOS
. Autora:
Marina Menna Barreto. Orientadoras: Maria Cristina Varriale e Vera Clotilde Vanzetto
Garcia. UFRGS – 2007 (mestrado profissional).
A dissertação centra-se na articulação entre o ensino da Matemática e os
Temas Transversais, em particular a Educação Sexual. Nessa perspectiva, analisa a
Educação no Brasil e o ensino da Matemática, na escola e na sala de aula.
310
A dissertação oferece, implementa e justifica produtos didáticos, com coleta
de dados junto aos alunos em situação experimental. O problema em estudo é a
contextualização da Matemática escolar e a responsabilidade social a ela associada,
especialmente nas questões relativas à Educação Sexual. As metodologias de
pesquisa são o Estudo de Caso, utilizado para mostrar a relevância do tema,
descrever como se dá a Educação Sexual na escola pública brasileira e
contextualizar a experiência didática e a Modelagem Matemática, utilizada para
elaborar e desenvolver um modelo matemático para o fenômeno da
absorção/eliminação de anticoncepcionais orais de uso diário.
M72. COMPREENSÃO DE CONCEITOS DE MATEMÁTICA E ESTATÍSTICA NA
PERSPECTIVA DA MODELAGEM MATEMÁTICA: CAMINHOS PARA UMA
APRENDIZAGEM SIGNIFICATIVA E CONTEXTUALIZADA NO ENSINO
SUPERIOR.
Autora: Marinez Cargnin Stieler. Orientadora: Vanilde Bisognin.
UNIFRA – 2007 (mestrado profissional).
O trabalho tem como foco central a investigação sobre as possibilidades que
a Modelagem Matemática oferece à aprendizagem contextualizada e significativa de
conceitos matemáticos e estatísticos, em uma turma de sétimo semestre do Curso
de Licenciatura em Matemática da UNIFRA. A investigação foi operacionalizada,
numa abordagem qualitativa, baseada nos dados coletados em entrevistas semi-
estruturadas, observações participantes das atividades desenvolvidas com os
alunos, relatos dos sujeitos da pesquisa registrados nos Diários de Campo e dos
documentos por eles produzidos. Com a análise foi possível perceber mudanças de
atitudes durante a investigação e o comprometimento dos alunos com o trabalho
desenvolvido. Percebeu-se também que o ambiente de Modelagem Matemática
despertou o interesse e a motivação para estudar conteúdos matemáticos e
estatísticos contextualizados e a significação desses conteúdos além de
desenvolverem habilidades para a investigação e a compreensão do papel
sociocultural da matemática
311
M73. O PAPEL DAS TECNOLOGIAS DA INFORMAÇÃO E COMUNICAÇÃO NOS
PROJETOS DE MODELAGEM MATEMÁTICA
. Autor: Leandro do Nascimento
Diniz. Orientador: Marcelo de Carvalho Borba. UNESP/Rio Claro – 2007.Nessa
pesquisa foi investigado como os alunos utilizam as Tecnologias da Informação e
Comunicação (TIC) nos Projetos de Modelagem Matemática.
A pesquisa foi desenvolvida com alunos do primeiro ano do curso de Ciências
Biológicas da Unesp, campus de Rio Claro, na disciplina Matemática Aplicada. Os
dados foram coletados por meio da observação de aulas da disciplina e das
reuniões em horário extra, das entrevistas com os grupos dos Projetos de
Modelagem e dos documentos produzidos pelos alunos. Os temas de análise
possibilitaram engendrar possíveis aspectos sobre a combinação das perspectivas
reorganização e a cidadania (relativas ao uso das TIC na Educação Matemática)
com a perspectiva dos Projetos de Modelagem.
M74. MODELAGEM MATEMÁTICA NO CONTEXTO DOS CICLOS DE
FORMAÇÃO.
Autora: Elizabeth Gomes Souza. Orientador: Adilson Oliveira do
Espírito Santo. UFPA – 2007.
Esse trabalho de pesquisa busca analisar o uso da Modelagem em um
sistema escolar organizado em Ciclos de Formação, no que refere a configuração
das barreiras que foram citadas pela literatura a partir de reflexões e análises da
utilização da Modelagem em sistemas escolares organizados em séries anuais.. Os
dados foram obtidos, a partir de: leituras bibliográficas sobre os temas em questão;
entrevistas semi-estruturadas; produções escritas e relatos orais dos alunos, obtidas
nas atividades de Modelagem realizadas em uma Escola da Rede Municipal de
Belém, organizada oficialmente em Ciclos de Formação. Como resultado da análise
dos dados verificou-se que a organização em Ciclos é propícia ao uso da
Modelagem de maneira ampla e efetiva, em suas diferentes maneiras de
materialização, em virtude das medidas oficiais que esse sistema dispõe e suscita.
Foi evidenciado nesse sentido, o quanto essas medidas prescindem de
consolidações e reformulações.
312
M75.
MODELAGEM MATEMATICA: CONSIDERAÇÕES SOBRE A VISÃO DO
ESTUDANTE EM RELAÇÃO A MATEMATICA, SEU ENSINO E APRENDIZAGEM.
Autora: Patrizia Palmieri. Orientador: João Frederico da Costa Azevedo Meyer.
UNICAMP- 2007.
A pesquisa objetiva verificar se a modelagem matemática é um meio capaz
de promover a transformação na visão dos alunos em relação à matemática, seu
ensino e aprendizagem. Essa questão sustenta-se na possibilidade de articulação
das propostas da modelagem matemática com as concepções emergentes de
ciência e mundo. Nessa perspectiva, a estratégia adotada baseia-se na elaboração
de projetos realizados junto a alunos do primeiro ano de engenharia de computação,
na disciplina intitulada Vetores e Geometria Analítica de uma faculdade privada. Os
procedimentos metodológicos utilizados caracterizam-na como uma pesquisa-ação.
A principal fonte de informações emerge de questionários aplicados aos alunos
antes e depois do trabalho com modelagem matemática.
M76. MODELAGEM MATEMÁTICA EM EDUCAÇÃO MATEMÁTICA NO BRASIL:
ENTENDENDO O UNIVERSO DE TESES E DISSERTAÇÕES.
Autor: Everardo
Silveira. Orientador: Ademir Donizeti Caldeira
.
UFPR – 2007.
A pesquisa apresenta a catalogação dos trabalhos (teses e dissertações)
envolvendo Modelagem Matemática até 2005 com comentários e análises.
M77. MODELAGEM MATEMATICA DA ARAUCÁRIA ANGUSTIFOLIA NOS
CAMPOS DE LAGES SANTA CATARINA: UMA PROPOSTA METODOLÓGICA
REGIONAL PARA O ESTUDO DO CALCULO DIFERENCIAL E INTEGRAL EM
SALA DE AULA.
Autor: César Machado de Freitas. Orientadora: Marilaine de Fraga
Sant' Ana. ULBRA - 2007
O trabalho apresenta uma investigação se acadêmicos da disciplina de
Cálculo Diferencial e Integral, a partir da modelagem matemática, podem
desenvolver estudos relacionados a problemas de sua região, objetivando
apresentar a modelagem matemática no processo ensino-aprendizagem como uma
estratégia delineadora de caráter interdisciplinar.
313
Neste contexto os alunos tiveram uma participação mais ativa no processo
ensino-aprendizagem saindo da posição de meros ouvinte
M78. EXPLORAR E INVESTIGAR PARA APRENDER MATEMÁTICA POR MEIO
DA MODELAGEM MATEMÁTICA.
Autor: William Kfouri. Orientador: Ubiratan
D’Ambrosio. PUC-SP-2008.
Trata-se de uma investigação a respeito da Modelagem Matemática como
uma alternativa viável para o ensino e aprendizagem de Matemática na Educação
Básica, sugerindo-a como outra possibilidade para abordar os conteúdos dessa
disciplina. Apresenta alguns caminhos que a Modelagem pode proporcionar para
fazer Matemática na sala de aula, de modo diferente e atraente para seus alunos.
M79. CONTRIBUIÇÕES DA TEORIA DA APRENDIZAGEM SIGNIFICATIVA E DA
MODELAGEM MATEMÁTICA PARA O ESTUDO DE FUNÇÕES.
Autora: Cleci
Fátima Laronka. Orientador: Oswaldo Alonso Rays. UNIFRA - 2008 – (mestrado
profissional).
O trabalho apresenta os resultados de pesquisa realizada com os acadêmicos
do primeiro período do Curso Superior de Tecnologia em Gerência de Obras da
Universidade Federal Tecnológica do Paraná – UTFPR, Campus de Pato Branco –
PR. O foco principal da investigação foi a análise das possibilidades de aquisição de
conceitos básicos sobre Função, por meio da Modelagem Matemática, sob a ótica
da Teoria da Aprendizagem Significativa proposta por Ausubel. Os resultados da
investigação demonstraram que a integração de atividades matemáticas específicas
com a realidade do aluno contribui para a aprendizagem significativa dos conceitos
básicos de Função, em razão de o processo metodológico empregado ter oferecido
aos alunos oportunidade de trabalhar com situações reais e de seu interesse
M80. MODELAGEM MATEMÁTICA E TECNOLOGIAS DE INFORMAÇÃO E
COMUNICAÇÃO: O USO QUE OS ALUNOS FAZEM DO COMPUTADOR EM
ATIVIDADES DE MODELAGEM MATEMÁTICA.
Autor: Fábio Vieira dos Santos
Orientadora: Lourdes Maria Werle de Almeida. UEL – 2008.
O banco de teses da Capes não apresenta resumo.
314
M81. MODELAGEM MATEMÁTICA E SEMIÓTICA: ALGUMAS RELAÇÕES.
Autora: Karina Alessandra Pessôa da Silva. Orientadora: Lourdes Maria Werle de
Almeida. UEL – 2008.
O banco de teses da Capes não apresenta resumo.
M82. LIVROS DIDÁTICOS E MODELAGEM MATEMÁTICA: UMA
CARACTERIZAÇÃO DA TRASNPOSIÇÃO DIDÁTICA DO CONTEÚDO DE
INTEGRAL NESTES AMBIENTES.
Autora: Kassiana Schmidt Surjus Cirilo.
Orientadora: Lourdes Maria Werle de Almeida. UEL – 2008.
O banco de teses da Capes não apresenta resumo.
M83. MODELAGEM MATEMÁTICA NO ENSINO A DISTÂNCIA: POSSIBLIDADES
DOS PROCESSOS E MÉTODO.
Autora: Selma Santos. Orientadora: Maria Salett
Biembengut. FURB – 2009.
O banco de teses da Capes não apresenta resumo.
TESES DE DOUTORADO
D1. MODELAGEM MATEMÁTICA: AÇÕES E INTERAÇÕES NO PROCESSO DE
ENSINO APRENDIZAGEM.
Autor: Dionísio Burak. Orientadora: Márcia Regina F. de
Brito. UNICAMP – 1992.
Nessa tese são discutidos alguns aspectos do ensino de Matemática, e é
proposta, através do Método da Modelagem Matemática, uma alternativa para o
ensino dessa disciplina no 1º e 2º graus.
D2. QUALIDADE NO ENSINO DE MATEMÁTICA NA ENGENHARIA: UMA
PROPOSTA METODOLÓGICA E CURRICULAR.
Autora: Maria Salett Biembengut.
Orientador: Edson Pacheco Paladini. UFSC – 1997.
No trabalho é feita uma análise sobre Gestão da Qualidade, Modelagem
Matemática, História do Ensino de Matemática nas Engenharias do Brasil; Currículo
vigente e proposto um plano para implantação e gerenciamento de qualidade para o
315
ensino em geral e Cursos de Engenharia além de método de ensino-aprendizagem e
programa alternativo de matemática para um Curso de Engenharia.
D3
.
EDUCAÇÃO MATEMÁTICA E AMBIENTAL: UM CONTEXTO DE MUDANÇA.
Autor: Ademir Donizeti Caldeira. Orientador: João Frederico da Costa Azevedo
Meyer. UNICAMP – 1998.
O trabalho ainda que utilize a Modelagem Matemática e se apóie em suas
relações interdisciplinares, situa-se no âmbito da Educação Matemática, com ênfase
em aspectos da Educação Ambiental. No que se refere à parte prática, o trabalho
apresenta uma proposta metodológica no sentido da Modelagem Matemática.
D4
.
MODELAGEM MATEMÁTICA: CONCEPÇÕES E EXPERIÊNCIAS DE
FUTUROS PROFESSORES.
Autor: Jonei Cerqueira Barbosa. Orientador: Marcelo
de Carvalho Borba. UNESP – 2001.
Na pesquisa são investigadas as concepções de futuros professores de
Matemática em relação à Modelagem, quando têm contato com ela, tendo em conta
suas experiências matemáticas e suas próprias concepções de Matemática e
ensino. As justificativas sustentam-se na possibilidade de gerar subsídios para
discutir os processos de formação de professores em Modelagem.
D5.
CÁLCULO, TECNOLOGIAS E MODELAGEM MATEMÁTICA: AS
DISCUSSÕES DOS ALUNOS.
Autor:
Jussara de Loiola Araújo. Orientador: Marcelo
de Carvalho Borba. UNESP – 2002.
A pesquisa investiga as discussões que ocorrem entre alunos de Cálculo
Diferencial e Integral I quando estão desenvolvendo projetos de Modelagem
Matemática em ambientes computacionais. É apontado o ambiente de ensino e
aprendizagem de Cálculo, no qual a Modelagem Matemática e as Tecnologias
Informáticas estão presentes como fértil em possibilidades para a constituição de
cenários para investigação que abordem as questões levantadas pela Educação
Matemática Crítica.
316
D6.
UMA PROPOSTA CURRICULAR DE MATEMÁTICA PARA OS CURSOS DE
ENGENHARIA UTILIZANDO MODELAGEM MATEMÁTICA E INFORMÁTICA.
Autora: Regina Helena de Oliveira Lino Franchi. Orientador: Ubiratan D’Ambrosio.
UNESP – 2002.
A autora investiga aspectos relativos ao currículo de Matemática para cursos
de Engenharia. Busca identificar as competências desejáveis ao profissional de
Engenharia da atualidade e as possibilidades de construção de currículo de
Matemática para estes cursos que contribuam para o desenvolvimento destas
competências. Apresenta uma proposta curricular de Matemática para cursos de
Engenharia na qual a Modelagem Matemática e a Informática são indicadas para o
trabalho integrado de objetivos, métodos e conteúdos, componentes do currículo.
D7. O TRATAMENTO DE QUESTÕES AMBIENTAIS ATRAVÉS DA MODELAGEM
MATEMÁTICA: UM TRABALHO COM ALUNOS DO ENSINO FUNDAMENTAL E
MÉDIO.
Autora: Denise Helena Lombardo Ferreira. Orientador: Antonio Carlos
Carrera de Souza. UNESP – 2003.
A pesquisa buscar compreender como ocorre a participação dos alunos, e
quais elementos sociais e pedagógicos tornam-se presentes ao se abordar questões
ambientais, na perspectiva do ensino-aprendizagem da Modelagem Matemática.
D8. EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA E EDUCAÇÃO MATEMÁTICA: CONTRIBUIÇÕES
MÚTUAS NO CONTEXTO TEÓRICO-METODOLÓGICO.
Autora: Elisa Flemming
Luz. Orientador: Oscar Ciro Lopéz. UFSC – 2003.
No trabalho é proposta a utilização das tendências da Educação Matemática
em um curso a distância para alunos de Licenciatura em Matemática, em especial, a
modelagem matemática, escolhida como ponto de partida para a construção de um
espaço virtual de discussões sobre o processo ensino-aprendizagem da Matemática.
317
D9. O AMBIENTE E A MODELAGEM MATEMÁTICA NO ENSINO DE CÁLCULO
NUMÉRICO.
Autor: Nilson Sergio Peres Stahl. Orientador: João Frederico da Costa
Azevedo Meyer. UNICAMP – 2003.
A pesquisa trata da utilização da Modelagem Matemática aplicada a
fenômenos ambientais como meio de transformação de atitudes docentes e
discentes no processo aprendizagem/ensino da disciplina de Cálculo Numérico.
D10.
A MODELAGEM MATEMÁTICA COMO INSTRUMENTO DE AÇÃO
POLÍTICA NA SALA DE AULA.
Autor: Otávio Roberto Jacobini. Orientadora: Maria
Lúcia L. Wodewotzky. UNESP – 2004.
A pesquisa busca analisar as possibilidades de crescimento político dos
estudantes, quando a modelagem matemática é adotada como estratégia de ensino-
aprendizagem. Conclui o estudo indicando que o processo de crescimento político
dos estudantes deve ser pensado como uma forma de alfabetização matemática,
estreitamente relacionada com o núcleo de uma literácea matemática voltada para
mudanças sociais.
D11.
ENSINO E APRENDIZAGEM DO MODELO DE POISSON: UMA
EXPERIÊNCIA COM MODELAGEM.
Autora: Maria Inez Rodrigues Miguel.
Orientador: Saddo Ag Almouloud. PUC/SP – 2005.
Na pesquisa é proposto estudar e analisar os instrumentos disponíveis para o
professor de Matemática ensinar Combinatória no Ensino Fundamental por processo
de Modelagem, bem como seus conhecimentos sobre o objeto matemático em jogo..
Com os dados obtidos a pesquisadora pode constatar dificuldades de estabelecer
um procedimento sistemático, justificar as respostas, não uso ou pouco uso de
representações e dificuldades para reconhecer na formação dos agrupamentos se a
ordem é relevante ou não. Foram feitas algumas considerações sobre a pesquisa
desenvolvida e sugestões para pesquisas futuras.
318
D12
.
A EDUCAÇÃO ESTATÍSTICA: UMA INVESTIGAÇÃO ACERCA DOS
ASPECTOS RELEVANTES À DIDÁTICA DA ESTATÍSTICA EM CURSOS DE
GRADUAÇÃO.
Autor: Celso Ribeiro Campos.
Orientadora: Maria Lucia Lorenzetti
Wodewotzki. UNESP – Rio Claro - 2007.
O trabalho tem como objetivo o estudo teórico sobre os fundamentos da
didática da Educação Estatística e sua integração com a Educação Crítica e com a
Modelagem Matemática e aplicação dessa integração no microcosmo da sala de
aula, com o desenvolvimento e a execução de projetos pedagógicos voltados para
esse fim. A Modelagem Matemática e o trabalho com projetos servem como
estratégia pedagógica utilizada para conceber os projetos de ensino que buscam
desenvolver essas capacidades. A Educação Crítica aparece nos projetos com a
problematização do ensino, o trabalho com dados reais, contextualizados, o estímulo
ao debate e ao diálogo, a desierarquização e a democratização da sala de aula, o
incentivo à capacidade crítica, a valorização do conhecimento reflexivo e a
preparação do estudante para interpretar o mundo, praticar o discurso da
responsabilidade social e a linguagem crítica, incentivando a liberdade individual, a
ética e a justiça social. Conjugando essas idéias, emerge a concepção de Educação
Estatística Crítica, que se mostra presente nos projetos apresentados.
D13. MODELAGEM MATEMÁTICA COM SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL NA
APRENDIZAGEM DE FUNÇÃO.
Autor: Ross Alves do Nascimento. Orientadora:
Veronica Gitirana Gomes Ferreira. UFPE – 2007.
O trabalho apresenta uma investigação sobre a utilização de diferentes
registros sem atividades de Modelagem Matemática. O estudo está fundamentado
na teoria dos Registros de Representação Semiótica de Raymond Duval e na
Modelagem Matemática como alternativa pedagógica. A investigação tem como
objetivo verificar se os diferentes registros associados a um objeto matemático
tornam-se presentes em atividades de Modelagem Matemática bem como se estas
atividades possibilitam o tratamento, a conversão e a coordenação entre os
registros. A partir da análise dos registros dos alunos, infere-se que a Modelagem
Matemática torna presente a utilização de diferentes registros bem como possibilita
o tratamento, a conversão e a coordenação entre eles. A análise revela que esta
319
coordenação, por sua vez, contribui para a compreensão dos objetos matemáticos
discutidos bem como da situação-problema investigada.
D14. ABORDAGEM GEOMÉTRICA: POSSIBILIDADES PARA O ENSINO E
APRENDIZAGEM DE INTRODUÇÃO ÀS EQUAÇÕES DIFERENCIAIS
ORDINÁRIAS.
Autora: Sueli Liberatti Javaroni. Orientadores: João Frederico da
Costa Azevedo Meyer e Marcelo de Carvalho Borba. UNESP/Rio Claro – 2007.
Essa pesquisa tem por objetivo analisar as possibilidades de ensino e
aprendizagem de introdução às equações diferenciais ordinárias a partir da
abordagem qualitativa de alguns modelos matemáticos auxiliada pelas tecnologias
de informação e comunicação. Três duplas e um trio de estudantes de Matemática
participaram voluntariamente do estudo. Foi realizado um curso de extensão
intitulado “Modelagem e Métodos Computacionais em Equações Diferenciais
Ordinárias”, onde esses alunos foram levados a investigar os modelos de objeto em
queda, de crescimento populacional de Malthus, de crescimento populacional de
Verhulst e da lei de resfriamento, utilizando a planilha eletrônica Excel e os
softwares Winplot e Maple. Os dados foram coletados através dos registros
elaborados pelo software Camtasia, em cada computador utilizado pelos alunos, no
decorrer das aulas deste curso. Após a análise geral dos videoclipes gerados, foram
selecionados alguns episódios que oferecem possíveis caminhos para responder a
pergunta de pesquisa. Da análise desses episódios emergem os temas: processo de
visualização em atividades investigativas auxiliadas pelas mídias informáticas,
abordagens algébrica e geométrica com as mídias informáticas e o conhecimento
como rede de significados. A interação entre os alunos e as mídias utilizadas, em
particular os softwares utilizados, propiciou novas possibilidades para a abordagem
qualitativa dos modelos estudados, levando assim a sugerir a necessidade de
repensar o ensino das equações diferenciais ordinárias enfatizando o aspecto
geométrico de modelos matemáticos além do aspecto algébrico.
D15.
EDUCAÇÃO MATEMÁTICA ONLINE: A ELABORAÇÃO DE PROJETOS DE
MODELAGEM.
Autora: Ana Paula Malheiros. Orientador: Marcelo de Carvalho
Borba. UNESP-2008.
A pesquisa, que teve como pergunta diretriz “Como ocorre a elaboração de
projetos de Modelagem ao longo de um curso, realizado totalmente a distância, em
320
um ambiente virtual de aprendizagem?” investigou a elaboração de projetos de
Modelagem por professores de Matemática ao longo do curso de extensão
universitária “Tendências em Educação Matemática: ênfase em Modelagem
Matemática”, realizado totalmente a distância por meio de um ambiente virtual de
aprendizagem, o TIDIA-Ae.. A análise dos resultados levou a inferir que, no contexto
deste estudo, a colaboração ocorreu mediante o diálogo e a interação,
proporcionados por diferentes mídias ao longo de toda elaboração dos projetos de
Modelagem e que coletivos de seres-humanos-com-mídias promoveram a
inteligência coletiva.
D16.
A MATEMÁTICA NO PROJETO CIÊNCIA NA ESCOLA: A BUSCA DA
AUTONOMIA DOS ALUNOS.
Autor: Claudinei de Camargo Santana. Orientadora:
Afira Vianna Ripper. UNICAMP-SP–2008.
O trabalho foi desenvolvido em uma escola pertencente à rede pública do
ensino fundamental, no período compreendido entre 1997 e 2004, os trabalhos
foram mediados pelo grupo de professores e alunos em ação colaborativa,
fundamentado nos princípios pedagógicos do "Projeto Ciência na Escola". As ações
ocorreram, em dois momentos norteadores, que marcaram significativamente a
prática de sala de aula. A pesquisa qualitativa, em seu desenvolvimento quanto ao
trabalho de campo, foi caracterizada como pesquisa-ação, desenvolvida junto aos
alunos e professores, utilizando os procedimentos da Metodologia da Pesquisa
Científica, segundo a reelaboração desenvolvida pelo grupo colaborativo de
professores A produção matemática dos alunos foi baseada na Modelagem
Matemática via Programação Dinâmica, com o propósito da melhoria do fazer
pedagógico. Os resultados demonstram a possibilidade de se constituir um grupo de
professores pesquisadores e alunos também pesquisadores na escola pública,
propiciando a produção de conhecimento por parte dos alunos e a produção de
conhecimentos teóricos pedagógicos por parte do grupo de professores, que
contribuíram para a construção da autonomia de ambos.
321
ANEXO II
DECRETO Nº 5.773, DE 9 DE MAIO DE 2006
Dispõe sobre o exercício das funções de regulação, supervisão e avaliação de
instituições de educação superior e cursos superiores de graduação e
seqüenciais no sistema federal de ensino.
(...) Do Reconhecimento e da Renovação de Reconhecimento de Cursos Superiores
de Tecnologia
Art. 42. O reconhecimento e a renovação de reconhecimento de cursos superiores
de tecnologia terão por base catálogo de denominações de cursos publicado pela
Secretaria de Educação Profissional e Tecnológica.
Art. 43. A inclusão no catálogo de denominação de curso superior de tecnologia com
o respectivo perfil profissional dar-se-á pela Secretaria de Educação Profissional e
Tecnológica, de ofício ou a requerimento da instituição.
§ 1º O pedido será instruído com os elementos que demonstrem a consistência da
área técnica definida, de acordo com as diretrizes curriculares nacionais.
§ 2º O CNE, mediante proposta fundamentada da Secretaria de Educação
Profissional e Tecnológica, deliberará sobre a exclusão de denominação de curso do
catálogo.
Art. 44. O Secretário, nos processos de reconhecimento e renovação de
reconhecimento de cursos superiores de tecnologia, poderá, em cumprimento das
normas gerais da educação nacional:
I - deferir o pedido, com base no catálogo de denominações de cursos publicado
pela Secretaria de Educação Profissional e Tecnológica;
322
II - deferir o pedido, determinando a inclusão da denominação do curso no catálogo;
III - deferir o pedido, mantido o caráter experimental do curso;
IV - deferir o pedido exclusivamente para fins de registro de diploma, vedada a
admissão de novos alunos; ou
V - indeferir o pedido, motivadamente.
Parágrafo único. Aplicam-se ao reconhecimento e à renovação de reconhecimento
de cursos superiores de tecnologia as disposições previstas nas Subseções II e III.
(...)
(...) Das disposições transitórias
Art. 71. O catálogo de cursos superiores de tecnologia será publicado no prazo de
noventa dias.
§ 1º Os pedidos de autorização, reconhecimento e renovação de reconhecimento
dos cursos superiores de tecnologia em tramitação deverão adequar-se aos termos
deste Decreto, no prazo de sessenta dias, contados da publicação do catálogo.
§ 2º As instituições de educação superior que ofereçam cursos superiores de
tecnologia poderão, após a publicação deste Decreto, adaptar as denominações de
seus cursos ao catálogo de que trata o art. 42. (...)
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