Omet navegació

Igualtat i desigualtat

Sabers

  1. Expressions que contenen quantitats indeterminades en contextos matemàtics o de la vida quotidiana. Valor numèric d'aquestes expressions.
  2. Transformació d'expressions simbòliques.
    #NUM.SO
  3. Condicions que expressen igualtats on hi ha alguna quantitat desconeguda que es vol trobar, emprant paraules o símbols matemàtics.
  4. Concepte d'equació, d'incògnita i de solució.
    #ALG.VA
  5. Resolució d'equacions senzilles per tempteig a fi de descobrir la relació amb les operacions inverses.
    #NUM.SO
  6. Transformació de les equacions en equivalents com a procediment de resolució.
  7. Comprovació de solucions.
  8. Traducció d'enunciats de problemes a una equació senzilla, resolució i comprovació en el context del problema.
    [ESS]

Descripció i orientacions

Reflexions generals

La potència del llenguatge simbòlic i dels mètodes algebraics en la matematització de situacions i en la resolució de problemes ens convida a tractar amb una cura especial la introducció de l’àlgebra en l’escola secundària evitant la simple reducció a procediments mecànics i posant especial atenció a les idees de fons, al sentit dels símbols, de les expressions i de les regles de transformació. No hauríem de perdre oportunitats per treballar a fons entorn de les idees i procediments algebraics abans de la seva mecanització. En el text «Orientacions pràctiques per a la millora de la geometria» (Quaderns d’Avaluació núm. 31) s’indica el següent (Aubanell, 2015):

L’enorme potència dels mètodes algebraics ofereix una eina valuosíssima per a la resolució de problemes, però en el camp de l’educació matemàtica cal reconèixer que sovint pot tapar aspectes significatius de la situació que es tracta i no deixar prou espai per posar en joc altres tipus de raonament matemàtic, potser menys formals, però més intuïtius. És important capacitar l’alumne en el maneig simbòlic, ja que les tècniques algebraiques li oferiran moltes possibilitats de treball matemàtic, tant a l’ESO com en els possibles estudis postobligatoris i, fins i tot, en determinades situacions quotidianes. Tanmateix, s’hauria de procurar que, en la mesura del possible, l’alumne no perdés «el sentit dels símbols i de les expressions algebraiques», una idea molt suggeridora del professor Abraham Arcavi.

En l’ensenyament de l’àlgebra cal posar molta atenció a evitar substituir el pensament matemàtic per la mera aplicació de regles que acaben perdent el sentit i projectant la falsa idea que fer matemàtiques consisteix només a aplicar unes receptes memoritzades. Aquesta percepció a vegades provoca que, en la resolució de problemes que vagin més enllà dels simples exercicis, alguns estudiants deixin d’emprar les seves habilitats de pensament lògic tot cercant l’ús de procediments mecànics que no existeixen o que compliquen el procediment. Vegeu l’apartat «Learning without Thought» del capítol 2 del llibre de Jo Boaler What’s Math Got to Do with it? (Boaler, 2015).

Comentaris sobre les connexions

Com a criteri general, és important aprofitar tota oportunitat per connectar sabers, ja que l’establiment de connexions internes facilita presentar la matemàtica com un tot coherent. Per tant, benvingudes totes les connexions que cada docent estableixi. Tot i així, se n’han destacat tres que semblen naturals:

  • Les dels sabers #1.ALG.ID.B i #1.ALG.ID.E amb #1.NUM.SO, ja que busquen fonamentar aspectes algebraics en el sentit de les operacions aritmètiques.
  • La del saber #1.ALG.ID.D amb #1.ALG.VA que, en introduir la idea d’incògnita, necessàriament ha de vincular-se amb el bloc Variable dins del propi sentit algebraic.

Comentaris sobre els sabers essencials i d’ampliació

Tots els sabers del bloc són fonamentals en el sentit literal, ja que posen els fonaments del llenguatge algebraic, i per això no se n’assenyala cap com a ampliació. Tanmateix, es destaca el saber #1.ALG.ID.H com a essencial pel que té de síntesi de tots els sabers anteriors i de relació amb contextos senzills.

Expressions que contenen quantitats indeterminades en contextos matemàtics o de la vida quotidiana. Valor numèric d'aquestes expressions.

Transformació d'expressions simbòliques.

Condicions que expressen igualtats on hi ha alguna quantitat desconeguda que es vol trobar, emprant paraules o símbols matemàtics.

Concepte d'equació, d'incògnita i de solució.

Resolució d'equacions senzilles per tempteig a fi de descobrir la relació amb les operacions inverses.

Transformació de les equacions en equivalents com a procediment de resolució.

Comprovació de solucions.

Traducció d'enunciats de problemes a una equació senzilla, resolució i comprovació en el context del problema.

Observacions sobre alguns sabers d’aquest bloc

Sabers

Pel que fa al saber #1.ALG.ID.A, convé posar atenció en el camí que segueix l’alumnat per anar familiaritzant-se amb les expressions algebraiques, que contenen quantitats indeterminades. En l’aprenentatge de qualsevol llenguatge, allò que per a la persona habituada és senzill pot ser molt complicat per a la persona que s’hi està iniciant. Passa el mateix en l’aproximació al llenguatge algebraic: allò que pot semblar un pas trivial pot ser un salt difícil per a l’alumnat no habituat. Convé dedicar-hi temps per tal que l’aprenentatge resulti significatiu i sòlid, més enllà de simples mecàniques. Tenir cura d’aquests primers passos en l’àlgebra evitarà bloquejos i facilitarà aprenentatges posteriors, per exemple, en la traducció d’enunciats de problemes. Serà interessant fer la traducció de petites frases a expressions simbòliques i també a l‘inrevés: donada una expressió simbòlica senzilla, inventar una petita «història» que correspongui a l’expressió. El càlcul del valor numèric d’aquestes expressions per a uns valors concrets de les indeterminades va més enllà d’un simple exercici de substitució, ja que transmet la idea que una expressió algebraica és un patró, si es vol un petit model matemàtic, que correspon a infinites expressions aritmètiques.

El saber #1.ALG.ID.B es refereix a transformacions elementals com sumar i restar termes semblants o desfer parèntesis aplicant la propietat distributiva en casos senzills. Serà útil basar-se en els procediments de transformació d’expressions numèriques ( #1.NUM.SO.A) i cercar el suport de petites situacions contextualitzades que donin sentit a les expressions simbòliques i permetin il·lustrar el significat de les transformacions que s’hi fan.

El saber #1.ALG.ID.C fa un pas més tot referint-se a expressions (amb paraules o amb símbols) que incorporen una condició d’igualtat i que proposen cercar el valor que ha de tenir la quantitat desconeguda per tal que es compleixi aquesta condició. Representa l’inici de la idea d’equació que queda formalitzada en el saber #1.ALG.ID.D. En aquest context la indeterminada ja representa una quantitat que es vol calcular i que anomenem «incògnita» ( #1.ALG.VA.B).

El treball entorn del saber #1.ALG.ID.E s’hauria de fer amb equacions molt senzilles (ax=b, ax+b=c…), emprant diversos símbols per a la incògnita, no necessàriament sempre la x. El mot «tempteig» és una invitació a l’exploració que, portada a terme per l’alumnat a partir de l’ús amb sentit de les operacions aritmètiques ( #1.NUM.SO.B), a poc a poc anirà fent possible la descoberta de regularitats que es posaran en comú. Així s’establiran, amb sentit, peces conceptuals bàsiques en la resolució d’equacions que després s’aplicaran per tal de treballar el saber #1.ALG.ID.F, un treball que convé fer amb calma, mesurant curosament els salts de dificultat, des de la idea que s’estan posant els fonaments d’una eina algebraica potentíssima que ha de tenir significat i que no s’ha de convertir prematurament en un conjunt de regles de manipulació formal. La comprovació de solucions, el saber #1.ALG.ID.G, és un pas natural per concloure els processos de resolució tant pel fet de subratllar l’objectiu de tot el procés com perquè, per a l’alumnat, és un mecanisme d’autoregulació.

El saber #1.ALG.ID.H és un saber essencial perquè dona joc als sabers anteriors i els posa al servei de l’exploració de situacions contextualitzades a través de la resolució de petits problemes que caldrà que l’alumnat pugui treballar amb calma, comentant-ne els passos, compartint idees, valorant estratègies… S’haurà d’atendre la interpretació de l’enunciat, la seva traducció a una expressió algebraica de la condició que aquest exposa (una expressió que actua com a model matemàtic de la situació plantejada), la mateixa resolució de l’equació, la comprovació del resultat i la valoració de la plausibilitat d’aquest resultat en el context del problema. Per a aquest treball seria bo proposar problemes amb enunciats que posin en marxa l’interès; que permetin abordatges diversos i, per tant, convidin al diàleg; que en la resolució de l’equació no s’oblidi el sentit dels símbols; que fugin de l’aplicació de receptes, i que no perdin de vista el context.

En relació amb el saber #1.ALG.ID.H, cal tenir en compte el tema dels contextos. Puig Adam, en el seu decàleg (1960), diu: No oblidar l’origen concret de les matemàtiques i els processos històrics de la seva evolució. Uns anys abans, Lobachevski (1792-1856) havia afirmat: No hi ha cap branca de les matemàtiques, per abstracta que sigui, que no es pugui aplicar algun dia a l’estudi dels fenòmens del món real. Totes dues cites, des de punts de vista ben diferents, apel·len a la relació entre les matemàtiques i els diferents contextos.

Rellevància i tipologia dels contextos

En l’ensenyament de les matemàtiques, les característiques de les activitats d’aprenentatge són un punt clau. Si aquestes activitats tenen com a objectiu la construcció de sabers matemàtics de naturalesa abstracta, cal partir de concrecions d’aquests sabers. D’altra banda, si el que es vol és mostrar les diferents utilitats de les matemàtiques i aplicar-les per resoldre problemes diversos, també cal concretar aquells contextos en què és possible i té sentit aplicar les matemàtiques del currículum. És precisament en l’aplicació de sabers a contextos diferents on es manifesta una part important de la competència matemàtica.

Per tant, en el procés d’aprenentatge matemàtic hi ha almenys dos moments en què els contextos són rellevants:

  1. En l’inici del procés, d’una banda per interessar a l’alumnat, creant reptes que vulgui intentar resoldre, i, de l’altra, per proporcionar-li un suport concret i significatiu per construir nou coneixement.
  2. En la part final del procés, per mostrar que les matemàtiques són útils per analitzar i resoldre situacions d’àmbits molt diversos i, al mateix temps, per consolidar i aplicar els aprenentatges duts a terme.

Per tal d’aportar orientacions sobre quins contextos poden ser els més adequats per introduir a les classes de matemàtiques, pensem que cal anar més enllà de les classificacions generals com els anomenats contextos quotidians o contextos reals, expressions que semblen incloure tot allò que no és directament matemàtic, ja que, si no precisem una mica, podria semblar que tot context no matemàtic pot ser adequat. Presentem, sense ànim d’exhaustivitat, una tipologia de contextos:

  • Context proper a l’alumne. Interessos, vivències i necessitats dels alumnes. Són aquelles situacions que interessen a l’alumnat perquè els afecten directament. S’inclouen aquí les situacions en què es reclama a l’alumne una participació directa i vivencial (teatralitzacions, jocs de rol...) i també les experimentacions a partir de materials manipulatius. Aquest context se situa, majoritàriament, en la part introductòria del procés d’aprenentatge.
  • Context quotidià. Entorn social, local, laboral i cultural proper a l’alumnat. Són situacions que es poden comprendre per la proximitat i, per aquest motiu, és important analitzar-les i conèixer-les emprant les matemàtiques. Són especialment adequades aquelles que, a més de socialment rellevants, s’han produït en un moment proper al del treball a classe (eleccions, fenòmens apareguts en mitjans de comunicació, actes culturals, esportius...).
  • Context històric. Molts dels sabers del currículum de l‘ESO es van crear fa molts segles per resoldre problemes que tenen sentit quan s’emmarquen en l’època en què es van desenvolupar. Utilitzar aquests problemes i les solucions originals pot servir per donar sentit als sabers involucrats, veure’n l’origen i també conèixer altres maneres de fer matemàtiques d’acord amb els coneixements del seu temps.
  • Context lúdic. Les recreacions matemàtiques, els reptes i els jocs són un context molt extens que es pot relacionar amb la majoria de sabers matemàtics. Tot i que podria entrar dins del context quotidià (jugar és una activitat humana rellevant i adequada per a l’adolescència), és molt ampli i permet dissenyar activitats de durada molt diversa. La idea de repte i l’interès intrínsec de moltes recreacions i jocs és un dels punts clau de la rellevància d’aquest context.
  • Context científic i tecnològic. Les relacions entre les diferents ciències experimentals, ciències de la salut i la tecnologia amb les matemàtiques són moltes i, per tant, els contextos científics poden ser apropiats tant per construir conceptes matemàtics i comparar-los amb els seus equivalents en altres ciències, com també per aplicar sabers matemàtics ja construïts. Cal tenir en compte que tant aquest context com els dos següents tenen relació amb altres matèries del currículum, per la qual cosa és adequat introduir-los d’acord amb el treball realitzat en les matèries relacionades.
  • Context social. Moltes problemàtiques de les ciències socials (geografia, història, economia...) i del món d’avui dia (desigualtats, guerres, pandèmies, canvi climàtic...) necessiten les matemàtiques per ser analitzades i, al mateix temps, ajuden a donar sentit a molts sabers, especialment el sentit estocàstic.
  • Context humanístic. L’art, la fotografia, la música, la literatura i la resta de disciplines dites humanístiques comparteixen totes elles relaci

Recursos i activitats

Recursos i activitats generals per al bloc de sabers

Hi ha un itinerari didàctic a l’ARC que encadena diverses activitats i permet cobrir força bé aquest bloc i, fins i tot, anar una mica més enllà. És un itinerari dissenyat per la professora Montserrat Gelis i format per 9 elements (propostes d’activitats/recursos).

Recursos i activitats per treballar sabers concrets

A continuació, es presenten algunes idees sobre recursos i activitats d’aprenentatge que poden contribuir a l’adquisició dels sabers d’aquest bloc.

A. Expressions que contenen quantitats indeterminades en contextos matemàtics o de la vida quotidiana. Valor numèric d'aquestes expressions.

Podem treballar el saber #1.ALG.ID.A fent traduccions, en un sentit i en l’altre, entre expressions amb paraules i amb símbols. Per exemple, «un nombre més 3», podrem escriure-ho com «n+3»; «2n-1» podrem descriure-ho com «el doble d’un nombre, menys 1». El pas entre expressions amb paraules que contenen quantitats indeterminades i expressions algebraiques senzilles es pot fer, doncs, en els dos sentits: de les paraules a l’expressió algebraica i de l’expressió algebraica a un petit relat. Es pot trobar un bonic exemple d’aquesta activitat i del càlcul del valor numèric d’expressions algebraiques en l’enllaç creat pel professor Sergi del Moral. També es pot treballar l’expressió en llenguatge simbòlic de relacions entre elements de figures geomètriques. Així, serà interessant construir una expressió algebraica per al perímetre o per a l’àrea de figures geomètriques senzilles en les quals alguna magnitud és desconeguda. Per exemple, expressar el perímetre i l’àrea de la següent figura que mostra un quadrat (de costat desconegut, major de 2 cm) del qual s’ha tret un altre quadrat de 2 cm de costat:

Font: elaboració pròpia

Expressions que contenen quantitats indeterminades en contextos matemàtics o de la vida quotidiana. Valor numèric d'aquestes expressions.

B. Transformació d'expressions simbòliques. #NUM.SO

Per treballar el saber #1.ALG.ID.B i subratllar la potència de les eines algebraiques, hi ha una activitat molt bonica que, amb el nom de «Penseu-vos un nombre», es descriu en el llibre Anima’t!, de Claudi Alsina, Anton Aubanell i Carme Burgués (Alsina et al., 2023, pàgines 199, 200 i 201). Es pot trobar en el següent enllaç. S’observa molt clarament com una expressió algebraica és un model de moltes expressions aritmètiques i com la transformació d’expressions algebraiques equival a la transformació de moltes expressions aritmètiques tot mostrant el valor de l’àlgebra com a «aritmètica generalitzada» i prenent consciència de la seva potència. Aquesta activitat acaba amb un símil encantador extret de l’obra El Petit Príncep d’Antoine de Saint-Exupéry que també s’esmenta entre els recursos per treballar el saber #1.ALG.VA.A.

Transformació d'expressions simbòliques.

Expressió de quantitats indeterminades.

C. Condicions que expressen igualtats on hi ha alguna quantitat desconeguda que es vol trobar, emprant paraules o símbols matemàtics.

Un recurs molt interessant per treballar el saber #1.ALG.ID.C és l’ús de dibuixos amb balances equilibrades per expressar igualtats de pesos entre els dos plats, dins dels quals hi ha objectes de pes desconegut que cal deduir. Aquesta activitat té l’avantatge d’expressar la igualtat des d’un punt de vista físic i d’identificar-la amb l’equilibri de pesos. Es tracta de condicions d’igualtat expressades de manera gràfica, sense paraules, que conviden a fer raonaments i establir petites estratègies que poden ser diferents per a cada alumne i que serà bo posar en comú. A vegades es poden «encadenar» balances com en l’exemple següent, en el qual voldríem calcular el pes d’una pera:

Font: elaboració pròpia

Aquest recurs té diversos nivells de dificultat i es podrà emprar també en cursos posteriors.

També es pot treballar el saber #1.ALG.ID.C convidant a expressar condicions d’igualtat en contextos geomètrics. Per exemple, en la figura que s’ha emprat en l’apartat dedicat al saber #1.ALG.ID.A, ens podem preguntar com podríem expressar que el seu perímetre és 20 cm. Hi ha algun valor de c que faci que el perímetre sigui 20 cm? O com podem expressar que la seva àrea és 12 cm2? Hi ha algun valor de c que faci que l’àrea sigui 12 cm2?

Aquestes mateixes activitats són una bona introducció als conceptes que posa en joc el saber #1.ALG.ID.D.

D. Concepte d'equació, d'incògnita i de solució. #ALG.VA

Veure saber #1.ALG.ID.C.

E. Resolució d'equacions senzilles per tempteig a fi de descobrir la relació amb les operacions inverses. #NUM.SO

Per treballar el saber #1.ALG.ID.E i, en concret, per iniciar la resolució d’equacions del tipus ax+b=c, hi ha un recurs gràfic molt interessant: les tires o franges d’equacions. Suposem que volem solucionar l’equació 5x+4=19. Podem fer-ne una interpretació gràfica de la següent manera:

Font: elaboració pròpia

Visualment, l’alumnat deduirà que la llargada de les 5 porcions x és 15 i, per tant, que la llargada de cada porció x serà 3. Si bé es poden emprar franges de cartró prepreparades, sembla molt més funcional, participatiu i generalitzable fer simplement dibuixos. Es pot trobar més informació a l’enllaç Engaging-math, que inclou dos vídeos molt interessants, el segon dels quals ja apunta una generalització.

F. Transformació de les equacions en equivalents com a procediment de resolució.

Fent un pas més, per treballar el saber #1.ALG.ID.F, en equacions en les quals la incògnita tan sols aparegui en un lloc, pot ser útil la tècnica anomenada cover-up, que consisteix a simplificar l’equació tot tapant-ne una part. Si cal, es pot iterar el procediment com es mostra en l’exemple següent:

Font: elaboració pròpia

En aquest enllaç es presenta un magnífic esquema visual del mètode traduït pel professor Manel Martínez a partir de l’original de Doug Neill. Així mateix, s’enllaça el guió d’una activitat que, amb el títol Núvols, pot ser molt útil per introduir l’alumnat en la tècnica de cover-up, redactat per Manel Martínez a partir de la proposta de Don Steward.

Es pot trobar més informació sobre aquest mètode a la web de PuntMat.

Es tracta d’un mètode útil també per a la resolució d’equacions més complexes (quadràtiques, racionals, irracionals…) amb una única aparició de la incògnita.

Cal subratllar que, en la pràctica productiva que es faci, és important que es mantingui el sentit de les transformacions que es van portant a terme tot observant la successiva aplicació, als dos membres de l’equació, de l’operació inversa necessària per eliminar un terme (es resta 7 a cada membre, es divideix entre 6 cada membre, se suma 4 a cada membre, es divideix entre 3 cada membre), evitant regles de «transposició de termes» que acaben essent automatismes buits de sentit matemàtic.

G. Comprovació de solucions.

La comprovació de solucions, saber #1.ALG.ID.G, ha de ser present tant en la pràctica productiva que es faci entorn del saber #1.ALG.ID.F com en la resolució de problemes contextualitzats que es proposin per treballar el saber #1.ALG.ID.H.

H. Traducció d'enunciats de problemes a una equació senzilla, resolució i comprovació en el context del problema. [ESS]

Per treballar el saber #1.ALG.ID.H, poden ser molt útils els petits problemes algebraics que es plantegen en la pàgina web de NRICH: Equations and Formulae - Short Problems. Es tracta d’una llista molt àmplia. Per a 1r d’ESO tan sols recomanem els primers, que porten l’indicatiu de dificultat d’una o dues estrelles. Som en una etapa introductòria i no cal córrer, ni fer molts problemes, ni fer-los difícils. Però sí que cal treballar-los amb calma, compartir idees, atendre la traducció de l’enunciat, l’estratègia de resolució i la correcció i plausibilitat de la solució, mantenint, al llarg de tot el procés, el sentit dels símbols i de les expressions algebraiques que s’emprin.

Cal recordar que el saber #1.ALG.ID.H és essencial, però que el recurs que s’acaba de descriure és només una proposta.

Creado con eXeLearning (Ventana nueva)