Omet navegació

Mesurament

Sabers

  1. Selecció i ús d’instruments (analògics o digitals) per mesurar de manera directa diferents magnituds de l’entorn.
  2. Presa de mesures de les magnituds pròpies del curs i de l’entorn proper de l’alumne.
  3. Esbós, representació a escala i afitament d’objectes a fi de calcular distàncies.
    #NUM.RP
  4. Distinció entre perímetres i àrees de regions planes.
  5. Deducció, interpretació i aplicació de diferents estratègies per obtenir longituds i àrees a través de material manipulatiu o aplicacions de geometria dinàmica.
    #ALG.PC
  6. Càlcul de superfícies de regions poligonals per descomposició en figures geomètriques d’àrea coneguda.
    [ESS]
    #ALG.PC
  7. Mesurament i deducció dels angles relacionats amb polígons.
    [ESS]
    #ALG.PC
  8. Descoberta de 𝜋 a través de la raó entre la longitud de la circumferència i el seu diàmetre.
    #ESP.FG
  9. Ús de representacions planes d’objectes generats per ortoedres per visualitzar i resoldre problemes d’àrees, entre d’altres.
  10. Relació entre les freqüències relatives i les probabilitats d’esdeveniments simples en experiments aleatoris a través de la regla de Laplace.
    #EST.PI
    #ALG.PC

Descripció i orientacions

Reflexions generals

L’activitat matemàtica sobre el sentit de la mesura a 1r d’ESO se centra en aquest conjunt de sabers. És important que l’alumnat visqui situacions de mesurament, ja siguin de mesura directa, a partir de l’elecció d’instruments de mesura o fent comparacions amb la unitat patró escollida; o de mesura indirecta, en què mitjançant l’obtenció d’unes determinades magnituds i aplicant les operacions adients entre elles, s’acaba obtenint la mesura desitjada. En aquestes situacions es treballaran indubtablement sabers que pertanyen als altres dos blocs, Magnitud i Estimació i relació, i és recomanable que sigui així. Mesurar implica comparar i, com a conseqüència, ordenar i reconèixer els diferents ordres de magnitud que es poden donar. A més a més, cal oferir a l’alumnat moltes experiències de mesurament de diferents magnituds per tal d’anar millorant les seves estimacions.

Durant la primària el càlcul de mesures directes ha estat fonamental, i en els darrers cursos han començat a aparèixer situacions de mesures indirectes: càlcul d’àrees de quadrats o perímetres de polígons a partir de la mesura dels seus costats. El pas de l’una a l’altra s’ha de cuidar, i és precisament a primer de secundària on tenim una oportunitat perquè les diferents expressions de càlcul de mesures que apareguin siguin una descoberta per a l’alumnat i no pas un conjunt de fórmules descontextualitzades.

Es recomana afavorir el treball en grups heterogenis d’unes tres persones, amb l’objectiu de promoure la conversa matemàtica, compartir conjectures i prendre decisions consensuades i fonamentades en el raonament. Tanmateix, cal dedicar estones al treball individual i educar l’alumnat a enfrontar-se als problemes per tal que aquests esdevinguin reptes personals i no limitadors d’aprenentatge.

Comentaris sobre les connexions

A l’hora de proposar activitats de representació a escala i fitament d’objectes s’establirà una connexió amb el bloc de sabers de raonament proporcional, pertanyents al sentit de numeració. Seran propostes lligades a l’elaboració de plànols, a la seva lectura o a l’ús d’eines digitals, com OpenStreetMap o Google Maps, per tal d’obtenir algunes distàncies, superfícies, etc.

 

Font: Elaboració pròpia

Comprendre l’escala com una raó de proporcionalitat i saber-la emprar correctament permetrà una bona lectura de mesures en mapes i la seva traducció a la realitat. És important evitar l’ús d’estratègies de càlcul o algorismes que no incorporin un raonament. Per això recomanem usar les taules de proporcionalitat que permetran veure en tot moment la relació d’equivalència existent entre dues magnituds. Si s’escau, es pot aprofitar per relacionar aquesta taula amb els resultats que s’obtenen aplicant «la regla de tres», amb l’equació de proporcionalitat o en el càlcul de percentatges quan es multiplica amb un tant per u. En aquestes situacions podem aprofitar per treballar amb eines tecnològiques com la calculadora i el full de càlcul. Cal insistir en aquestes situacions sobre representacions proporcionals (figures semblants) i buscar que l’alumnat mateix identifiqui quines magnituds es mantenen invariants (magnituds angulars) i quines es modifiquen i de quina manera. La consolidació d’aquests sabers, sempre presentats en context, seran el punt de partida de nous escenaris en cursos posteriors estretament lligats als sentits de mesura i espacial.

Tal com s’ha observat en la concreció de sabers, en el bloc de mesurament sorgeixen moltes connexions amb el sentit algebraic. La necessitat que el mateix alumnat trobi estratègies per al càlcul de mesures indirectes ja sigui mitjançant el material manipulatiu, les aplicacions de geometria dinàmica o la descomposició de figures, farà que disposi de diferents recursos per solucionar un mateix problema, alhora que enfortirà el seu coneixement i les relacions entre diferents parts de la matemàtica. En moltes d’aquestes situacions caldrà desenvolupar un pla per resoldre-les, i el raonament matemàtic serà fonamental per dur-lo a terme. Sovint caldrà descompondre els problemes en parts més petites com a estratègia de resolució. És per això que hi veiem una clara connexió amb el pensament computacional. Si tot aquest procés es duu a terme en petits grups s’aconseguirà, a més a més, que hi hagi una construcció de coneixement compartida, una exposició d’idees per part de l’alumnat dins de cada grup i, com a conseqüència, una millora en la comunicació matemàtica, així com la possibilitat que aquestes idees es vegin confrontades amb altres i, per tant, es posaran en joc el raonament i l’argumentació.

L’ús de programes de geometria dinàmica per al mesurament de longituds i superfícies, i altres com el full de càlcul o simuladors virtuals en activitats lligades amb la mesura de la incertesa, requeriran una introducció al seu maneig, i per tant, també es treballaran sabers propis del pensament computacional.

Precisament, en situacions de mesura de probabilitat d’esdeveniments simples en experiments aleatoris apareix una connexió directa amb el sentit estocàstic, concretament amb el sabers propis de predictibilitat i incertesa.

No és fàcil desvincular el sentit de la mesura del sentit espacial. La connexió natural entre l’un i l’altre fa que en la gran majoria de propostes trobem lligams entre els seus sabers. Tanmateix, d’entre tots els que pertanyen al grup de mesurament, hem volgut destacar la descoberta de \(\pi\)  com una raó entre magnituds d’elements propis de la circumferència i el cercle, com aquell que té una connexió més forta amb el sentit espacial, en particular, amb el conjunt de sabers propis de les formes geomètriques de dues i tres dimensions.

A part de les connexions internes comentades en aquest mateix apartat, no volem deixar d’esmentar les moltes connexions externes que s’esdevenen en situacions de mesurament:

  • Selecció i bon ús d’instruments de mesura, alguns dels quals relacionats amb les ciències experimentals o amb la tecnologia.
  • Creació i interpretació de plànols, mapes i figures a escala, relacionat amb el món del disseny, l’arquitectura i l’urbanisme.
  • Realització d’activitats de mesura directa contextualitzades en un entorn proper de l’alumnat.

Observacions sobre alguns sabers d’aquest bloc

Una dificultat habitual entre l’alumnat és la confusió entre àrea i perímetre. També es dona entre volum i àrea quan passem al treball amb objectes en 3D. Aquesta dificultat ja s’identifica en cursos anteriors, a la primària, i s’accentua quan es fan activitats de mesurament a partir de l’aplicació de fórmules. És molt important, però, no avançar l’ús d’expressions algebraiques fins que no quedi clara la distinció d’una magnitud i l’altra, i es coneguin diferents estratègies per obtenir-les. Per tal de treballar el raonament, pot ser interessant presentar activitats que, mantenint fixada una de les magnituds –el perímetre, per exemple–, es vagi variant l’altra, en aquest cas, l’àrea. I a l’inrevés. Contraposar o fer intervenir alhora les dues magnituds en una mateixa activitat permetrà diferenciar-les, a la vegada que formaran part de les deduccions i raonaments que faci l’alumnat.

La naturalesa del saber #1.MES.ME.J, tal com s’ha concebut, permetria incloure’l tant en el bloc Mesurament com en el d’Estimacions i relacions. Darrere de la seva redacció hi ha una intenció metodològica. Recomanem que l’alumnat arribi a emprar la regla de Laplace a partir de la seva descoberta i comprensió. Aquesta idea sorgirà com a conseqüència de l’experimentació, on l’evolució de les mateixes freqüències relatives permetran observar com tendeixen a la mesura de probabilitat d’un esdeveniment. D’aquesta manera, el saber #1.MES.ME.J preveu la regla de Laplace, que serà un instrument per fer mesuraments, i les freqüències relatives, que seran una estimació de la probabilitat.

Comentaris sobre els sabers essencials i d’ampliació

Una dificultat habitual entre l’alumnat és la confusió entre àrea i perímetre. També es dona entre volum i àrea quan passem al treball amb objectes en 3D. Aquesta dificultat ja s’identifica en cursos anteriors, a la primària, i s’accentua quan es fan activitats de mesurament a partir de l’aplicació de fórmules. És molt important, però, no avançar l’ús d’expressions algebraiques fins que no quedi clara la distinció d’una magnitud i l’altra, i es coneguin diferents estratègies per obtenir-les. Per tal de treballar el raonament, pot ser interessant presentar activitats que, mantenint fixada una de les magnituds –el perímetre, per exemple–, es vagi variant l’altra, en aquest cas, l’àrea. I a l’inrevés. Contraposar o fer intervenir alhora les dues magnituds en una mateixa activitat permetrà diferenciar-les, a la vegada que formaran part de les deduccions i raonaments que faci l’alumnat.

La naturalesa del saber #1.MES.ME.J, tal com s’ha concebut, permetria incloure’l tant en el bloc Mesurament com en el d’Estimacions i relacions. Darrere de la seva redacció hi ha una intenció metodològica. Recomanem que l’alumnat arribi a emprar la regla de Laplace a partir de la seva descoberta i comprensió. Aquesta idea sorgirà com a conseqüència de l’experimentació, on l’evolució de les mateixes freqüències relatives permetran observar com tendeixen a la mesura de probabilitat d’un esdeveniment. D’aquesta manera, el saber #1.MES.ME.J preveu la regla de Laplace, que serà un instrument per fer mesuraments, i les freqüències relatives, que seran una estimació de la probabilitat.

problemes d’àrees, entre d’altres.

Recursos i activitats

Recursos i activitats generals per al bloc de sabers

vídeoMAT-Plus

A l’espai web del CREAMAT podem trobar molts recursos i activitats productius per treballar tots els sentits, i en particular el de la mesura. D’entre tots, volem destacar la campanya del vídeoMAT-Plus amb vuit propostes que, a excepció de la primera i la sisena, se centren en la mesura. En totes elles es parteix d’una pregunta (repte) que fa referència a un context proper a l’alumnat. A partir d’aquí comencen petites investigacions d’on surten noves preguntes i, com a conseqüència, se succeeixen les investigacions. Tenim els ingredients necessaris per crear bones situacions d’aprenentatge. En aquest sentit volem destacar la proposta 7: Un mon més sostenible amb diferents activitats per treballar els objectius de desenvolupament sostenible (ODS). I és que des de les matemàtiques treballem per la millora de la vida al nostre planeta.

Laboratori de matemàtiques

Una altra campanya significativa del mateix CREAMAT és la del Laboratori de matemàtiques, on trobarem materials manipulatius o virtuals que seran protagonistes de moltes activitats, ja sigui com a suport per a l’aprenentatge, com a element d’estudi, com a instrument necessari per al desenvolupament de l’activitat, etc. És important fer notar que el material per si sol no aporta aprenentatge, cal afegir-hi una bona activitat i la seva gestió per aconseguir un bon recurs. Dins d’aquesta campanya trobarem moltes propostes de mesura, algunes de les quals les especificarem lligades al saber a tall d’exemple.

Proves Cangur

Una font de problemes interessants, molts dels quals relacionats amb el sentit de la mesura, la trobem a les Proves Cangur, elaborada per un grup de treball de la Societat Catalana de Matemàtiques. Es tracta d’un seguit d’activitats tipus test de resposta única. Les preguntes són de dificultat creixent i totes són un gran exemple del que anomenem repte. A tall d’exemple podem veure la prova de 1r d’ESO de l’any 2024, en què les preguntes 6, 7, 13, 15, 19 i 22 corresponen clarament al sentit de la mesura, concretament als sabers del bloc de mesurament.

Orientacions pràctiques...

Encara que ja s’hagi esmentat a les consideracions generals, val la pena tornar a recordar el document Orientacions pràctiques per a la millora de la geometria de l’ESO (Aubanell, 2015), en el qual trobem orientacions i molts exemples d’activitats per treballar el sentit de la mesura.

Volem destacar en aquest apartat l’oportunitat de fer bons projectes que neixin des de les matemàtiques i que incorporin altres àrees, per esdevenir fins i tot projectes de centre. En els dos projectes següents es treballen la majoria dels sabers corresponents a mesurament, a més d’altres propis del sentit de la mesura.

La mitad del cuadrado

El professor José Antonio Mora Sánchez és l’autor del projecte La mitad del cuadrado, portat als primers cursos de la secundària. És una proposta amb una gran connexió amb el disseny, l’art i la societat. La idea inicial és simple, ja que només cal dividir un quadrat en dues zones amb la mateixa àrea. La investigació i la seva documentació és àmplia i permet també treballar altres sabers de les matemàtiques. Aquest és un clar exemple d’activitat de llindar baix, sostre alt i parets amples.

Pots dutxar-te amb un poal d’aigua?

L’altre projecte, «Pots dutxar-te amb un poal d’aigua? Dona-li una segona oportunitat a l’aigua», té un fort component d’educació mediambiental, i és una bona oportunitat per treballar els objectius de desenvolupament sostenible (ODS) des de les matemàtiques. Va ser realitzat per l’alumnat de l’IES Mare Nostrum d’Alacant i coordinat pel professor Lluís Bonet. L’any 2023 va guanyar el Premi Maria Antònia Canals, convocat per les societats de professorat i mestres de matemàtiques de parla catalana: FEEMCAT, SCM, SEMCV-Al-Kwharizamï i SBM-Xeix, en la categoria de secundària. En aquest document trobem l’explicació detallada de l’activitat. L’organització i implicació de les diferents àrees curriculars en el projecte la trobem en aquesta presentació. Per difondre’l tenim la creació de dos vídeos:

 vídeoMAT2019 ¿Podrías ducharte con un cubo de agua?
Integrant Matemàtiques - IES Mare Nostrum. vídeoMAT2019 ¿Podrías ducharte con un cubo de agua?
Proyecto: Dale una segunda oportunidad al agua
Integrant Matemàtiques - IES Mare Nostrum. Proyecto: Dale una segunda oportunidad al agua

CASIO publica en el seu portal, en l’apartat de recursos didàctics, una adaptació i la fitxa de l’activitat per dur-la a terme a partir de 6è de primària.

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. Selecció i ús d’instruments (analògics o digitals) per mesurar de manera directa diferents magnituds de l’entorn.

Coneixement i ús del peu de rei

Amb el saber #1.MES.ME.A tenim l’oportunitat d’oferir a l’alumnat propostes ben connectades amb les àrees de tecnologia i ciències experimentals. Mesurar l’amplada d’objectes petits quotidians com poden ser la del tap d’un bolígraf o la del cordill de la sabata ens permetrà valorar quin instrument de mesura dels ja coneguts resultarà més adient per dur a terme la tasca, i alhora conèixer-ne de nous. Aquest exemple és idoni per presentar el peu de rei i aprendre com s’utilitza. La proposta Coneixement i ús del peu de rei d’Emilio Setién i Irene Mora, que trobem a l’ARC, permetrà conèixer i emprar correctament l’aparell de mesura. També és convenient portar a classe diferents aparells de mesura (cronòmetre, transportador d’angles, hodòmetre, cinta mètrica, cinta de costura, balança digital, provetes graduades, vasos de precipitats,…) i estudiar-ne l’ús. Si hi ha l’oportunitat, pot ser convenient visitar el taller de tecnologia i el laboratori de ciències per estudiar en quines situacions i per a quins atributs són idonis els diferents aparells de mesura que es poden trobar.

Gimcana de mesures

El professor Xavier Fernández Berges, del Grup Perímetre, proposa una Gimcana de mesures. S’encarrega als alumnes que demanin a casa objectes i aparells (nous i antics) amb els quals es pugui mesurar alguna cosa i que puguin portar a classe. Cada alumne explica als altres els diferents materials que han portat: el nom, per a què serveixen i com funcionen. I es munta una petita exposició a classe. Tot seguit es poden veure un conjunt de fotografies d’aparells de mesura.

 

 

 

Font: Elaboració pròpia

Es prepara tot un seguit de preguntes de mesuraments relacionades amb els objectes que han portat els alumnes, i per parelles es van fent les proves. En funció de la pregunta que rebi cada equip, caldrà que triïn l’aparell de mesura adient per dur a terme l’experimentació i obtenir el mesurament.

En algunes tauletes i mòbils funcionen aplicacions digitals de mesura. Si la normativa de centre ho permet, recomanem instal·lar-les i utilitzar-les principalment per a mesuraments de longitud i angles, i parlar sobre quins avantatges té el mesurament digital respecte del mesurament manual o mecànic.

B. Presa de mesures de les magnituds pròpies del curs i de l’entorn proper de l’alumne.

La mesura del nostre entorn quotidià

Una activitat que desenvolupa el saber #1.MES.ME.B és La mesura del nostre entorn quotidià, en què l’autor, Anton Aubanell, ens convida a practicar la mesura amb els objectes i els espais que ens envolten, des d’aquells més propers a l’alumnat quan es troba a classe: llapis, gomes, llibres, taules…, fins als que trobaria a casa seva, a les instal·lacions del centre, en un camp d’esports, un parc, etc. A partir dels objectes podem elaborar tot un seguit de preguntes que puguin ser abordades mitjançant mesures directes: Quines són les dimensions d’un bric de llet? Quin és el gruix d’un full de paper? Quant mesuren les línies del terra d’un camp de bàsquet?, etc. Tal com es comenta en la fitxa de l’activitat enllaçada, tots aquests possibles amidaments conviden a conjecturar, a establir la unitat adequada, a buscar l’instrument de mesura, a amidar amb cura, a fer els càlculs que calgui, a valorar la plausibilitat i precisió del resultat, a fer comprovacions (mirant etiquetes, submergint, consultant plànols, preguntant…), a contrastar el resultat amb la conjectura inicial…

Reading Scales

En la presa de mesures és molt important fer una bona lectura de la quantitat que ens marca l’aparell emprat. En el portal Transum trobem una proposta interessant, Reading Scales, per llegir aquestes quantitats d’acord amb les unitats i subunitats representades. Tot seguit en veiem tres exemples:

  

Transum. Reading Scales


La proposta consta de sis nivells de dificultat i es corregeixen automàticament. L’alumnat pot fer-la individualment o en parella.

C. Esbós, representació a escala i afitament d’objectes a fi de calcular distàncies. #NUM.RP

Playmobil

El coneixement i ús de representacions a escala ens permetrà anar treballant el saber #1.MES.ME.C. Podem portar diferents ninos de Playmobil i proposar que dedueixin a quina escala han estat construïts.

Ruraltoys
Playmobil. Ruraltoys

Mesurant l’alçada de cada nino i buscant l’alçada mitjana d’un adult es pot deduir a quina escala han estat fets.

Un cop arribat aquí, si els ninos venien acompanyats d’animals, es pot preguntar quina alçada haurien de tenir aquests per mantenir la proporció. Per exemple, una girafa, un elefant, un lleó, etc.

La investigació els portarà a veure que els humans han estat representats molt més grans que els animals.

 

Playmobil. Ruraltoys

El treball de mesurament i comparació entre les mides reals i les representades permetrà consolidar el concepte d’escala.

de Scale drawings a Maquetem Mataró

En la proposta Scale drawings de Transum tenim sis representacions a escala i una eina virtual de mesurament. A partir d’aquesta situació se li demana a l’alumnat informació sobre mesures reals, amb la qual cosa es treballarà el pas de la representació a la mida real a partir de l’escala. Els regles i els mesuradors d’angles es poden girar amb el cursor o ratolí, mantenint premuda la tecla Shift del teclat. La mateixa activitat els portarà a deduir que les longituds queden modificades a escala, però que els angles es mantenen invariants, situació clau per entendre què són figures semblants.

A partir d’aquí es pot proposar un projecte de tot el grup classe fent un esbós, la representació a escala i fitament d’una part del centre educatiu: els patis, la classe o tota una planta amb els seus passadissos. Aquest projecte requerirà una organització prèvia abans de començar els mesuraments: decidir quines mides tindrà la representació del plànol, a quina escala es representarà, el repartiment de petits grups en diferents espais per fer els mesuraments, etc. L’èxit final serà la conseqüència del treball coordinat col·lectiu, i després d’haver fet diverses revisions del procés que permetin anar validant els resultats i prenent decisions conjuntes en tot moment, sobretot a l’hora de resoldre dificultats o necessitats que puguin sortir. En una línia similar, però amb una dimensió més gran i col·laborant amb altres centres, hi ha propostes interessants com Maquetem Mataró del Grup Vilatzara, dirigida principalment a alumnat de 2n d’ESO, però adaptable a primer, en cas que ho creiem necessari.

D. Distinció entre perímetres i àrees de regions planes.

Perímetres i àrees a partir de pentòminos

Per anar assolint el saber #1.MES.ME.D calen situacions on es treballin conjuntament el perímetre i l’àrea. Una d’aquestes és la que ens ofereix el professor Roger Grau a l’Institut Baixamar, Perímetres i àrees a partir de pentòminos. L’activitat té un punt de partida ideal perquè tot l’alumnat pugui entrar fàcilment a fer investigacions, i es planteja de manera que tot el grup classe participa conjuntament en l’estudi. Primer cal analitzar quants pentòminos diferents hi ha i quin és el seu perímetre i superfície. Aquesta primera anàlisi pot determinar algunes conclusions. És important educar en la cerca de regularitats i propietats que es poden anar observant durant el procés. Tot seguit es demana investigar quins rectangles es poden construir amb una, dues, tres o més peces de pentòminos, i determinar-ne les dimensions. En l’enllaç es poden apreciar exemples d’argumentació i resolució fets per l’alumnat de 1r d’ESO.

Perimeter Possibilities

L’activitat Perimeter Possibilities de NRICH és de llindar baix i sostre alt; ideal perquè qualsevol alumne pugui enfrontar-s’hi. Es pot plantejar en pissarres verticals (Thinking Classrooms) fent grups de 3 persones. El problema parteix de dos rectangles d’àrea 24 cm2, donant-ne les dimensions i els corresponents perímetres. Aleshores, es demana quins altres rectangles es poden trobar d’àrea 24 cm2, i quins són els seus perímetres. La cerca de solucions ja permet trobar alguns patrons entre les dimensions i els perímetres. Els primers rectangles que s’obtindran seran de dimensions enteres, però podem estirar l’activitat, en cas que no surti de manera natural, demanant si es pot aconseguir un perímetre senar. Per a una bona gestió, en la mateixa activitat es formulen un seguit de noves preguntes/investigacions que permeten anar cap a la generalització. En la pàgina de la proposta tenim un parell de vídeos que l’expliquen i amb algunes respostes fetes per alumnes. L’activitat té un sostre tan alt que la podríem treballar perfectament en cursos superiors.

Tres activitats NRICH 

Si es vol consultar el funcionament de la metodologia Thinking Classrooms proposem consultar l’article que els professors Gregorio Morales Ordóñez i José Ignacio Úbeda García van elaborar per a la revista electrònica Entorno Abierto de la Sociedad Aragonesa «Pedro Sánchez Ciruelo» de Profesores de Matemáticas: Implementando Thinking Classrooms en Educación Secundaria.

Continuant amb propostes de NRICH que treballen aquest saber i que poden ser presentades en pissarres verticals, tenim Can they be equal?.

Can they be equal?
NRICH. Can they be equal?

En aquest cas partim de dos rectangles, el primer de perímetre 30 u i àrea 50 u2, i el segon de perímetre 24 u i àrea 20 u2. ¿Podem trobar un rectangle amb un costat de longitud 10 u, de manera que el valor del seu perímetre sigui igual al de la seva àrea? D’aquesta manera comença una investigació que té llarg recorregut. Aquestes situacions ens permeten fonamentar les nostres classes de matemàtiques en la resolució de problemes.

Amb l’activitat Fence it tenim fixat el perímetre i promou la investigació modificant-ne l’àrea. Si només disposem de 40 metres de tanca, quina és la superfície màxima de terreny rectangular que podem tancar? L’estudi evoluciona fent canvis en la disposició i la forma del terreny. Una nova oportunitat per treballar conjuntament perímetre i àrea en la resolució de problemes.

I finalment, una proposta en què canvia tant el perímetre com l’àrea: Through the Window.

Through the Window
NRICH. Through the Window

Es mostren els preus de diferents finestres i cal deduir com s’han obtingut tenint en compte la quantitat de vidre i de marc que tenen cadascuna. És imprescindible no donar eines algebraiques que permetin traduir aquest problema a un dels sistemes d’equacions lineals; tot el contrari. Sense donar més pistes, l’alumnat començarà a calcular els perímetres i àrees de cada finestra, assignant-hi el preu total corresponent. A partir d’aquí raonaran transformacions que els permetran arribar a deduir com s’han obtingut els preus. En la pàgina del problema tenim unes preguntes que serviran de bastides per iniciar-lo. L’ús d’aquestes bastides i quan cal presentar-les també és un art, ja que no ens hauríem d’avançar per tal de no limitar els raonaments del nostre alumnat.

El pas de les mesures directes, obtingudes mitjançant una unitat patró, a les mesures indirectes, calculades amb una operació matemàtica, requereix el seu temps perquè l’alumnat pugui arribar a deduir quines operacions són les adients. No és convenient presentar fórmules d’àrees o de perímetres que estiguin completament desconnectades d’una experimentació prèvia, del mesurament en si mateix, i que, per tant, pugui representar un escull en la seva comprensió. És per això que preferim optar per un procés graduat que ofereixi a l’alumnat recursos i estratègies diverses per mesurar, i, finalment, poder arribar a deduir unes expressions amb les quals fer mesuraments indirectes.

E. Deducció, interpretació i aplicació de diferents estratègies per obtenir longituds i àrees a través de material manipulatiu o aplicacions de geometria dinàmica. #ALG.PC

Ús de fil i paper vegetal quadriculat

Una primera experiència de càlcul de longituds i àrees per adquirir el saber #1.MES.ME.E és l’ús de fil i paper vegetal quadriculat, tal com es proposa en l’activitat Mesura de longituds i d’àrees amb fil i paper vegetal quadriculat del professor Anton Aubanell. Es proposa fer rectificacions d’un fil per estimar el càlcul de longituds i quadrant una zona per a l’estimació del seu càlcul d’àrees. Es poden imprimir diverses quadrícules de diferents mides: quadrats d’1 cm x 1 cm, 0,5 cm x 0,5 cm, etc., en paper acetat. Posant-los sobre la figura l’àrea de la qual haguem de calcular i comptant la quantitat de quadradets de superfície que té, s’obtindrà la mesura. El fet d’utilitzar-ne de diferents mides permetrà parlar de la precisió en el càlcul i alhora fer comparacions entre unitats de superfície. Pot ser convenient emprar el mateix mètode en diferents situacions, com en el càlcul de figures poligonals còncaves i convexes, i d’altres ben irregulars amb una frontera formada per una línia tancada corba. Tal com ja s’ha esmentat en les propostes del saber #1.MES.MA.D, la fotografia matemàtica és un bon recurs per mostrar totes aquestes idees. Fixeu-vos com ho va fer l’alumne Álvaro Huelves Sotelo de 6è de primària amb Superfície de la petjada = suma dels quadrats per al concurs de fotografia matemàtica d’ABEAM.

Superfície de la petjada = suma dels quadrats
Álvaro Huelves Sotelo. Fotografia matemàtica de l’ABEAM

Geoplans: Quadrats en un geoplà

Els geoplans també són un bon material manipulatiu amb què es pot treballar el càlcul d’àrees i longituds. En el concurs de resolució de problemes Fem Matemàtiques, de la FEEMCAT, en la primera fase es va proposar el següent problema: Quadrats en un geoplà. És convenient fer-lo en grup de tres alumnes, ja que les propostes del Fem Matemàtiques acostumen a ser problemes d’investigació en què caldrà ser sistemàtic, expressar els raonaments per escrit, fer conjectures, i on la conversa matemàtica és molt enriquidora; per tant, cal aprofitar aquest escenari per afavorir l’aprenentatge entre iguals. Si no es disposa de geoplans es poden utilitzar fulls amb tramat de punts o un geoplà en línia (Geoboard).

Geoboard
Geoboard

L’activitat proposa trobar tots els quadrats diferents que es poden construir en un geoplà de 5 x 5, com el de la imatge, i deduir quina és la seva àrea. En la resolució trobem que els quadrats amb costats paral·lels a l’eix horitzontal i vertical surten fàcilment, i d’aquí les àrees corresponents a quadrats perfectes: 1, 4, 9, 16 i 25. Però podem obtenir un quadrat d’àrea 2 u2? I 3 u2? I altres disposicions de quadrats en aquest geoplà?

Font: Elaboració pròpia

En el càlcul de la seva àrea, si no ens avancem a donar instruccions, podrem observar diferents raonaments. N’exposem un parell:

  • La descomposició en un quadrat d’àrea 1 u2 i quatre triangles rectangles que dos a dos formen rectangles d’àrea 2 u2. Per tant, un total de 5 u2.

     

    Font: Elaboració pròpia

  • Emmarcar la figura en un quadrat de costat 3, i per tant àrea 9 u2, i tot seguit es treuen quatre triangles rectangles iguals, que dos a dos formen rectangles d’àrea 2 u2. Així doncs, 9 - 4 = 5 u2
Font: Elaboració pròpia

Àrea paral·lelogram

La professora Sílvia Margelí proposa fer ús dels espaguetis per veure que un rectangle i un romboide amb la mateixa base i altura, tindran la mateixa àrea.

Font: Elaboració pròpia

Disposem les tires d’espaguetis paral·leles a la base cobrint tota l’àrea del rectangle, llavors la quantitat de superfície del rectangle serà la longitud de l’espagueti (base) posada tantes vegades com d’altura tingui el rectangle. A partir d’aquí sí que podem donar significat al fet que l’àrea del rectangle és base per altura.

Fent uns desplaçaments d’aquestes mateixes tires podem recobrir tota l’àrea del romboide. La quantitat d’espaguetis és la mateixa i, per tant, tindran la mateixa àrea, tal com es pot veure en els dos quadrilàters equivalents de la imatge anterior.

A partir de dos triangles qualssevol idèntics podem construir un paral·lelogram que tingui la mateixa base i la mateixa altura que el triangle. Seria interessant tenir retallades moltes parelles idèntiques de triangles diferents, i que primer de tot l’alumnat intenti, movent les dues peces, construir aquests paral·lelograms. En aquest moment, superposant els dos triangles idèntics veuen ràpidament que tenen la mateixa superfície. Si els fem disposar les dues peces superposades sobre una superfície plana, la mateixa taula, se’ls pot preguntar quin moviment han de fer sobre una de les peces per tal que, sense aixecar-la, acabin obtenint el paral·lelogram. Aquest moment és molt important, ja que malgrat que estarem entrant en el sentit espacial, és una oportunitat magnífica per comparar el gir de 180° amb la simetria axial; dues isometries que es confonen fàcilment, sobretot quan treballem els paral·lelograms amb costats que no mesuren tots el mateix i una de les seves diagonals.

Font: Elaboració pròpia

Amb la visualització del conjunt de quadrilàters formats a classe i la conversa guiada pel docent, s’acompanyarà l’alumnat en la descoberta que la superfície del triangle és la meitat de l’àrea del paral·lelogram generat i, per tant, del rectangle amb la mateixa base i altura. Per facilitar aquest últim pas, si no es creu convenient emprar material manipulatiu com els espaguetis, es pot compartir la construcció en GeoGebra feta pel professor Manel Martínez, amb la recomanació de donar l’oportunitat als mateixos alumnes que puguin deduir, manipulant l’aplicació, la relació entre l’àrea del quadrilàter i el triangle que el genera.

 

Font: Àrea del triangle amb espaguetis

Autor: Manel Martínez

Lengths

En la pàgina del professor Don Steward tenim una bona activitat per al càlcul de longituds. Amb ella s’estableix una connexió molt forta amb el sentit algebraic. Ens referim a Lengths.

 Lengths
Don Steward. Lengths

Són vuit reptes curts on es demana una longitud tal com es mostra en la imatge anterior. Recomanem fer-los en parelles o en grups de tres, i demanant a l’alumnat que deixi per escrit les seves conjectures i raonaments. Caldrà valorar la conveniència que vagin escrivint-ho tot correctament; de vegades, durant el procés n’hi pot haver prou amb els esquemes, gràfics o dibuixos per comunicar i ajudar a entendre què s’està fent. Aleshores, un cop s’arriba a conclusions, donar-se un temps per fer una escriptura pausada facilitarà la relectura de totes les idees exposades i permetrà ordenar-les correctament mentre se’n verifica la resolució. La connexió amb el sentit algebraic és molt forta, i els raonaments que se’n deriven estan molt relacionats amb la resolució d’equacions o sistemes d’equacions lineals. Aquesta connexió no és un impediment perquè l’alumnat els pugui abordar si els plantegem com una simple resolució de problemes. A part d’aquests vuit reptes trobarem situacions similars que condueixen a una generalització, però en aquests casos ja hi entraria el llenguatge algebraic, i potser seria convenient fer-ho en cursos més avançats.

Triangles in a Square

Triangles in a Square de NRICH és una activitat d’investigació sobre les àrees de triangles inscrits en una graella de punts de 5 x 5 espais. S’utilitzen les coordenades enteres en el primer quadrant per referir-se a les posicions que poden ocupar els diferents vèrtexs dels triangles. Es mostren cinc triangles diferents que tenen un vèrtex en (5,5), un altre vèrtex en la part esquerra de la quadrícula, i el tercer en la part inferior de la quadrícula. Aleshores es demana qui té l’àrea més gran.

 

 NRICH. Triangles in a Square

A partir d’aquí comença la investigació amb altres triangles amb les mateixes propietats que els primers, buscant qui tindrà l’àrea més gran, qui la més petita, quins valors intermedis s’assoleixen, etc. Algunes preguntes clau per gestionar aquest problema, recomanades des del mateix portal, són:

  • És més fàcil deduir l’àrea de la zona ombrejada o de les zones no ombrejades?
  • Si conec l’àrea total i l’àrea no ombrejada, com puc calcular l’àrea ombrejada?
  • És possible cobrir més de la meitat de l’àrea de la quadrícula amb un triangle?

F. Càlcul de superfícies de regions poligonals per descomposició en figures geomètriques d’àrea coneguda. [ESS] #ALG.PC

Tangram xinès

Per anar assolint el saber #1.MES.ME.F de manera gradual és important haver treballat prèviament el càlcul de superfícies amb material manipulatiu o recursos TIC. Amb l’objectiu final que l’alumnat mostri destresa en la descomposició de figures poligonals en figures geomètriques d’àrea coneguda per determinar-ne la superfície, podem començar amb propostes que impliquin la composició de noves figures a partir de les conegudes. Per exemple, a l’Espai Jordi Esteve del PuntMat podem trobar aquesta activitat amb el tangram xinès:

 Mesura de superfície amb Tangram i Geoplà
PuntMat. Mesura de superfície amb Tangram i Geoplà

D’aquesta manera ja tenim coneixement de l’àrea de cadascuna de les peces. A partir d’aquí el professor Xavier Fernández ens convida a provar que dos triangles mitjans més dos paral·lelograms més dos quadrats són «iguals» que tres triangles grans.

Mesura de superfície amb Tangram i Geoplà
PuntMat. Mesura de superfície amb Tangram i Geoplà

L’anàlisi d’aquesta proposta feta per les professores Cecilia Calvo i Laura Morera la trobarem a la pàgina del PuntMat en l’entrada Mesura de superfície amb Tangram i Geoplà.

A la descoberta

El professor Pablo Beltrán-Pellicer, en el seu espai web Tierra de números, també comenta la conveniència didàctica d’arribar a les expressions algebraiques per al càlcul d’àrees (fórmules) a partir de la descoberta. Presentar aquestes expressions com un procediment de càlcul dificulta la comprensió i fa que es perdi la consciència d’estar mesurant. En la proposta Todos son rectángulos del mateix autor, es convida l’alumnat a fer disseccions de figures poligonals amb l’objectiu d’aconseguir un rectangle disposant les peces retallades de forma adient. Cada alumne rebrà una fotocòpia de cadascuna de les figures que surten a l’activitat, i mitjançant talls rectes amb tisores, buscarà transformar aquests polígons en rectangles, i així deduir com se’n podria calcular la superfície, relacionant les dimensions del rectangle amb mesures del polígon inicial. Les disseccions no són úniques, i cadascuna porta associada una idea, un raonament de l’alumne; és per això que recomanem evitar que sigui el docent qui mostri com fer el procés. Tot seguit veiem uns exemples fets amb l’eina Polypad de Mathigon.

Font: Elaboració pròpia
Font: Elaboració pròpia
Font: Elaboració pròpia

La mestra i matemàtica Maria Antònia Canals defensava l’ensenyament i aprenentatge de les matemàtiques amb les mans, i que el pensament abstracte havia de partir de l’experiència. És molt important que en aquestes activitats l’alumnat pugui manipular, plegar i tallar. La descomposició i composició de figures de forma manipulativa els permet fer proves diverses per tal d’aconseguir que els conceptes matemàtics esdevinguin propers i significatius, alhora que es fomenta la creativitat en la mateixa resolució del repte plantejat.

Rectangle areas

En la proposta Rectangle areas de Don Steward trobem quatre activitats de càlcul d’àrees amb figures formades a partir de la composició de rectangles. En totes elles, la representació i descomposició de la peça inicial en funció de les dades del problema és fonamental per poder donar solució a les preguntes formulades sense necessitat de passar per un llenguatge formal algebraic. Tanmateix, com totes les propostes d’aquest saber, la connexió amb el sentit algebraic hi és ben present. Tot seguit, mostrem dos dels quatre exercicis:

Quina és l’àrea de cadascun dels 4 rectangles congruents?
Quina és l’àrea de cadascun dels 5 rectangles congruents?
Quina és l’àrea de cadascun dels 5 rectangles congruents?

Don Steward. Rectangle areas

Recordem que aquesta proposta està pensada per presentar-la als alumnes de 1r d’ESO, i, per tant, insistim que en cap cas es pretén que la seva resolució es doni mitjançant equacions.

Area 51

Finalment, també podem presentar situacions en què, a partir d’una superfície coneguda en un polígon, calgui determinar-ne alguna longitud. El professor Paul Smith ens ofereix l’activitat Area 51, en què dotze figures tenen en comú que la seva àrea és de 51 cm2. Les tres darreres fan referència a la circumferència i el cercle. Caldrà tenir-ho en compte per si es considera la possibilitat de proposar-les en cursos posteriors. L’activitat és interessant si es presenta després d’haver treballat amb l’alumnat diferents procediments per al càlcul de superfícies. En aquest cas, la descomposició d’algunes de les figures pot formar part del procés escollit pels alumnes a l’hora de trobar les longituds desconegudes. Es recomana també fer un treball previ d’estimació de la solució, i aportar un raonament que justifiqui la quantitat estimada.

Area 51
Paul Smith. Area 51

G. Mesurament i deducció dels angles relacionats amb polígons. [ESS] #ALG.PC

Quant sumen els angles interiors d’un triangle?

Per treballar el saber #1.MES.ME.G recomanem partir dels triangles i quadrilàters, per recollir l’aprenentatge fet a primària, i després estendre-ho a altres figures poligonals. L’activitat d’experimentació Quant sumen els angles interiors d’un triangle? presentada pel professor Manel Martínez, parteix de la creació individual d’un triangle qualsevol per part de l’alumnat. S’identifiquen els angles interiors, es retallen i es col·loquen de manera que es pot observar que junts formen un angle pla. És important la construcció d’un mural amb totes les realitzacions dels alumnes. El fet de veure que aquesta propietat es verifica per a tants triangles diferents permet que puguin deduir que és una propietat sobre la mesura dels angles d’un triangle. A més a més, l’activitat presenta diferents construccions amb GeoGebra que mostren la propietat esmentada i com per triangulació podem obtenir la suma dels angles interiors de qualsevol polígon.

Quant mesuren els angles de les diferents peces

Dins de la campanya de Laboratori de Matemàtiques del CREAMAT, en la secció de Pattern blocks(1), tenim una proposta per deduir els angles de qualsevol peça dels blocs de patrons: Quant mesuren els angles de les diferents peces. L’activitat parteix del coneixement que l’angle recte mesura 90° i que l’angle complet és de 360°. Tot raonament i deducció esdevindrà a partir de la manipulació del material. Es recomana treballar amb taules de quatre alumnes, i amb prou material perquè cada alumne tingui la possibilitat de manipular les peces, fer les seves conjectures i compartir les observacions en grup. De forma natural i per tal de mesurar angles a partir de la composició de diferents peces, es faran operacions bàsiques amb angles, com la suma i la diferència, lligades a la seva interpretació geomètrica.

Angle inscrit en una circumferència

Amb el títol d’Angle inscrit en una circumferència, tenim una activitat d’experimentació proposada per Anton Aubanell en què l’alumnat deduirà la relació existent entre qualsevol angle inscrit i el seu corresponent angle central. És una proposta ràpida que pot venir acompanyada de l’activitat Angles en la circumferència de Manel Martínez, en què a partir de construccions en GeoGebra i la seva manipulació, els alumnes descobriran algunes propietats entre els diferents angles que hi podem determinar. Ambdues propostes tenen molta connexió amb el sentit espacial. Evidentment, i seguint amb aquest fil de propostes, seria convenient presentar activitats que impliquin el càlcul de mesures en polígons inscrits en una circumferència.

H. Descoberta de 𝜋 a través de la raó entre la longitud de la circumferència i el seu diàmetre. #ESP.FG

Descobrim Pi

L’activitat Descobrim Pi és una magnífica proposta d’Anton Aubanell on a partir de l’experimentació s’assoleix el saber #1.MES.ME.H. Tal com indica el seu autor, després de fer uns quants mesuraments de longituds d’elements circulars i el seu diàmetre, la raó que es trobarà serà una aproximació de $\pi$ 𝜋. És molt important que l’alumnat en prengui consciència en tant que la mateixa acció de mesurar comporta un error de precisió. Així doncs, per tal que l’activitat tingui sentit, caldrà ser precisos. És important que per parelles es mesurin diferents objectes circulars, i que en un full de càlcul compartit entre tota la classe es vagin introduint les dades. La posterior anàlisi de les diferències observades en les raons proporcionarà una situació ideal per prendre decisions sobre el tractament de l’error.

Pi: recerca i captura

El professor Joan Jareño, en el seu portal web Calaix +ie, ofereix una entrada molt completa amb el nom Pi: recerca i captura, en què trobem diferents activitats per poder assolir el saber #1.MES.ME.H, i sobretot mostra com al llarg de la història de la humanitat hi ha hagut sempre interès per estudiar aquesta constant que es produeix entre la longitud d’una circumferència i el seu diàmetre, així com diferents camins per obtenir la millor aproximació possible del seu valor, en expressió decimal. Algunes de les propostes que hi trobem tenen connexió amb altres sentits que no pas l’espacial. Malgrat que sempre ho volem deixar a criteri del docent, pensem que no cal avançar algunes activitats, ja que aquestes proposades en cursos posteriors tenen un impacte més gran en l’aprenentatge de l’alumnat.

I. Ús de representaions planes d’objectes generats per ortoedres per visualitzar i resoldre problemes d’àrees, entre d’altres.

Las tijeras, un gran recurso en geometría

El saber #1.MES.ME.I es pot treballar amb material manipulatiu. Pablo Beltrán proposa l’ús de tisores per resoldre algunes situacions relacionades amb aquest saber. A l’entrada Las tijeras, un gran recurso en geometría del blog Tierra de Números, l’autor presenta un problema sobre el cost de pintar les parets d’una habitació tret d’una prova de competències, i alhora indica una manera senzilla de treballar l’àrea d’un cos a l’espai, mitjançant una capsa i tisores.

Una escultura cúbica

 Una escultura cúbica
Fem Matemàtiques. Una escultura cúbica

Una escultura cúbica és un problema d’investigació del Fem Matemàtiques (FEEMCAT) en el qual es treballen diferents mesures relatives a la superfície d’una escultura formada per ortoedres, des de la superfície que caldrà pintar, els litres de pintura que s’utilitzaran, el cost que suposarà, el temps que es trigarà a pintar-la, etc. Com tots els problemes de la primera fase del concurs Fem Matemàtiques, es recomana fer-lo en grup de tres o quatre persones.


Les professores Cyntia Riquelme i Mireia López ens ofereixen una entrada en el seu blog Banc de Recursos del Fem Matemàtiques amb solucions d’aquest problema, respostes d’alumnes comentades i orientacions per als docents.

La formiga

Font: Elaboració pròpia

Un altre bon problema per treballar aquest saber #1.MES.ME.I és el de la formiga que es troba en un vèrtex d’un cub i vol anar al vèrtex oposat fent el camí més curt possible per les cares exteriors de l’ortoedre. El repte és traçar amb precisió la trajectòria que recorrerà. El camí no és únic i el desplegament del cub ajuda a poder deduir la solució del problema.

J. Relació entre les freqüències relatives i les probabilitats d’esdeveniments simples en experiments aleatoris a través de la regla de Laplace. #EST.PI #ALG.PC

Pel que fa al saber #1.MES.ME.J, el podem treballar amb propostes com les del Grup MatGI, format per docents de secundària de les comarques gironines, amb el seu Tema 13: Estadística i probabilitat. En particular volem destacar l’activitat de la cursa de camells amb dues fitxes/propostes per a l’alumnat. Disposem 12 camells numerats de l’1 al 12 per fer una cursa, i dos daus estàndards. Llancem els daus i sumem els punts obtinguts. El resultat indica quin camell avança en la cursa. És important, abans de començar el joc, fer apostes pel camell guanyador, veure quants alumnes opten pel camell número 1, pel 2, etc. No cal avançar que el número 1 serà impossible que avanci, ja que aquest fet serà una descoberta per a alguns alumnes. És interessant que l’alumnat creï altres curses com:

  • la cursa de tortugues, on en lloc de jugar amb la suma de les puntuacions de dos daus, s’avança amb la distància entre les puntuacions (la diferència del valor més gran menys el més petit).
  • la cursa de gossos, on s’avança a partir del producte de les puntuacions de dos daus.
  • la cursa de pingüins, amb tres daus en joc i sumem les puntuacions.

El portal Transum presenta la mateixa activitat però amb cargols: Snail Race. L’avantatge d’utilitzar programari informàtic és que pots fer moltes tirades en molt poc temps. Amb tot, per treballar aquest saber pensem que és important que l’alumnat experimenti el procés de l’activitat, i vegi la relació entre la freqüència i la mesura de probabilitat en aquests casos.

Cal recordar que el saber #1.MES.ME.F i el saber #1.MES.ME.G són essencials, però que els recursos que s’acaben de descriure són només una proposta.

Creado con eXeLearning (Ventana nueva)