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El Cálculo Diferencial e Integral en las carreras de ciencias técnicas. Especificidades de su enseñanza

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Resumen El Cálculo Diferencial e Integral tiene gran relevancia para los profesionales de las ciencias técnicas ya que les brinda un cuerpo teórico-conceptual sólido para procesar información, utilizar modelos que simulen procesos reales, resolver problemas técnicos, trabajar en proyectos multidisciplinarios y comunicarse con precisión. A pesar de esta relevancia se reportan numerosas insatisfacciones a nivel internacional relacionadas con su aprendizaje por parte de los ingenieros en formación. El objetivo fue develar las especificidades del proceso de enseñanza-aprendizaje de esta disciplina que favorecen una apropiación exitosa de su contenido por los futuros ingenieros. El resultado fue develar la necesidad didáctica de resolver la contradicción dialéctica que se manifiesta entre la sistematización de la funcionalidad ingenieril del citado contenido y su generalización interdisciplinar contextualizada. Como consecuencia surge la necesidad de crear nuevas propuestas didácticas que superen esta contradicción, como vía para perfeccionar el proceso de enseñanza-aprendizaje de esta disciplina en las carreras ingenieriles. Palabras clave: carrerasingenieriles, Cálculo Diferencial e Integral, enseñanza-aprendizaje. Abstract The Differential and Integral Calculus has great relevance for the professionals of the technical sciences since it provides them with a solid theoretical-conceptual body to process information, to use models that simulate real processes, to solve technical problems, to work in multidisciplinary projects and to communicate with precision. In spite of this relevance, there are numerous international dissatisfactions related to their learning by training engineers. The objective was to unveil the specificities of the teaching-learning process of this discipline that favor a successful appropriation of its content by the future engineers. The result was to unveil the didactic need to resolve the dialectical contradiction that manifests itself between the systematization of the engineering functionality of the aforementioned content and its contextualized interdisciplinary generalization. As a consequence, the need arises to create new didactic proposals that overcome this contradiction, as a way to perfect the teaching-learning process of this discipline in the engineering careers.
Recibido: julio 2017/Aceptado: agosto 2017
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ISSN 1815-4867, 14(4) 2017
El Cálculo Diferencial e Integral en las carreras de
ciencias técnicas. Especificidades de su enseñanza
Differential and Integral Calculus in careers of technical sciences.
Specificities of their teaching
MSc. Nilda Iglesias-Domecq, nilda@uo.edu.cu; Dra.Isabel Alonso-Berenguer,
ialonso@uo.edu.cu; Dr.Alexander Gorina-Sánchez, gorina@uo.edu.cu
Universidad de Oriente, Santiago de Cuba, Cuba
Resumen
El Cálculo Diferencial e Integral tiene gran relevancia para los profesionales de las ciencias
técnicas ya que les brinda un cuerpo teórico-conceptual sólido para procesar información, utilizar
modelos que simulen procesos reales, resolver problemas técnicos, trabajar en proyectos
multidisciplinarios y comunicarse con precisión. A pesar de esta relevancia se reportan numerosas
insatisfacciones a nivel internacional relacionadas con su aprendizaje por parte de los ingenieros
en formación. El objetivo fue develar las especificidades del proceso de enseñanza-aprendizaje
de esta disciplina que favorecen una apropiación exitosa de su contenido por los futuros
ingenieros. El resultado fue develar la necesidad didáctica de resolver la contradicción dialéctica
que se manifiesta entre la sistematización de la funcionalidad ingenieril del citado contenido y su
generalización interdisciplinar contextualizada. Como consecuencia surge la necesidad de crear
nuevas propuestas didácticas que superen esta contradicción, como vía para perfeccionar el
proceso de enseñanza-aprendizaje de esta disciplina en las carreras ingenieriles.
Palabras clave: carrerasingenieriles, Cálculo Diferencial e Integral, enseñanza-aprendizaje.
Abstract
The Differential and Integral Calculus has great relevance for the professionals of the technical
sciences since it provides them with a solid theoretical-conceptual body to process information,
to use models that simulate real processes, to solve technical problems, to work in
multidisciplinary projects and to communicate with precision. In spite of this relevance, there are
numerous international dissatisfactions related to their learning by training engineers. The
objective was to unveil the specificities of the teaching-learning process of this discipline that
favor a successful appropriation of its content by the future engineers. The result was to unveil
the didactic need to resolve the dialectical contradiction that manifests itself between the
systematization of the engineering functionality of the aforementioned content and its
contextualized interdisciplinary generalization. As a consequence, the need arises to create new
didactic proposals that overcome this contradiction, as a way to perfect the teaching-learning
process of this discipline in the engineering careers.
Key words: engineering careers, Differential and Integral Calculus, teaching-learning.
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Introducción
El desarrollo tecnológico exige que los ingenieros que se formen en la educación superior
sean competitivos en el ámbito nacional e internacional para hacer frente al proceso de
globalización, y una forma de lograrlo es propiciando susólida formación en las ciencias
básicas. Para ello será necesario replantear el modo en que se han venido enseñando estas
ciencias y, de manera particular, la Matemática, con el propósito de lograr que los
estudiantes tengan la capacidad para ser creativos, innovadores y razonar en torno a la
solución de problemas ingenieriles.
Es innegable el papel decisivo que juega la Matemática en el logro de los citados
propósitos, a lo que se han referido varios investigadores como el español Vázquez
(2001), que asegura que la Matemática en manos de un ingeniero es la herramienta que
hace posible construir modelos numéricos o cualitativos, cuyo análisis les permitirá tomar
decisiones, realizar diseños y controlar procesos de forma eficaz y fiable. Por ello la
modelación, la simulación y el análisis de datos resultan herramientas esenciales en la
ciencia ingenieril y la industria moderna.
Una adecuada enseñanza de la Matemática propicia enlos estudiantes la capacidad de
convertirse en pensadores críticos y planificadores activos de su propio aprendizaje. La
resolución de problemas hará que el estudiante de ingeniería vea la necesidad de fortalecer
sus conocimientos para poder enfrentar retos cada vez más difíciles, porque modelar una
función en cualquier nivel de las matemáticas, o en las asignaturas técnicas, requiere de
habilidades creadoras que muchas veces no afloran sino es con la práctica, por eso es muy
importante la estructuración correcta de sus conocimientos en el plano conceptual,
reflexivo y práctico (Abarca, 2004).
Todo ingeniero debe estudiar Matemática porque esta es la manera de formar
adecuadamente el pensamiento analítico, el rigor demostrativo, el sentido de la exactitud,
la objetividad numérica, el apego a la medición y tantas otras cualidades de los buenos
ingenieros. Aquellos que más desarrollen las áreas técnicas de la ingeniería durante su
vida profesional, o se involucren en especializaciones más avanzadas, serán quienes más
requieran de la Matemática como herramienta (Alonso, 2014).
De manera particular, el Cálculo Diferencial e Integral (CDI) es el contenido matemático
que está presente en los planes de estudio de todas las carreras de ingeniería, debido a que
estudia las funciones y sus propiedades, y como las funciones son el modelo matemático
por excelencia en la generalidad de las ciencias, incluso en algunas carreras sociales,su
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aprendizaje recibe una atención preferencial por parte de la comunidad educativa
(ANUIES, 2002).
Ahora bien, a pesar de la demostrada importancia que tiene el Cálculo Diferencial e
Integral para el desarrollo de las profesiones ingenieriles, en la actualidad se manifiestan
numerosas dificultades en su proceso de enseñanza-aprendizaje. Tal es el caso de las
reportadas por los investigadores cubanos Martin, Pérez y Martínez (2017), que aseguran
que esta es una de las disciplinas en las que los estudiantes tienen mayores problemas,
fundamentalmente en la formación conceptual, apreciándose un fuerte predominio de la
comprensión instrumental y evidenciándose insuficiencias en su concepción didáctica.
En esta misma dirección, los investigadores mexicanos Cantoral y Mirón (2000) señalan
una dislexia escolar en CDI, ya que su enseñanza logra que los estudiantes deriven,
integren y calculen límites elementales, pero no son capaces de dar un sentido más amplio
a esas nociones, que les haga reconocer, por ejemplo, cuándo un problema requiere de
calcular una derivada.
También Robert y Speer (2001), sobre la base de una amplia revisión de estudios que se
han hecho acerca del aprendizaje del CDI a nivel mundial en los últimos treinta años,
certifican que en general existen elevados índices de reprobación, un aprendizaje sin
comprensión y una actitud negativa hacia el aprendizaje de esta ciencia.
De igual forma, Reyes y Pérez (2015) aseveran que la asignatura de Cálculo Diferencial
e Integral, llevada en los primeros semestres de todas las carreras de ingeniería,
históricamente ha representado dificultades como: alto índice de desaprobados, grupos de
arrastre y deserción. La gran cantidad de estudiantes en las aulas de esta asignatura, la
falta de motivación por su estudio y la predominante tendencia a una enseñanza
tradicional, son las principales causas de estas dificultades.
Por último, en Iglesias y Alonso (2017), se muestra un estudio diagnóstico realizado con
estudiantes de la carrera de Ingeniería Civil de la Universidad de Oriente, en Santiago de
Cuba, que incluyó el análisis de los resultados de todas las asignaturas de la disciplina de
Matemática de dicha carrera, concluyéndose que en todas se presentan insuficiencias en
cuanto al dominio de los contenidos y empleo de estrategias heurísticas y metacognitivas,
así como la manifestación de creencias que dificultan el aprendizaje de esta ciencia.
También se concluyó que los porcientos de promoción más bajos y de peor calidad los
exhiben las asignaturas matemáticas de Cálculo Diferencial e Integral.
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Teniendo en cuenta todo lo anterior, el presente trabajo se trazó como objetivo, develar
las especificidades del proceso de enseñanza-aprendizaje del Cálculo Diferencial e
Integral que favorecen una apropiación exitosa de su contenido por los futuros ingenieros.
Desarrollo
El proceso de enseñanza-aprendizaje del Cálculo Diferencial e Integral debe facilitar la
apropiación de conocimientos de esta rama de la Matemática (funciones, límite,
continuidad, cálculo diferencial e integral de funciones de una y de varias variables), así
como las habilidades asociadas a la aplicación de dichos conocimientos, determinados
valores y la capacidad para realizar tareas de manera independiente, elevando los niveles
de autoaprendizaje.
Una enseñanza efectiva del Cálculo Diferencial e Integral debe partir de la determinación
de los conocimientos previos de los estudiantes y de lo que estos necesitan aprender,
retándolos y apoyándolos para impulsar su aprendizaje. De aquí se infiere que para ejercer
una buena práctica docente no es suficiente con el conocimiento del CDI y ciertas
habilidades pedagógicas, sino se requieren, además, aspectos cognitivos (cómo se
aprende), didácticos (cómo se enseña) y epistemológicos (cómo se concibe el saber a
enseñar y a aprender). Esto se sitúa en el entorno social que enmarca la interacción entre
el contenido matemático, los estudiantes y el profesor (dónde se enseña y aprende)
(Godino et al., 2003).
Desde esta premisa, la enseñanza del CDI debe dejar de ser conservadora, abandonando
el método eminentemente presencial por medio del cual el docente preferencia las
sesiones de conferencias, en detrimento del empleo de alternativas donde los estudiantes
puedan ser sujetos activos en su formación académica. Para cambiar esta situación se
debe potenciar el pensamiento analítico, crítico y reflexivo, fomentando el trabajo
independiente y en equipos, para que los estudiantes se apropien de patrones de búsqueda
y procesamiento de información, métodos de resolución de problemas, estrategias
heurísticas y metacognitivas, entre otros aspectos a desarrollar. Esto favorecerá la
formación de estudiantes con actitudes, habilidades y valores necesarios para tener
ingenieros con oportunidades de éxito en su formación académica y en su vida
profesional. En atención a lo anterior, corresponderá al profesor del CDI buscar una
metodología de enseñanza para que el futuro ingeniero reciba, en su formación
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académica, las herramientas que le permitan tener un buen desempeño profesional (Trejo,
Camarena y Trejo, 2013).
Sin embargo, al revisar los currículos de las carreras de Ciencias Técnicas se puede
observar que desde sus orígenes hasta la actualidad prevalece en muchas universidades la
tendencia al llamado «tronco común», mediante el cual los estudiantes de varias carreras
de ingeniería reciben el contenido de Cálculo Diferencial e Integral simultáneamente, en
una misma aula y con los mismos profesores. Esto, si bien trae beneficios económicos
por el ahorro de recursos, daña sensiblemente la formación, al hacerla plana y sin la
necesaria contextualización que esos contenidos requieren para resultar motivantes al
estudiante.
Aquí cabe precisar que la contextualización de los contenidos de una determinada
asignatura es definida como la acción de ubicar dichos contenidos en un contexto
cotidiano o profesional, para hacerlos comprensibles a los estudiantes y facilitar que estos
se motiven a acometer su aprendizaje. Esta contextualización es muy útil en la
generalidad de los casos, siempre que se evite la posibilidad de cometer excesos que
debiliten el desarrollo de la capacidad de abstracción de los estudiantes (Alonso, 2014).
Otra dificultad que entraña esta forma de desarrollar el proceso de enseñanza-aprendizaje
es que, por lo general, la reunión de estudiantes de varias carreras ingenieriles hace que
los grupos de conferencia sean muy grandes y los profesores no puedan realizar un buen
trabajo de atención a las particularidades del aprendizaje, que como se conoce no es igual
para cada estudiante y deben ser atendidas de forma particular, para que los de alto
aprovechamiento docente no permanezcan inactivos y los de lento aprendizaje no se
vayan quedando rezagados.
Pero no es sólo la tendencia a organizar el proceso de enseñanza-aprendizaje mediante un
«tronco común» lo que afecta su eficacia. Esta también se ve afectada por ciertas prácticas
tradicionales que han sido develadas por investigadores como Robert y Speer (2001),
Artige (2001), Salinas y Alanís (2009), Gascón (2001) y Steen (2003), entre otros.
Dichos autores se han referido a un paradigma tradicional de enseñanza del CDI,
asegurando que este deja mucho que desear en cuanto al aprendizaje. En el mismo, el
contenido matemático se presenta estructurado de manera aparentemente formal y
rigurosa, es decir, con carencia de significados reales sobre las nociones y procedimientos
del CDI y organizado de tal forma que las nociones y procedimientos que se estudian van
sustentando las que le siguen. Esta presentación, a decir de Artige (2001), es
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aparentemente formal y rigurosa, resultado de la fundamentación, la que culmina con
aplicaciones del contenido que dejan la impresión de que son consecuencia natural del
dominio de la teoría. Y esta presentación tradicional del contenido se refuerza con la
estrategia de enseñanza tradicional del profesor, que se limita a enseñar la estructura, ya
que presupone que así se dará el aprendizaje.
De aquí que el estudiante adopte un papel pasivo durante el proceso de transmisión del
contenido y que su aprendizaje se evidencie mediante el dominio de esa estructura de
conceptos y procedimientos rigurosamente organizados, aunque en mayor medida a
través de su habilidad para resolver ejercicios rutinarios de corte algorítmico, que han
sido diseñados para facilitar al profesor la emisión de una evaluación. Y con ello se alivia
un tanto la baja eficiencia de los cursos de CDI (Artigue, 2001).
Como parte de este paradigma tradicional se manifiestan dos modelos docentes clásicos,
el teoricismo y el tecnicismo. El teoricismo se plantea la enseñanza del CDI mostrando
sus teorías cristalizadas y asumiendo implícitamente que se aprende de la misma forma
en que la teoría se presenta. Sin embargo, a decir de Gascón (2001), todos los datos
empíricos disponibles contradicen esta conclusión, ya que hay enormes dificultades para
que un estudiante utilice adecuadamente un teorema, aplique una técnica o compruebe si
un objeto cumple una definición.
En contraposición al teoricismo surg el modelo docente tecnicista, que reduce la
enseñanza del CDI a la enseñanza de técnicas algorítmicas, con lo cual trivializa la
actividad de resolución de problemas, al obviar los problemas no rutinarios (Gascón,
2001). De este modo llega a ser normal identificar que la enseñanza del CDI se focalice
en técnicas algorítmicas, que se alternan con la presencia de definiciones y resultados
formales que las justifiquen (Salinas y Alanís, 2009).
Otro paradigma vigente es la Reforma del Cálculo, que promueve la búsqueda de un
adecuado balance entre dos dimensiones relativamente independientes: contenido y
contexto. A decir de Steen (2003), algunos acercamientos son fuertes en una de esas
dimensiones y otros en ninguna, porque se siguen focalizando en mecánicas a expensas
del contenido y del contexto. Por lo general ningún acercamiento enfatiza ambas
dimensiones, ya que se requiere mucho más tiempo y esfuerzo del que el plan de estudio
tiene destinado para ello.
La dimensión de la contextualización ha sido trabajada en los últimos tiempos por autores
como Camarena (2001), quien propuso una estrategia metodológica para la enseñanza de
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la Matemática en las carreras de ingeniería, que denominó «Matemática en Contexto de
las Ciencias». En ella se lleva al estudiante a trabajar con un CDI contextualizado en las
áreas del conocimiento de su futura profesión, en actividades de la vida cotidiana y en
actividades profesionales y laborales, todo ello a través de eventos contextualizados, los
cuales pueden estar presentes en problemas o proyectos.
Dicha estrategia parte del presupuesto de que el profesor debe involucrarse con
contenidos de la carrera de ingeniería donde imparte clases, dado que será necesario que
cuente, no solo con los conocimientos matemáticos, sino también con los conocimientos
que el evento o problema a contextualizar requiera (Trejo, Camarena y Trejo, 2013). Sin
embargo, se conoce que es muy probable que los contenidos de la ingeniería no le sean
familiares al profesor de Matemática, lo que implica una mayor dedicación a la
planeación didáctica del tema a abordar, situación que requiere de condiciones adecuadas,
de lo contrario existe el riesgo de que este regrese a una práctica matemática tradicional
con los resultados ya conocidos.
Otra cosa sería si los profesores de las asignaturas ingenieriles complementasen esta
propuesta, resaltando la presencia de las definiciones y métodos matemáticos en los
procedimientos ingenieriles que imparten a sus estudiantes, pero esto casi nunca se logra,
más bien se obvia la mención a la Matemática y a sus demostraciones, tomando de ella el
algoritmo ya establecido y adaptándolo al requerimiento ingenieril para hacerlo más
operativo y fácil de aplicar (Alonso, 2014).
De manera que se sigue buscando el paradigma ideal para la enseñanza del Cálculo
Diferencial e Integral. Actualmente, diversos reportes de investigación en revistas
especializadas continúan dando evidencia de la necesidad de repensar la enseñanza-
aprendizaje del CDI, con el fin de vencer la limitada comprensión de sus nociones y
procedimientos. La investigación ha pasado de referir dificultades, a proponer alternativas
basadas en nuevas estrategias didácticas; el uso de nuevas herramientas tecnológicas para
reforzar o descubrir ideas matemáticas; el desarrollo y empleo de distintos marcos
teóricos; la realización de investigaciones cualitativas en pequeñas poblaciones, e incluso
ha formulado secuencias didácticas que afectan los currículos y son llevadas a cabo en
grupos escolares completos. Se percibe cómo el análisis va tomando un giro de cuestionar
el cómo enseñar, a cuestionar el qué enseñar, aunque en cierta medida y con cierta reserva
(Salinas y Alanís, 2009).
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El esfuerzo de los investigadores y didactas va transitando hacia un enfoque moderno de
enseñanza del CDI, que parta de una perspectiva integral, que redefina las habilidades a
formar y considere aspectos como la formación con base en competencias, que conlleve
integrar disciplinas, conocimientos, habilidades, prácticas y valores.
En esta dirección,Carvajal (2010) considera que la integración disciplinar es parte
fundamental de la flexibilización curricular y persigue formar profesionales más
universales, aptos para afrontar los rápidos cambios de las competencias y los
conocimientos; con una formación más humanística y ambiental, con ética, conciencia de
equidad social y juicio crítico, que actúen como agentes de cambio social, dada la
importancia de su trabajo para mejorar la calidad de vida de la población.
De todo lo anterior se infiere que una vía para lograr una enseñanza eficaz del Cálculo
Diferencial e Integral en las carreras técnicas es contextualizando su contenido desde un
trabajo interdisciplinar, que suponga el desarrollo de metodologías de trabajo en equipo
y de integración entre diferentes disciplinas y asignaturas, no sólo matemáticas, sino
también las del ejercicio de la profesión ingenieril. De manera que puedan contribuir al
desarrollo de habilidades profesionales, desde un estudio holístico e integral de sus
contenidos, que permita resolver los problemas ingenieriles actuales. Esto constituye un
reto para los didactas e investigadores que trabajan en esa dirección, los que deberán
superar los actuales diálogos disciplinares e interdisciplinares que no trascienden de
relaciones formales, las que no privilegian el desarrollo de competencias profesionales
desde la aplicación del CDI.
Implementar la interdisciplinariedad implica tener en cuenta aspectos como la
eliminación de algunas fronteras para permitir el trabajo entre disciplinas. Las estructuras
de las instituciones frecuentemente representan obstáculos, cuando debiera ser lo
contrario, ya que las relaciones interdisciplinares hacen más eficientes los currículos, al
optimizar el proceso de enseñanza-aprendizaje de los contenidos del CDI.
Esta optimización se evidencia cuando un contenido, que ya ha sido anticipado en una
asignatura, es retomado por otra para dar continuidad a su estudio, con lo que se logra
profundizar en su asimilación a partir de una sistematización de carácter interdisciplinar.
Se reducen las explicaciones innecesarias sobre el mismo, las que al ser redundantes y
estar contenidas en otro marco referencial, pueden entenderse por el estudiante como un
contenido diferente. Lograr estos niveles de optimización y sistematización
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interdisciplinar debe constituir una prioridad en la dinámica del proceso de enseñanza-
aprendizaje del CDI.
El trabajo académico integrado demanda de profesores e investigadores que, desde la
Didáctica, lideren esta labor que requiere de formas de encuentro en equipo,
establecimiento de criterios para la integración y desarrollo de ideas para precisar
conceptos, temas, disciplinas, prácticas y competencias a integrar; de definir los tipos de
relaciones entre las disciplinas; determinar los tiempos para desarrollar los temas,
problemas, etc.; evaluar continua y formativamente el proceso y reunir toda la
información posible sobre experiencias en este campo.
Este trabajo interdisciplinar debe estar dirigido también a favorecer el desarrollo de la
autonomía intelectual, la responsabilidad individual y colectiva, la adquisición de niveles
superiores de autoestima para la libre discusión, la argumentación racional, las
competencias comunicativas, socio-afectivas y profesionales, entre otros aspectos, para
contribuir a desmitificar al texto y al profesor como fuentes únicas de conocimiento.
Para materializar este trabajo será importante establecer, previamente, los nodos de
articulación interdisciplinar, es decir, aquellos contenidos de un tema o asignatura de
Cálculo Diferencial e Integral y del ejercicio de la profesión ingenieril, que incluyan
conocimientos, habilidades y valores asociados, los que servirán de base al proceso de
integración interdisciplinar, para lograr una formación más completa y eficaz del
egresado.
También podrá acudirse al empleo de la transposición didáctica del contenido
(Chevallard, 1998) para adecuarlo a las especificidades de la ingeniería y a su
problematización para hacerlo más interesante (Alonso, 2001; Alonso y Álvarez, 2012).
En resumen, para avanzar en la apropiación exitosa del contenido del CDI por parte de
los ingenieros en formación, se necesita resolver la contradicción dialéctica que se
manifiesta entre la sistematización de la funcionalidad ingenieril del citado contenido y
su generalización interdisciplinar contextualizada. Para lo cual será necesario crear y
aplicar nuevas propuestas didácticas que superen esta contradicción en las carreras
ingenieriles, aproximándose a un proceso de enseñanza-aprendizaje del CDI que
responda a las demandas sociales actuales de formar un número significativo de
ingenieros creativos y competentes.
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Conclusiones
1. A pesar de la relevancia que tiene el Cálculo Diferencial e Integral para los
profesionales de las Ciencias Técnicas, se reportan numerosas insatisfacciones
a nivel nacional e internacional, relacionadas con su insuficiente aprendizaje
por parte de los ingenieros en formación.
2. Fueron develadas las especificidades del proceso de enseñanza-aprendizaje del
Cálculo Diferencial e Integral, las que favorecen una apropiación exitosa de su
contenido por los futuros ingenieros. Pudo fundamentarse la necesidad
didáctica de resolver la contradicción dialéctica que se manifiesta entre la
sistematización de la funcionalidad ingenieril del citado contenido y su
generalización interdisciplinar contextualizada.
3. Se evidenció la necesidad de crear y aplicar nuevas propuestas didácticas que
superen esta contradicción, como vía para perfeccionar el proceso de
enseñanza-aprendizaje de esta disciplina en las carreras ingenieriles.
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Departamento de Matemáticas. Universidad Autónoma de Madrid. Disponible en
https://www.mat.ucm.es/~rrdelrio/documentos/jlvazquez.pdf
... El esfuerzo de los investigadores y didactas va transitando hacia un enfoque moderno de enseñanza del Cálculo Diferencial e Integral, que parta de una perspectiva integral, que redefina las habilidades a formar y considere aspectos como la formación con base en competencias, que conlleve integrar disciplinas, conocimientos, habilidades, prácticas y valores (Iglesias-Domecq, et al, 2017) Los resultados del proceso de enseñanza aprendizaje del cálculo diferencial, en los primeros ciclos de la Carrera de Ingeniería Acuícola de la UTMACH, no son la excepción, ya que el 80 % de los estudiantes no alcanzan la calificación mínima requerida para ser promovidos de forma directa al curso inmediato superior. ...
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This study was developed through a comparative experimental design, using two groups, the first one the experimental group and the second one the control group, having as experimental units the students of the second semester of the career “Ingenieria Acuícola” of the Universidad Technical de Machala of the academic periods D1 and D2 of the school year 2017-2018. The course was taught to the experimental group using the “constructivist method” considering the different learning styles of the students and complementing it with the mathematical computational laboratory practices. With the results it was possible to contrast the hypothesis that the teaching of differential calculus, practiced systematically and complemented with computational tools is able to promote significant learning to its students.
... Enfoque interdisciplinar en la formación de competencias matemáticasLa aplicación de un enfoque interdisciplinar es tan importante como las TIC en el proceso de formación de competencias matemáticas, lo que implica el desarrollo de metodologías de trabajo en equipo y de integración entre diferentes disciplinas de las carreras universitarias, de manera que se pueda contribuir al desarrollo de competencias profesionales, desde un estudio holístico e integral de esos contenidos, que permita resolver o darle tratamiento pertinente a los principales problemas profesionales.No obstante, debe reconocerse que lo anterior constituye un reto para los didactas e investigadores que trabajan en esa dirección, los que deberán superar los actuales diálogos disciplinares, que no trascienden de relaciones formales y no privilegian el desarrollo de competencias profesionales(Iglesias, Alonso & Gorina, 2017).Cabe señalar que el enfoque disciplinar por sí solo no puede solucionar la necesidad de una formación integral y completa de los estudiantes universitarios, ya que se necesita de varios campos de conocimientos y experiencias que faciliten una comprensión más completa de la realidad profesional.Al respecto en Iglesias (2018) se precisa que existen dos lógicas básicas de constitución de las tipologías de interdisciplinariedad, una que usa la palabra interdisciplinariedad como eje central, acompañada de un adjetivo, y otra que se construye en base a sufijos (raíces griegas y latinas) y en una jerarquía que busca medir el nivel de interacción alcanzado. ...
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El aprendizaje de la Matemática desarrolla el pensamiento lógico y habilidades para la resolución de problemas y toma de decisiones. Gracias a este tipo de aprendizaje se puede tener mayor claridad de ideas y del uso del lenguaje, en especial el que demanda la ciencia actual.
... El diseño Volumen de oleoductos ortogonales pretende evidenciar cómo el cálculo integral es de gran utilidad en las ingenierías, destacando la posibilidad de encontrar el volumen de determinados objetos (Iglesias, Alonso, & Gorina, 2017); en este caso, se trata del volumen común de dos cilindros del mismo radio que se cortan ortogonalmente, problema de suma importancia por su incidencia en los costos operacionales. Entre los materiales y recursos para la elaboración del diseño se encuentran tubos de papel higiénico, Colbón, silicona, tijeras, cartón cartulina, regla, cinta métrica, GeoGebra, entre otros. ...
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La necesidad de aprender a diseñar y construir es inherente a la ingeniería. Se considera como uno de los rasgos que componen el concepto de la ingeniería desde su enfoque diferenciador de las ciencias básicas, y que es validado desde lo disciplinar por las ciencias de la ingeniería. Estas últimas, se reconocen como herramientas que permiten alcanzar o implementar metas a través del proceso de diseño. Así bien, en el proceso de diseño de soluciones a problemas reales a través de la ingeniería, se aplica una amplia gama de herramientas asociadas entre otros campos, a la gestión de la calidad y la investigación de operaciones. Las herramientas pueden basarse en control de la calidad, modelos de inventarios, de transporte, almacenamiento, selección de proveedores, pronósticos, producción, localización de centros, distribución en planta, entre otras. El objetivo de estos diseños consiste en encontrar soluciones exactas o aproximadas; desde el campo de la investigación de operaciones, se focaliza el desarrollo de modelos de optimización, simulación o combinaciones de estos, que permitan tomar decisiones eficientes.
... Las estrategias curriculares requieren de la participación de las disciplinas de la carrera para llevar a cabo su propósito de alcanzar objetivos generales, que son claves en la formación del profesional y que no es posible lograrlos, eficientemente, desde una sola disciplina. De aquí que todas las disciplinas de la carrera, o la mayoría de ellas, deban contribuir al cumplimiento de esos objetivos (Iglesias, Alonso y Gorina, 2017). ...
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The objective of the article is to propose a way to develop the dissertation or critical exposition on a discipline program, which is one of the exercises to be carried out by every university professor who is going to opt for the category of Full Professor, the maximum condition of the established scale for Cuban higher education. Throughout it, the main aspects to take into account when preparing and executing a presentation are explained and exemplified. To illustrate these aspects, the Higher Mathematics discipline was selected for the Civil Engineering career. It was concluded that it is very important todiscern the components of a teaching discipline to achieve an effective dissertation or critical exposition on its deficiencies and to propose ways to improve them. El objetivo del artículo es proponer una forma de desarrollar la disertación o exposición crítica sobre un programa de disciplina, que es uno de los ejercicios a realizar por todo profesor universitario que vaya a optar por la categoría de Profesor Titular, máxima condición de la escala establecida para la Educación Superior cubana. A lo largo del mismo se explican, y ejemplifican, los principales aspectos a tener en cuenta al preparar y ejecutar dicha exposición. Para ilustrar estos aspectos, se seleccionóla disciplina Matemática Superior para la carrera de Ingeniería Civil. Se concluyó que es muy importante discernir las componentes de una disciplina docente para lograr una eficaz disertación o exposición crítica sobre sus deficiencias y proponer formas de perfeccionarlas.
... Las estrategias curriculares requieren de la participación de las disciplinas de la carrera para llevar a cabo su propósito de alcanzar objetivos generales, que son claves en la formación del profesional y que no es posible lograrlos, eficientemente, desde una sola disciplina. De aquí que todas las disciplinas de la carrera, o la mayoría de ellas, deban contribuir al cumplimiento de esos objetivos (Iglesias, Alonso y Gorina, 2017). ...
... Las estrategias curriculares requieren de la participación de las disciplinas de la carrera para llevar a cabo su propósito de alcanzar objetivos generales, que son claves en la formación del profesional y que no es posible lograrlos, eficientemente, desde una sola disciplina. De aquí que todas las disciplinas de la carrera, o la mayoría de ellas, deban contribuir al cumplimiento de esos objetivos (Iglesias, Alonso y Gorina, 2017). ...
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El proceso de categoría docente en las universidadescubanas.¿Cómo desarrollar la exposición crítica sobre un programa de disciplina?206Universidad de Granma. Bayamo MN, Cuba.Carretera de Manzanillo Km 17 ½ Bayamo. Granma. Cuba. C.P. 85100.https://revistas.udg.co.cu/index.php/rocaAbstractThe objective of the article is to propose a way to develop the dissertation or critical exposition on a discipline program, which is one of the exercises to be carried out by every university professor who is going to opt for the category of Full Professor, the maximum condition of the established scale for Cuban higher education. Throughout it, the main aspects to take into account when preparing and executing a presentation are explained and exemplified. To illustrate these aspects, the Higher Mathematics discipline was selected for the Civil Engineering career. It was concluded that it is very important todiscern the components of a teaching discipline to achieve an effective dissertation or critical exposition on its deficiencies and to propose ways to improve them. El objetivo del artículo es proponer una forma de desarrollar la disertación o exposición crítica sobre un programa de disciplina, que es uno de los ejercicios a realizar por todo profesor universitario que vaya a optar por la categoría de Profesor Titular, máxima condición de la escala establecida para la Educación Superior cubana. A lo largo del mismo se explican, y ejemplifican, los principales aspectos a tener en cuenta al preparar y ejecutar dicha exposición. Para ilustrar estos aspectos, se seleccionóla disciplina Matemática Superior para la carrera de Ingeniería Civil. Se concluyó que es muy importante discernir las componentes de una disciplina docente para lograr una eficaz disertación o exposición crítica sobre sus deficiencias y proponer formas de perfeccionarlas.
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Learning Mathematics is difficult for most students, which is why numerous researchers have been interested in promoting it. In the case of Differential and Integral Calculus (DIC), the advantages offered by the concept of Digital Learning Ecosystem (DLE) can enhance their learning from technologies. The objective was to explore the perceptions of professors and students about the teaching learning process of the DIC in the career of Engineering in Communications and Electronics of the National Polytechnic Institute of Mexico, to understand how they conceive the efficient use of technology from the DLE concept. The methodology included the analysis of teaching statistics and the application of surveys to teachers and students. The result was the diagnosis of insufficiencies in the learning of the DIC, standing out as main causes the limited use of technologies, the deficient didactic conception and the inadequate mathematical base of the students. It is concluded that it is convenient to use DLE for the teaching learning of the DIC, which integrate the selection of content on digital platforms from a correct didactic approach.
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El aprendizaje de la Matemática resulta difícil para la mayoría de los estudiantes, por lo que numerosos investigadores se han interesado en potenciarlo. En el caso del Cálculo Diferencial e Integral (CDI), las ventajas que ofrece el concepto de Ecosistema Digital de Aprendizaje (EDA) puede potenciar su aprendizaje desde las tecnologías. El objetivo fue explorar las percepciones de profesores y estudiantes acerca del proceso de enseñanza aprendizaje del CDI en la carrera de In-geniería en Comunicaciones y Electrónica del Instituto Politécnico Nacional de México, para comprender cómo conciben el uso eficiente de la tecnología desde el concepto de EDA. La metodología incluyó el análisis de estadísticas docentes y la aplicación de encuestas a profesores y estudiantes. El resultado fue el diagnóstico de insuficiencias en el aprendizaje del CDI, sobresaliendo como causas principales el limitado empleo de las tecnologías, la deficiente concepción didáctica y la inadecuada base matemática de los estudiantes. Se concluye que es conveniente utilizar los EDA para la enseñanza aprendizaje del CDI, que integren la selección de contenidos en plataformas digitales desde un correcto enfoque didáctico. ABSTRACT Learning Mathematics is difficult for most students, which is why numerous researchers have been interested in promoting it. In the case of Differential and Integral Calculus (DIC), the advantages offered by the concept of Digital Learning Ecosystem (DLE) can enhance their learning from technologies. The objective was to explore the perceptions of professors and students about the teaching learning process of the DIC in the career of Engineering in Communications and Electronics of the National Polytechnic Institute of Mexico, to understand how they conceive the efficient use of technology from the DLE concept. The methodology included the analysis of teaching statistics and the application of surveys to teachers and students. The result was the diagnosis of insufficiencies in the learning of the DIC, standing out as main causes the limited use of technologies, the deficient didactic conception and the inadequate mathematical base of the students. It is concluded that it is convenient to use DLE for the teaching learning of the DIC, which integrate the selection of content on digital platforms from a correct didactic approach.
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Los estudios sobre el proceso de enseñanza y aprendizaje del Cálculo Integral en las carreras de Ingeniería revelan diferentes insuficiencias en el tratamiento didáctico de la generalización de las aplicaciones en el Cálculo Integral, desde la perspectiva de los procesos de variación y acumulación. Esto limita el desempeño de los estudiantes de ingeniería en la solución de problemas matemáticos en el PEA del CI. En respuesta a lo anterior, la presente investigación elaboró un modelo y una estrategia didáctica para el desarrollo de la generalización de las aplicaciones conceptuales en el Cálculo Integral para las carreras de Ingeniería, que a través de la estrategia se propuso desarrollar este proceso de generalización. El modelo y la estrategia propuesta exhiben la novedad científica al develar la lógica didáctica entre los procesos expresados como subsistemas que conforman el modelo, a partir de, la interacción sinérgica de estos procesos. De aquí resulta como cualidad la significatividad del desarrollo de la generalización de las aplicaciones conceptuales en la resolución de problemas matemáticos de CI, como vía para mejorar el desempeño de los estudiantes de ingeniería en la solución de problemas matemáticos en el PEA del CI. Los resultados alcanzados en el orden teórico y práctico, han sido consecuencia de la aplicación de diversos métodos científicos que permitieron corroborar la hipótesis de la investigación, demostrándose que con la implementación de la estrategia didáctica propuesta se mejora del desempeño de los estudiantes de ingeniería en la solución de problemas matemáticos en el PEA del CI.
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Resumen En el desarrollo del proceso de enseñanza-aprendizaje del Cálculo Integral en la carrera de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Camagüey, se observan insuficiencias en su tratamiento didáctico, cuando se manifiesta el acto de comprender y calcular una integral, lo que incide en el desempeño correcto de los estudiantes al resolver problemas de aplicación en este tema de la matemática. La interpretación del Teorema Fundamental del Cálculo como la integral de una razón de cambio y su cambio neto, visto también dentro de un proceso de variación y de acumulación (PVA), es una potente herramienta matemática, que permiten calcular cantidades de magnitud relacionadas fundamentalmente con el pensamiento ingenieril. El objetivo del presente artículo es ofrecer pautas para el tratamiento didáctico-matemático del proceso de enseñanza-aprendizaje del Cálculo Integral y mostrar ejemplos de Situaciones Didáctico-Matemáticas (SDM) para el tratamiento de los problemas de variación y acumulación del Cálculo Integral en problemas ingenieriles. Palabras clave: Situaciones Didáctico-Matemáticas.Procesos Variación-Acumulación. SITUAÇÕES DIDÁTICO-MATEMÁTICAS PARA O TRATAMENTO DE PROCESSOS DE VARIAÇÃO E ACUMULAÇÃO DE CÁLCULO INTEGRAL EM PROBLEMAS DE ENGENHARIA Resumo No desenvolvimento do processo de ensino-aprendizagem do Cálculo Integral na carreira de Engenharia Elétrica da Universidad de Camagüey, observam-se insuficiências em seu
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p>En este artículo se establece como propuesta metodológica para la enseñanza de las matemáticas en el nivel de Ingenieria a la fase didáctica de la Matemática en Contexto de las Ciencias. Se parte de la selección de un evento contextualizado y posteriomente se muestran los pasos que el profesor de matemáticas debe seguir para presentar a los estudiantes una matemática contextualizada. Se trabaja con el caso particular de una ecuación diferencial para determinar matemáticamente el orden de una reacción química. Con esta actividad se logra vincular dos áreas de conocimiento las matemáticas avanzadas con la bioquímica avanzada, materias cursadas por un Ingeniero en Procesos Bioalimentarios del subsistema de Universidades Tecnológicas. La propuesta metodológica se distingue por actividades previas, tales como la selección adecuada del evento a contextualizar, la identificación de los conocimientos previos de matemáticas y de la disciplina del contexto, y el diseño de la situación de aprendizaje en donde se trabaja con la Matemática en Contexto. Estas actividades las debe realizar el profesor antes de proponer a los estudiantes la situación de aprendizaje contextualizada. Los hallazgos sugieren que con la implementación de esta propuesta metodológica los estudiantes se convierten en sujetos activos con un papel protagónico en su formación académica y profesional mientras que el profesor se transforma en una guía y facilitador del conocimiento, donde su papel principal es el diseño de las situaciones de aprendizaje y su conducción durante la ejecución de las mismas. </p
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Se aborda el problema científico: las insuficiencias que presentan los estudiantes en la comprensión y solución de los problemas matemáticos. Tomando como objeto de la investigación el proceso de resolución de problemas en el proceso de enseñanza-aprendizaje de la Matemática y como campo de acción, la formación de representaciones de problemas matemáticos en el proceso de resolución de los mismos. Formulándose como objetivo a alcanzar, la elaboración de una estrategia que, sustentada en una modelación didáctica de la formación de representac iones de los problemas matemáticos, contribuya a perfeccionar la preparación que para su resolución tienen los estudiantes. El aporte teórico es un modelo didáctico de la representación del problema matemático y su formación en el proceso de resolución. Constituyen aportes prácticos, la elaboración de una estrategia didáctica para la dirección del trabajo de formación de representaciones en la resolución de problemas matemáticos y la escritura de un libro para el perfeccionamiento de las insuficiencias que en esta dirección presentan los estudiantes de la enseñ anza media y superior. Los aportes de la investigación han contado con la aceptación de la comunidad científica y pedagógica, que los ha valorado a partir de su presentación en numerosos eventos nacionales e internacionales, así como en actividades metodológicas de la carrera de Licenciatura en Matemática en la Universidad de Oriente, siendo además publicados en diferentes revistas y proceeding de eventos.
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Se desarrolla una propuesta didáctica para la enseñanza del concepto Espacio Vectorial con el objetivo de lograr en el estudiante la coherencia lógica en la argumentación de las relaciones existentes entre los registros de representación analítico, geométrico y estructural del concepto objeto de estudio. Se determinó una escala para valorar la coherencia lógica antes mencionada y se propusieron tres niveles de desarrollo (formación, transformación y conversión), con sus correspondientes criterios evaluativos. Se describe la implementación de la propuesta y se hace un estudio experimental, longitudinal y prospectivo, donde la variable independiente fue manipulada por los investigadores. Los resultados muestran que en los grupos donde se implementó la propuesta los estudiantes tienen mejores resultados pues hay mayor proporción de estudiantes en los niveles de transformación y conversión. Se recomienda investigar los efectos de la propuesta utilizando las tecnologías de la información y las comunicaciones.
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In this paper numerical and general strategies in solving combinatorial problems are analysed. A questionnaire with 11 simple combinatorial problems and 2 compound combinatorial problems was given to 91 university students with high mathematical training. The results showed a general difficulty. The analysis of students´ strategies, including translating the problem, dividing into sub-problems, fixing variables, sum, product and quotient rules serves to find some criteria in order to improve the teaching of combinatorics.
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Estudios de reconocidos investigadores sobre la problemática de la enseñanza y aprendizaje del Cálculo nos permiten reconocer un paradigma tradicional de enseñanza, el cual ha sido practicado en la institución educativa a la que pertenecemos. La revisión de diversos artículos en torno a alternativas de enseñanza nos sugiere tendencias en la manera como se proponen cambios; algunos sólo afectan a la forma de enseñar, otros reparan en el contenido a enseñar. Observamos que recurrir a la historia de la génesis del conocimiento ha permitido identificar en el contenido matemático del currículo una variable que influye en la apropiación de las nociones y procedimientos del Cálculo. En cierto momento, el qué enseñar se integra al cómo enseñar y cobra un sentido didáctico la presencia de la actividad matemática en el aula. En el marco del acercamiento socioepistemológico ubicamos el surgimiento de una propuesta para la enseñanza del Cálculo, cuya implantación en la institución educativa en cuestión asume a la investigación como sustento
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This study is about an analysis of the effects that the incorporation of cutting-edge technology produces in the teaching field of the elementary theory of mathematical analysis. Specifically, the case of the relations between f and f ¿, i.e. between a function and its derivative or the function and its primitives. For this, we use an experimental design which intentionally and systematically incorporates the calculators with graphical capacity. Far from assuming as a theoretical priori that such incorporation would have significant educational advantages, we approach the examination of the learning nature as an investigation matter in that technological area. In such sense, the study we are reporting now, allows to take a rational and critical attitude towards the existence of technological resources designed with teaching purposes Cette étude se réfère à une analyse des effets de l'incorporation de la technologie avancée dans le domaine de l'enseignement de la théorie de l'analyse mathématique. Elle traite spécifiquement le cas des relations entre f et f ', c'est-à-dire, entre une fonction et sa derivée ou entre la fonction et ses primitives. Nous utilisons à cet effet une conception expérimentale, qui intègre de façon intentionnelle et systématique les calculatrices à capacité graphique. Loin de supposer comme un à priori théorique que cette intégration aurait des avantages didactiques considérables, nous avons examiné, comme une des questions de notre recherche, la nature de l'apprentissage dans cette ambiance technologique. En ce sens, l'étude que nous allons présenter permet d'assumer une position rationnelle et critique face à l'existence des ressources technologiques conçues à des fins rapportées à l'enseignement. Cet étude fait allusion à l¿analyse des effets que produit l¿incorporation de la haute technologie produite dans le domaine de l¿enseignement de la théorie élémentaire de l¿analyse mathématique. Spécifiquement, le cas des relations entre f et f ¿ , c¿est à dire, une fonction et sa derivée ou la fonction et ses primtives. Nous utilisons à cet effet une conception expérimentale, qui intègre de façon intentionnelle et systématique les calculatrices à capacité graphique. Loin de supposer comme un ¿a priori¿ théorique que telle incorporation aurait des avantages didactiques considérables , on se pose alors la question de recherche l¿examen de la nature de l¿apprentisage dans ce cadre technologique. Dans ce sens, l¿étude qui est maintenant introduit, nous permet d¿aquérir une attitude rationelle et critique face à l¿éxistence des resources technologiques dessinées en vue de l¿enseignement. Este estudio trata de un análisis de los efectos que la incorporación de la tecnología avanzada produce en el campo de la enseñanza de la teoría elemental del análisis matemático. Específicamente, el caso de las relaciones entre f y f ¿, es decir entre una función y su derivada o la función y sus primitivas. Utilizamos para ello, un diseño experimental que incorpora intencional y sistemáticamente a las calculadoras con capacidad gráfica. Lejos de suponer como un a priori teórico, que tal incorporación tendría ventajas didácticas considerables, nos planteamos como pregunta de investigación el examen de la naturaleza del aprendizaje en ese ambiente tecnológico. En tal sentido, el estudio que ahora reportamos, permite asumir una postura racional y crítica frente a la existencia de recursos tecnológicos diseñados con fines de enseñanza.
Book
This book is the final report of the ICMI study on the Teaching and Learning of Mathematics at University Level. As such it is one of a number of such studies that ICMI has commissioned. The other Study Volumes cover assessment in mathematics education, gender equity, research in mathematics education, the teaching of geometry, and history in mathematics education. All ofthese Study Volumes represent a statement of the state of the art in their respective areas. We hope that this is also the case for the current Study Volume. The current study on university level mathematics was commissioned for essentially four reasons. First, universities world-wide are accepting a much larger and more diverse group of students than has been the case. Consequently, universities have begun to adopt a role more like that of the school system and less like the elite institutions of the past. As a result the educational and pedagogical issues facing universities have changed. Second, although university student numbers have increased significantly, there has not been a corresponding increase in the number of mathematics majors. Hence mathematics departments have to be more aware of their students’ needs in order to retain the students they have and to attract future students. As part of this awareness, departments of mathematics have to take the teaching and learning of mathematics more seriously than perhaps they have in the past.
Chapter
As noted in the introduction, there have been two very different traditions of research on calculus/introductory analysis. These traditions might almost be called ‘theory-driven,’ as reflected in section 2; and ‘practice-driven’ as described in section 3. Interestingly, there appears to be a move toward convergence of the two types. On the one hand, the theoretical work described in section 2 has given rise to some studies of ‘didactic engineering.’ On the other hand, now that various efforts at reform have been developed and stabilized, as described in section 3, such courses provide excellent sites for basic research. Ultimately, the field will make progress on effective teaching and learning only if it deals meaningfully with theoretical and pragmatic issues simultaneously. This paper reflects movement in that direction. All the articles cited — some of which focus on theoretical considerations, some on reform, and some on both theory and reform — are part of the foundations on which we build.