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Previous issue date: 2013-12-05 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The Fundamental Theorem of Calculus (FTC) occupies a prominent position in the study of Differential and Integral Calculus (DIC) as it establishes a relationship which exists between the operations of integration and differentiation as inverse to each other in addition to its use in the calculation of definite integrals, especially in solving problems which involve area, volume and arc length, amongst others. However, in the context of Mathematics Education, regarding the teaching and learning of Calculus, researches conducted in Brazil and other countries like France, England and the United States, have shown misunderstanding on the part of the students regarding the lack of connection between the concepts of Integral and Derivatives in the study of FTC. Facing this scenario, this thesis aimed at conducting a didactic and epistemological study of FTC, presenting, as its result, the elaboration and analysis of teaching intervention of which main aim was to reveal and bring up the relationship between the operations of derivation and integration and under which conditions this relationship is established as this constitutes the essence of the theorem. As a theoretical frame of reference, one has used the ideas connected to the use of intuition and rigor in the construction of mathematical knowledge according to Henri Poincaré (1995) as well as the categorizations of intuition and the interrelations between its components: the formal, algorithmic and intuitive components in mathematical activities according to Efraim Fischbein (1991). The research presented is qualitative, presenting, as methodological procedures, the development of a teaching intervention as wells as the analysis of the solutions to questions proposed by fourteen students from a technological course in a public college in the state of São Paulo with the help of Geogebra Software. In order to analyze the resolutions, besides the already mentioned theoretical frame of reference, one has also adopted the works of Tall (1991) on the role of visualization of the teaching of Calculus and the interrelationships with intuition and rigor. As results, one highlights that exploring the concepts of integral, initially by the idea of accumulation and working simultaneously with the question related to the variation of this accumulation, has shown to be a suitable strategy so that students could understand the mutual relationship between integration and derivation as operations inverse to each other, as well as it allowed them to internalize such relationship as in the genesis of FTC which came after the study of these operations. Furthermore, one can conclude that the concept of function constituted the conducting principle which guided students on the understanding of FTC. Nevertheless, difficulties in understanding the continuity of a function, one of the central points of the theorem, was also an issue which came up in the results of the teaching intervention. Analysis has shown better results on students dealing with mathematical activities when the axis of interactions among formal, algorithmic and intuitive components is dealt with the axis regarding the question of visualization in the process of teaching and learning Calculus. At the end of tasks, one has observed that students have begun to show indications of concern in order to relate intuition with rigor in the building of mathematical knowledge / O Teorema Fundamental do Cálculo (TFC) ocupa uma posição de destaque no estudo do Cálculo Diferencial e Integral (CDI), pois estabelece a relação existente entre as operações de integração e derivação como inversas entre si, além da sua utilização no cálculo de integrais definidas, em especial na resolução de problemas envolvendo área, volume e comprimento de arco, entre outras. Entretanto, no âmbito da Educação Matemática, quanto ao ensino e aprendizagem do Cálculo, pesquisas realizadas no Brasil e em outros países, tais como França, Inglaterra e Estados Unidos evidenciaram a incompreensão dos alunos no tocante à falta de ligação existente entre os conceitos de integral e derivada no estudo do TFC em um curso de Cálculo. Diante desse panorama, esta tese teve por objetivo realizar um estudo didático e epistemológico do TFC, apresentando como resultado a elaboração e análise de uma intervenção de ensino que procurou fazer emergir a relação entre as operações de integração e derivação e sob quais condições essa relação se estabelece, o que constitui a essência do teorema. Como referencial teórico foram utilizadas as ideias ligadas ao uso da intuição e do rigor na construção do conhecimento matemático, segundo Henri Poincaré (1995), bem como as categorizações da intuição e as inter-relações entre os componentes: formal, algorítmico e intuitivo nas atividades matemáticas, de acordo com Efraim Fischbein (1991). A pesquisa é qualitativa, apresentando como procedimentos metodológicos a elaboração de uma intervenção de ensino, bem como a análise das resoluções das questões efetuadas por 14 estudantes do curso de Tecnologia de uma faculdade pública do Estado de São Paulo com o auxílio do software GeoGebra. Para análise das resoluções, além do referencial teórico citado, foram adotados os trabalhos de Tall (1991) sobre o papel da visualização no ensino do Cálculo e as inter-relações com a intuição e o rigor. Como resultados, destaca-se que explorar os conceitos de integral inicialmente por meio da ideia de acumulação, simultaneamente trabalhando-se com a questão da variação dessa acumulação, mostrou-se uma estratégia pertinente para que os estudantes compreendessem a relação mútua entre integração e derivação como operações inversas uma da outra, assim como permitiu que os estudantes interiorizassem que tal relação, como ocorreu na gênese do TFC, realizou-se posteriormente ao estudo dessas operações. Além disso, pode-se concluir que o conceito de função constituiu-se na linha condutora que norteou o entendimento dos estudantes sobre o TFC. Não obstante, as dificuldades da compreensão de continuidade de uma função, um dos pontos centrais do teorema, também foi uma questão que emergiu dos resultados da intervenção de ensino. A análise mostrou melhores resultados por parte dos estudantes nas atividades matemáticas, quando o eixo das interações entre os componentes algorítmico, formal e intuitivo é trabalhado em conjunto com o eixo relacionado à questão da visualização no ensino e aprendizagem do Cálculo. No final das tarefas, observou-se que os estudantes começaram a mostrar indícios da preocupação de relacionar a intuição com o rigor na construção do conhecimento matemático
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:leto:handle/10979 |
| Date | 05 December 2013 |
| Creators | Grande, André Lúcio |
| Contributors | Silva, Benedito Antonio da |
| Publisher | Pontifícia Universidade Católica de São Paulo, Programa de Estudos Pós-Graduados em Educação Matemática, PUC-SP, BR, Educação |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_SP, instname:Pontifícia Universidade Católica de São Paulo, instacron:PUC_SP |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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