Ensenanza de simetrıas matematicas a traves del arte: Propuesta parapromover un estudio integral.

Trabajo Especial de Grado

UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELALicenciatura en Educacion mencion Matematica

Daniela Palacios Salazar

Caracas, VenezuelaMayo 2007

RESUMEN: Se describen teorıas del aprendizaje relacionadas con la construccion delpensamiento y la adquisicion de aprendizajes significativos para justificar la impor-tancia de los mismos al momento de disenar un material instruccional. Junto a estasteorıas se considera el modelo de pensamiento geometrico de van Hiele para elaborarclases tipo talleres orientadas hacia la integracion de disciplinas que potencien la com-prension de los temas a relacionar e incentivar un pensamiento holıstico. Los temasexpuestos son ciertas simetrıas matematicas que son facilmente explicadas a traves derepresentaciones artısticas y decorativas, como pinturas y mosaicos, mostrandocomopueden construirse y embellecer nuestro derredor.

PALABRAS CLAVES : Aprendizaje Significativo, Modelo van Hiele, Simetrıas Matema-ticas, Arte Bidimensional, Proyecto Factible.

Introducci on

Cabe preguntarse por que es necesaria la ensenanza de la matematica desde los niveles mas bajosde la estructura academica. Como bien es cierto, la matematica, conocida como la Reina de lasCiencias, es una ciencia pura que busca estudiar patrones en las estructuras de entes abstractosy las relaciones que entres ellas puedan existir, aporta metodos de orden y logica que aparte dedesarrollar y potenciar el pensamiento cientıfico, incentiva y capacita un pensamiento abstractoque permite plantear y resolver problemas cotidianos y llegar a conclusiones y convicciones apro-piadas. La matematica ensena a resolver problemas de manera ingeniosa y entrena en la busquedade soluciones no triviales de los mismos.

Ahora, si bien la matematica ofrece la existencia de una certeza verificable ausente en otrosaspectos de la existencia humana permitiendo deducir y delimitar lo verdadero de lo falso, y poseela capacidad de explicar como y por que funcionan ciertas cosas, es innegable la elevada impor-tancia que su estudio este vinculado a la instruccion que la Educacion Basica ofrece, pues asegurala formacion de mentes abiertas, espontaneas, flexibles y con grandes capacidades de escrutinio yrazonamiento logico.

La educacion busca la integracion de las personas frente a unambito social en constanteevolucion, frente a una cultura en la cual la se desenvuelven y sobre todo, busca formar personasque logren tener los medios personales y materiales para continuar con el desarrollo intelectual,moral, laboral y disciplinario que una sociedad evolucionada necesita para mantenerse estable yconsolidada.

La educacion tiene la obligacion intrınseca de permanecer en constante alerta a los cambiosprofundos que la dinamica social va generando y mantenerse abierta para lograr adaptarse a lasnuevas y siempre cambiantes necesidades que la situacion global plantea y exige.

Ademas, uno de los trabajos mas importantes del docente, como agente dinamico de la edu-cacion, consiste en encaminar su trabajo cientıfico y pedagogico en la elaboracion y aplicacionde estrategias metodologicas que permitan dirigir, y en otros casos reformular, elproceso deensenanza-aprendizaje segun las diferentes necesidades que la sociedad plantee.

Por todo lo anteriormente expuesto, esta investigacion propone un estudio descriptivo sobre laensenanza de la matematica usando como herramienta estrategica otra disciplina del pensamientoque pareciera tener poco en comun con ella, pero que en realidad la representa y complementa,como el arte, para echar mano de nuevas estrategias didacticas que faciliten el aprendizaje de cier-tos conceptos sobre simetrıas, ejemplificadas a traves de representaciones artısticas.

Se busca estimular y desarrollar mentes holıstica e integrales que permitan reconocer y des-cubrir como lo abstracto de la matematica tiene aplicaciones concretas en el mundo sensible quenos rodea.

Es una investigacion orientada hacia los jovenes estudiantes del ciclo diversificado de la Edu-

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cacion Media buscando que reconozcan por sı mismos la importancia de la matematica tanto en loacademico como en lo cotidiano, pero sobre todo lo queesta representa en la construccion de supropio pensamiento, en su mundo interno, y en la eleccion de su futuro como entes partıcipes dela sociedad que los rodea y los promueve a mantener y a reelaborar su propia cultura.

La lınea de investigacion que este trabajo traza depende de aquellos temas educacionales quehan tomado fuerza en losultimos tiempos, entre los cuales la interdisciplinariedad ha ocupadoun lugar protagonico. Se ha planteado que “las diversasareas de conocimientos deben manteneruna estrecha relacion entre sı para dar coherencia al proceso educativo con objeto de lograr laformacion completa y equilibrada del alumno” (Ibanez, citado en Perez Sarduy, 2006). Por ellopudiera asumirse a la interdisciplinariedad como un fenomeno que se concreta en las relacionesobjetivas entre las diferentes disciplinas que confluyen enel proceso formativo y como un elementode vital importancia en la formacion integral de la personalidad de las nuevas generaciones (PerezSarduy, 2006). Por ello esta investigacion emprende su labor reuniendo arte y matematica comoelemento unificador, vinculante y revelador para el desarrollo de nuevas personalidades integrales.

Las exigencias de una educacion de alta calidad deben estar determinadas por una eficienteaplicacion del aprendizaje, en consecuencia, deben ejecutarse estrategias educativas que aportenaprendizajes significativos a los estudiantes. Por ello, tomamos un modelo de pensamiento y apren-dizaje elaborado y difundido por los van Hiele unido al concepto de aprendizaje significativo elab-orado por Ausubel para asentar las bases teoricas que sustentaron la investigacion y que sirven debase para el profesor a la hora de encontrar el punto de partida del cual debe iniciar la ensenanza.

Ofreciendo un diseno instruccional basado en sesiones de cuatro (4) clases tipo talleres ex-tracurriculares que representen una alternativa para el docente y el estudiante que potencie el pro-ceso ensenanza-aprendizaje, se revela el principal objetivo de estainvestigacion.

Buscando alternativas recreativas para los estudiantes queaspiran aprender una materia en es-pecial y solventar cabalmente la falta de uniformidad y congruencia que el estudio de la matematicapuede representar ofrecemos sesiones de aprendizaje estrategico que permiten aprender matematicade una forma menos rigurosa, pero igual eficaz y eficientemente.

El Problema

Planteamiento del problema

Dado que el rendimiento por parte de los alumnos de las escuelas es ciertamente bajo, en cuantoa la matematica como disciplina del pensamiento, alternativas para su ensenanza no son pocas,quizas sı , mal distribuıdas.

Peralta (2005) plantea que el principal problema que la ensenanza de la matematica enfrentaderiva de la resistencia que los estudiantes presentan al momento de aplicar los metodos queesta

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propone pues, segun la tradicion de esta misma ensenanza, el aprendizaje de conceptos, la res-olucion de problemas y la adquisicion de procedimientos, generalmente tienen lugar sin la inter-vencion activa de los alumnos mismos.

No se trata de obviar que la matematica es una ciencia metodologica, perfectamente estruc-turada y conferida de un sistema de orden y logica que permite plantear y resolver problemas, seancuales sean susordenes, pero justamente por ello presume ser cerrada y rıgida. Pareciese ser unadisciplina con un lenguaje en los que solo algunos privilegiados participan, lo que deriva en unarigidez mental que no permite disfrutar de la importancia y de las facilidades que la matematica entodos sus aspectos puede ofrecer, limitando el desarrollo intelectual, el conocimiento por sı mismoy la capacidad creativa que tanto aportan al desenvolvimiento de alumnos y profesores, dandopaso a una deficiente interiorizacion de los significados que la matematica como ciencia y filosofıaaporta.

Esta conducta, como consecuencia de esta limitacion , conlleva a los estudiantes a asumir queel estudio de la matematica es aburrido, no aporta innovacion a sus necesidades y mucho menoslas suple.

Dada esta dificultad, la ensenanza de la matematica debe tomar un curso de transformacione integracion. Debe el educador asumir nuevas posturas, ya que la busqueda de la coordinacionde las actividades de variosorganos para alcanzar un funcionamiento armonioso y ası componerun todo con partes diversas es un sentimiento global que lidera las tendencias educativas contem-poraneas.

“Las clasificaciones racionales,..., han sido llevadas a unextremo que . . . condujo a una perdidade la vision global del conocimiento verdaderamente creativo para sustituirla por visiones parcialesde muy corto alcance(. . . ). De todas estas clasificaciones, la mas evidente y, al mismo tiempo, lamas artificial es la que senala fronteras entre las ciencias y las humanidades...” Jimenez (1999).

La separacion que ha existido entre las ciencias y las humanidades ha violentado el intelectohumano junto con la palabra “vocacion” que ha permitido el florecimiento de este tipo de individuoque no se pregunta que necesita y, mas aun, que quiere. Este individuo aislado y perfeccionista,exento de dudas, que no desarrolla sus habilidades innatas en pro a su salud mental y a la saludsocial y cultural.

Ahora, la presencia de la matematica en el arte se manifiesta desde tiempos remotos: los grie-gos, artistas del Renacimiento (siglo XV), losarabes (s. XII-XV), utilizaron la geometrıa en laconstruccion de sus monumentos, decorados y pinturas. En el siglo XX muchos artistas han uti-lizado figuras geometricas y a la geometrıa en sı en sus obras (Matematica para todos, FundacionPolar).

En particular, en el caso de Venezuela, la arquitecto y artista plastico Ines Silva hace uso de lamatematica para generar infinidades de estructuras basadas en el arte geometrico (www.inessilva.com).El doctor Mauricio Orellana Chacın, matematico reconocido, lleva mas de cinco anos dictandoconferencias a nivel nacional e internacional acerca de la relacion innegable entre las matematicas

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y el arte y la belleza queesta genera, siendo suultima ponencia dentro del marco del XII CongresoInteramericano de Educacion Matematica a realizarse en julio de 2007.

Por ello, hemos decidido emprender una investigacion pedagogica que nos permita a un nivel deeducacion intermedio (ciclo diversificado) integrar de una forma sencilla ciencias y humanidades,matematica y arte, tomando conceptos especıficos, como el de simetrıas, para ejemplificarlos atraves de representaciones artısticas y lograr, por una parte, afianzar conocimientos y concep-tos matematicos de una manera cotidiana y atractiva, mientras se busca vincular dos mundos tanaparentemente desligados, dandole continuidad a nuestra lınea de investigacion basada en la inter-disciplinariedad desarrollando acciones a traves de la educacion con el fin de contribuir de maneraarmonica y sistematica a la formacion integral de la personalidad .

Objetivo General

Proponer cuatro (4) clases tipo talleres de aprendizaje estrategico para estudiantes del ciclo diver-sificado que ejemplifiquen los aspectos estetico-emocionales de la matematica, basandose en losconceptos de los distintos tipos de simetrıas que se noten claramente representados en pinturas,fotografıas, grabados y mosaicos, para superar deficiencias en la comprension de alguna de estasdos disciplinas y mostrar la estrecha relacion que entre el arte y la matematica se ha dado a travesde la historia, como un aporte a la educacion y a la sociedad.

Objetivos especıficos

1. Analizar descriptivamente las relaciones que existen entre el arte y el concepto de simetrıaen Geometrıa.

2. Describir los factores que inciden directa e indirectamente en la comprension de la matematicay como algunos de sus conceptos pueden ser ejemplificados artısticamente, y a su vez, comoalgunas representaciones artısticas pueden ser explicadas a traves de la matematica.

3. Determinar los metodos, actividades, recomendaciones y materiales que propicien la com-prension y el reconocimiento de los estudiantes en cuanto que la matematica forma parte desu mundo interior y de su vida cotidiana, usando al arte para ello.

4. Integrar a traves de imagenes directas, de pensamientos artısticos y de sus representaciones,conceptos de simetrıas, para lograr queestos sean asimilados y se les de un lugar en elpensamiento del estudiante que genere relacion y aplicacion (no solo tecnologica, como seacostumbra o espera de la matematica).

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Justificacion

Mas alla de quererunicamente abordar el tema de la comprension de la matematica en la edu-cacion media, es tratar de contribuir a mejorar la formacion integral de la poblacion estudiantil yla formacion y actualizacion de los docentes en dichaarea.

Aun en la actualidad, la matematica es casiunicamente reconocida como una disciplina quepermite realizar operaciones algebraicas elementales y representar geometricamente figuras paraser estudiadas, pero pareciera ser un reconocimiento limitado, pues no se resalta la importancia delpapel que juega esta fascinante rama del pensamiento sobre el desarrollo del estudiante como unente analıtico y participativo .

Las escuelas no escatiman en alternativas para colaborar enla superacion intelectual y emo-cional de sus alumnos y es por ello que demandan nuevas estrategias didacticas que traten de su-perar las dificultades academicas que la matematica representa y las dificultades vocacionales quela sociedad impone, y poder generar unambito educativo placentero, interrelacionado y holıstico.

Por esto proponemos una herramienta que combina las necesidades y tendencias actuales conlo constructivista de la educacion, que combina la relacion entre lo aparentemente desligado dellenguaje de la naturaleza con representaciones creadas porel ingenio humano y buscar inculcar unpensamiento reflexivo, de ejercicio y vision, mas que de practicas aisladas y rıgidas.

Igualmente se pretende proveer a los docentes de estrategias que ayuden a los estudiantes adesarrollar sus habilidades y destrezas, incrementando enellos la capacidad de descubrimiento yanalisis .

De aquı se espera consolidar un aporte significativo a la educacion que contribuya y permitasolventar la problematica del aislamiento injustificado de la matematica que la labor profesionaly el ejercicio docente han propiciado y despertar el interes ante la estetica, las emociones y laslibertades que esta disciplina aporta.

Marco Teorico

Teorıas de Aprendizaje

El ambito cognitivo puede ser definido como aquel que trata de lamemoria o del recuerdo deconocimientos, del desarrollo del entendimiento y de las capacidades tecnicas individuales.

La instruccion vincula los procesos de ensenanza y de aprendizaje; de allı que la planificacionde la instruccion implique la determinacion tanto de lo que el alumno ha de aprender como de lasformas de promover ese aprendizaje.

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Ahora, al estudiar la adquisicion y uso de los conceptos, Ausubel, gran expositor del apren-dizaje significativo, plantea que los seres humanos interpretan las experiencias perceptuales deacuerdo a su estructura cognitiva y que los conceptos son el fundamento para el aprendizaje y laresolucion significativa de los problemas.

En general, los psicologos cognitivos describen al aprendizaje como “un proceso generativo enel cual el significado y la comprension deben ser construıdos por los alumnos individualmente...losresultados del aprendizaje son descritos en terminos de las modificaciones de las representacionesinternas del conocimiento...conocidas como estructuras cognitivas, los cuales se forman a travesde...la asimilacion de nueva informacion en las estructuras de memoria ya existentes, por el aco-modo de la estructura cognitiva a la nueva informacion.” (Wildman (1981), citado en Dorrego,1991).

Ausubel distinguıa dos tipos de aprendizajes: el aprendizaje rutinario y elaprendizaje signi-ficativo el cual es un proceso de metacognicion donde el estudiante “aprende a aprender”, dondesus conocimientos previos le dan la base para integrar de manera congruente los recientementeadquiridos y aprender de una manera mas eficaz y eficiente.

El aprendizaje significativo permite al alumno relacionar su mundo interno con el externo, loque conoce con lo que ha de conocer. Esta teorıa del aprendizaje pretende que el estudiante con-struya su propio aprendizaje, que lo lleve a la autonomıa de su modo de pensar, que desarrollesu inteligencia por medio de la integracion de lo que tiene y conoce con respecto a lo que quiereaprender, usando la experiencia como herramienta dado que la misma juega un papel fundamentalen su desarrollo personal.

lo que nos permitirıa integrar disciplinas aisladas para, por una parte, solventar deficienciaseducativas, y por el otro desarrollar el potencial innato decada estudiante.

Se puede observar entonces que el aprendizaje significativoexige, segun Ausubel (1992), laexistencia de conocimientos previos, una actitud de aprendizaje significativo o disposicion delparticipante para relacionar sustancial y no arbitrariamente el nuevo material con su estructuracognoscitiva, el cual, a su vez, debe ser significativo por igual, para que sea relacionable con laestructura del participante.

Dos de las nociones mas fertiles introducidas por el psicologo experimental Piaget, son laasimilacion, “proceso por el cual el individuo toma nuevos datos y los incorpora a las estructurasde conocimiento ya existentes” (Piaget, 1978), y el acomodamiento, construccion dinamica delconocimiento, que estan ıntimamente asociadas con los conflictos cognitivos que se presentan enlos perıodos de transicion entre una fase dada y la siguiente. Durante la transicion pueden entrar enconflicto los elementos de un conocimiento nuevo con la experiencia de las ideas previas adquiri-das. El acomodamiento, complementario de la asimilacion, lleva consigo una reestructuracion delos conocimientos anteriores, mas que la sustitucion, y conduce, con frecuencia, a una autenticareconstruccion mental.

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Visto esto, nos enfocaremos en la descripcion de un modelo de instruccion de pensamientogeometrico que sigue las mismas lıneas estructurales del constructivismo y el aprendizaje signi-ficativo orientado a la instruccion de la geometrıa como rama de la matematica, conocido como elmodelo de van Hiele.

Entre los continuadores de Piaget, se cuentan los esposos Pierre y Dina van Hiele, quienesintrodujeron en Holanda, en 1.957, el modelo de los niveles de pensamiento con el proposito dedesarrollar en los alumnos de la escuela elemental elinsighten la geometrıa.

Los niveles de pensamiento tal y como fueron aplicados por van Hiele a la geometrıa son:visualizacion, analisis,deduccion informal, deduccion formal y rigor, donde con cada uno se vangenerando los sistemas de relaciones que el alumno utilizara para ir construyendo su criterio en-causado por aprendizajes significativos y que lo hara converger en la autonomıa intelectual pararesolver problemas de geometrıa.

Ahora, con el fin de ayudar al alumno a pasar de un nivel a otro depensamiento dado al nivelinmediatamente superior, los van Hiele propusieron una receta que se debe seguir al impartir lainstruccion. La misma se compone de cinco fases de aprendizaje al final de las cuales el alumnohabra alcanzado un nuevo nivel de pensamiento. Estas fases prestan al docente una secuencialogica que le permitiran orientar su instruccion de acuerdo a lo que sus estudiantes necesitan parael optimo alcance de sus objetivos. Citando a de la Torre Gomez (2003):

• Fase 1. Indagacion: el maestro sostiene un dialogo con los alumnos acerca de los objetivosde la materia que se va a estudiar.

• Fase 2. Orientacion dirigida: el profesor organiza en forma secuencial las actividades deexploracion de los alumnos, por medio de las cualesestos pueden familiarizarse con lasestructuras caracterısticas.

• Fase 3. Explicitacion: Los estudiantes refinan el empleo de su vocabulario, construyendoahora sobre experiencias previas. En esta fase los alumnos empiezan a formar el sistemade relaciones del estudio, a partir del cual podran operar con eficacia en la solucion de losproblemas.

• Fase 4. Orientacion libre: Los alumnos encuentran en esta fase tareas de multiples pasos,ası como otras que pueden llevarse a cabo por procedimientos diferentes.

• Fase 5. Integracion: Los alumnos revisan en esta fase los metodos que tienen a su dis-posicion a traves de una mirada de conjunto, con lo cual se busca que unifiquenlos objetosy las relaciones y que los asimilen internamente en un nuevo dominio de pensamiento.

Algunas de las fases pueden diferenciarse por el tipo de problemas que deben plantearse enellas. En la fase 1 se pretende que los problemas ayuden al aprendiz a descubrir el campo delconocimiento y, aunque deben ser sencillos, no se espera quelos alumnos, por sı solos, esten en

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capacidad de resolverlos. En la fase 2 se delimitan los principales elementos (conceptos, defini-ciones, propiedades) que forman el sistema de relaciones con los que los alumnos deberan razonar.Es necesario que las fases 2, 3 y 4 se realicen en el orden establecido, para conseguir un buenaprendizaje y un adecuado desarrollo de la capacidad de razonamiento.

Haciendo un resumen vinculante entre las teorıas de aprendizaje y modelos de pensamientode Ausubel y van Hiele, cabe destacar la similitud y complementariedad que presentan sobre lossiguientes topicos:

• Estructura cognitiva: ambas teorıas la consideran como la base para la integracion de nuevossaberes buscando alcanzar niveles superiores del pensamiento. Una verdadera reinvencionmental.

• Sistemas de relaciones: conceptos, definiciones, propiedades con los que el alumno razona,son el fundamento de la construccion.

• El docente y el material didactico: deben eliminar las fuentes de confusion y apuntar aldesarrollo.

• Autonomıa intelectual: resolucion de problemas de forma propia, aprendizaje personal.

• Didactica: las nuevas ideas deben presentarse en forma generaly luego de forma secuen-cial para que el estudiante asimile, reorganice y se familiarice con las nuevas estructuras aintegrar.

El conjunto de aspectos sobre teorıas de ensenanza-aprendizaje que se han mencionado hastaahora, teorıa de la instruccion, constructivismo, aprendizaje significativo y el modelode pen-samiento geometrico de van Hiele, representan el soporte conceptual en elque esta investigacionse basara.

Bajo este tipo de ensenanza-aprendizaje, lease, aprendizaje significativo y la secuencia orde-nada y logica en que la instruccion debe impartirse, se pretende que el estudiante construyasupropio aprendizaje, su propia manera de remodelar su estructura cognitiva, llevandolo ası haciauna autonomıa bajo un modo de pensar tal que desarrolle su inteligencia de forma integral relacio-nando lo que tiene y conoce con respecto a lo que quiere conocer y aprender.

Bases Matematicas y Artısticas

El estudio de la geometrıa ha sido tradicionalmente incluıdo en los currıculos escolares no solopor su utilidad practica, sino ademas por ser un eficaz medio para que los estudiantes aprendan arazonar, a deducir, a la vez que entiendan el metodo axiomatico con que la matematica opera. “Lageometrıa ofrece una oportunidad para que los estudiantes experimenten en cuanto a las interrela-ciones creativas entre las matematicas y el arte” (Fundacion Polar, Matematica para todos).

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Dentro de la geometrıa, un concepto relevante es lasimetrıa, que en su sentido mas generalpodrıa definirse como la armonıa resultante de ciertas posiciones de los elementos que constituyenun conjunto, es decir, “significa bien proporcionado, con equilibrio de formas...” (Weyl, 1951).

Si bienesta define o genera armonıa y belleza estetica, “el arte, en sus variadas manifestaciones,hace uso de la simetrıa con el fin de lograr belleza, equilibrio y la armonıa de los elementos queutiliza” (MJOCH, 2000).

En un sentido matematico, la nocion de simetrıa es un concepto preciso que viene dado pormedio de una aplicacion entre elementos de conjuntos: Dado un cuerpo, una configuracion espa-cial, es simetrico con respecto a un punto, a una recta o a un plano dadoE si se transforma en sımismo al reflejarse enE.

Este “reflejarse” puede darse a traves de ciertos movimientos rıgidos que al ser aplicados a estecuerpo lo dejan invariante.

Estosmovimientos rıgidos son aquellas transformaciones que no cambian la forma ni eltamano de las figuras, que conservan distancias. “Cuando se trata de un plano, esos movimientosrıgidos son las rotaciones, las traslaciones y las reflexiones y sus combinaciones.” (MJOCH, 2000).

Ası, la simetrıa en su concepcion geometrica se estudia por medio de la teorıa de grupos, es-pecıficamente con el denominado grupo de los movimientos rıgidos del plano cuyo objeto es el dedeterminar estos movimientos rıgidos que dejan invariante a una figura del plano. (MJOCH, 2000).

Existe una amplia clasificacion en cuanto a las simetrıas de las figuras planas, pero dado que elobjetivo principal de esta investigacion es la ejemplificacion de algunas de estas simetrıas a travesde representaciones artısticas, solo nos enfocaremos en algunas de ellas: la primera de ellas es lasimetrıa cıclica donde las figuras tienen un centro, un punto fijoO, que se clasifican dentro de losgrupos puntuales o de Leonardo, especıficamente en losgrupos cıclicosCn, que son generadospor una rotacion deangulo2π/n = 360

o/n.

La segunda es lasimetrıa diedral, tambien ubicada dentro de los grupos puntuales, especıfica-mente dentro de losgrupos diedralesDn, generados por 1 rotacion de ordenn y 1 reflexion.

Todos los movimientos rıgidosT que pertenecen a grupos puntuales, no mueven este puntofijo O y se prueba que tal grupo “solo puede tener rotaciones de centro en el puntoO y reflexionesrespecto de ejes que pasan porO” (MJOCH, 2000), es decir, no presentan traslaciones.

Ahora, otro grupo a estudiar y a ejemplificar sera el grupo de simetrıas del plano (gruposcristalograficos)que se refieren a los distintos recubrimientos del plano (mosaicos, rompecabezas,teselaciones). En este grupo hay traslaciones en dos direcciones independientes y como bien sunombre lo diceestos son utilizados en los ornamentos planos. “Se trata de ornamentar, decorar, unplano bajo ciertas condiciones: a partir de una figura o motivo generador y mediante periodicidady acoplamiento recubrir el plano.” (MJOCH, 2000).

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Cuando hablamos demosaicosnos referimos a un recubrimiento del plano con figuras queno dejen huecos y que a la vez no se superpongan entre ellas. Los regulares estan formados porpolıgonos regulares del mismo tamano (triangulos, cuadrilateros y hexagonos) y los semirregularesson formados po dos o mas polıgonos regulares de dimensiones adecuadas para que se acoplen.Pero para teselar un plano con mosaicos no solo se utilizan polıgonos regulares, ya queestos sonmodulos basicos que se pueden deformar y ser sometidos a un conjunto detransformaciones re-sultando un modelo generador con figuras alusivas.

Lasteselacionespueden a su vez serperiodicas, donde se limita la region mediante dos trasla-ciones independientes sin necesidad de rotaciones y reflexiones, ono periodicas (mosaicos dePenrose), donde las figuras que rellenan el plano ya no son solo polıgonos regulares sino figurasmucho mas complejas, como por ejemplo, animales (gallinas, caballos, peces), y que aun ası re-cubren totalmente el plano.

Tras todas estas generalidades matematicas lo que se busca es interrelacionar dichas simetrıascon representaciones artısticas para realzar los numerosos disenos simetricos que rodean nuestravida cotidiana, como por ejemplo los trabajos graficos de M. C. Escher (Paıses Bajos, 1898-1972)y los ornamentos que decoran edificaciones de origenarabe tales como La Alhambra de Granada,por nombrar algunos de los mas conocidos.

Diseno Instruccional

El diseno de instruccion es el conjunto de procedimientos sistematicos para el desarrollo de ambi-entes educativos. Es una metodologıa de planificacion pedagogica que sirve de referencia para pro-ducir una variedad de materiales educativos atemperados a las necesidades estudiantiles, tratandode asegurar la calidad del aprendizaje.

Siempre y cuando se cumplan con los requisitos metodologicos, cualquier persona se encuentraen la capacidad de crear y desarrollar un material instruccional (Yukavetsky, 2003). Gran parte deestos requisitos nos lo aclaran Duffy y Johanssen (1982) al afirmar que “el diseno y el desarrolloinstruccional deben basarse en alguna teorıa de aprendizaje y/o conocimiento, siendo posible eldiseno efectivo solo si la persona o equipo que lo desarrolla ha efectuado una meditada toma deconciencia de las bases teoricas subyacentes en el diseno”.

Los disenadores de materiales instruccionales deben entender controlar el propio proceso deaprendizaje propio, por lo cual, elenfasis en la actividad instruccional debe estar en el alumno yno en el profesor, dando ası mas importancia a “aprender a aprender”.

Para el desarrollo del proceso instruccional es necesario crear y mantener las condicionesmınimas necesarias para que el aprendizaje se produzca, de allı que sean dos aspectos vinculantesel de ensenar y aprender. Si bien es cierto que el aprendizaje ocurre bajo una suerte de condicionesindividuales: interes, motivacion, aptitudes, actitudes, capacidades cognitivas, tambien es cierto

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que se requiere activar todas esas capacidades en el ambiente externo.

Las nuevas tendencias de organizaciones, instituciones y sistemas tratan de prever que la efi-cacia se desplace de la rigidez a los cambios y a la flexibilidad en la busqueda de experiencias enlas que florezcan la autonomıa, la experimentacion, la aceptacion de riesgos, la innovacion y lacreatividad (Fernandez, 1991).

El uso de estrategias creativas y su relacion con los modelos de investigacion de la ensenanzaya expuestos nos permite desarrollar etapas por las que el docente debe incursionar para reafir-mar conocimientos e incentivar su expresion: tomar conciencia del grupo y de las condicionesexistentes; dejar fluir libremente el potencial creativo; dar la informacion y la ayuda necesaria;administrar adecuadamente la situacion instruccional; aplicar procedimientos adecuados de evalu-acion.

En cuanto a los instrumentos, el diseno de la instruccion no es estructurado sino abierto y con-vergente, es decir, que nunca esta completo y que se termina conjuntamente con la investigacion,con una posible perdida de fiabilidad y objetividad, pero con una mayor flexibilidad y oportunidadde construir sobre el conocimiento tacito.

Develando todo este marco teorico que soporta nuestro diseno instruccional, se puede apreciarla similitud estructural y categorica entre un eficiente diseno y las fases y niveles de aprendizajeque los van Hiele expusieron en su propuesta de pensamiento yensenanza de la geometrıa.

Por ello hemos determinado basarnos en esta teorıa del aprendizaje para dar forma a nuestrapropuesta de material instruccional, disenando 4 clases diferentes basadas y relacionadas con cadanivel de pensamiento y cada fase de aprendizaje, para tratarde garantizar continuidad en la trans-mision y eventual construccion de conocimientos que este trabajo propone.

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Ejemplificaciones Artısticas de Simetrıas

El objetivo principal del siguiente capıtulo es reunir ejemplificaciones artısticas de simetrıas mate-maticas mostrando imagenes que representen aquellas que se buscan estudiar paradar coherenciay continuidad a la labor teorica que se ha venido desplegando.

Las simetrıas que se veran reflejadas en mosaicos, teselaciones, fotografıas, son aquellas ge-neradas por rotaciones, reflexiones y traslaciones de figuras planas. Estas son comunmente lla-madas: simetrıas cıclicas, simetrıas diedrales y simetrıas de recubrimiento del plano.

Una traslacion mueve puntos en una direccion determinada y a una distancia fija. Todo se con-serva, menos la posicion.

Un giro hace que respecto a un centro todos los otros puntos sedesplacen, segun un arco decırculo, un determinadoangulo. Si hacemos una vuelta es como si no hubieramos hecho nada. Sial hacer media vuelta la figura queda igual diremos que tiene simetrıa central, y diremos que haysimetrıa cıclica si la figura solo queda igual cuando giramos unangulo divisor de 360o (un terciode vuelta, un cuarto de vuelta,...).

Una simetrıa axial consiste en fijar una recta o eje y hacer correspondera cada punto otro situ-ado identicamente al primero respecto a esta recta.

Veamos entonces ejemplos claros que representen las mismas.

Simetrıa bilateral

Podrıa decirse que de las simetrıas que puedan encontrarseesta es la mas sencilla dado que consisteen fijar un solo eje de reflexion haciendo luego corresponder cada punto de una figura con otro queesta situado identicamente al primero respecto a esta recta.

Un ejemplo claro lo encontramos en las siguientes figura:

Figura 1: Simetrıa bilateral

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Simetrıas Cıclicas

Las simetrıas cıclicas son aquellas generadas a traves de figuras con un centroO, fijo que son ro-tadas con unangulo de2π/n, es decir, se toma un diseno base con un punto fijo y por medio de esepunto que no se mueve se rota la figura con unangulo de360

◦/n. Este numeron es determinadopor el numero de veces que la figura sera rotada y este numero representa el orden al que pertenecela simetrıa.

Un ejemplo claro de un simetrıa conn = 4 lo encontramos en la siguiente figura ilustrada:

Figura 2: Simetrıa cıclica de orden 4

Este diseno, sin tomar en cuenta los colores, es generada a traves de rotar el numero 2 cuatroveces (cada rotacion es de360

◦/4 = 90◦).

La siguiente figura muestra un ejemplo de una simetrıa cıclica de orden6. La figura es cıclicadado que no presenta ninguna reflexion. Es facil ver que la misma debe ser rotada seis veces paraencontrarse con la figura original.

Figura 3: Simetrıa cıclica de orden6

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Figura 4: Simetrıas cıclicas conn = 2, 3, 4 y 6

En esta imagen vemos representada una figura que es rotada dos, tres, cuatro y seis vecesgenerando ejes de simetrıas facilmente reconocibles.

Mostramos ahora un ejemplo muy reconocido como diseno de cotidianidad, pues es comunmenteusado para juegos de palabras, dameros, crucigramas, etc.

Figura 5: Simetrıa cıclica de orden4

Otras imagenes que representan simetrıas cıclicas son reconocidas en las llamadas mandalas,que son imagenes con un centro y con una simetrıa organizada habitualmente en 4 ejes. Y sufuncion puede ir desde lo puramente decorativo a su uso en la meditacion, la oracion, o comomedio de sanacion y/o desarrollo mental o espiritual.

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Encontramos tambien en textiles disenos de simetrıas cıclicas y otros disenos ubicados enceramicas:

Figura 6: Textil simetrico

Figura 7: Disenos simetricos en ceramicas

Simetrıas Diedrales

Este conjunto de simetrıas vienen determinadas por una rotacion de ordenn y una reflexion, esdecir, dada una figura como en el caso anterior con un punto fijoO, la misma es rotada tantasveces comon indique, lo que le confiere el orden, y luego se le aplica a la nueva figura generadauna reflexion.

Si una figura tiene mas de una lınea especular, podemos decir que tiene simetrıa diedral, comopodemos ver en las siguientes figuras:

Figura 8: Figuras con simetrıa diedral

Ahora, una fotografıa que ejemplifica un simetrıa diedral podrıa ser:

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Figura 9: Simetrıa diedral

ya que vemos claramente como una parte de la fotografıa es rotada cuatro veces y luegoestatiene un eje de reflexion que la duplica.

Nos encontramos con simetrıa diedral en el siguiente diseno muy decorativo, donde la traslacionademas interviene para seguir generando regularidad:

Figura 10: Simetrıa diedral

Y en el siguiente ejemplo vemos representado este tipo de simetrıa que decora parte de laAlhambra en Granada:

Figura 11: Pajarita

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Simetrıas de recubrimiento del plano

Este tipo de simetrıas son aquellas generadas por traslaciones, en especıfico, por dos traslacionesindependientes de figuras geometricas, bien sean sencillas (polıgonos regulares, o la combinacionde varios de ellos), o bien sea por figuras un poco mas elaboradas.

Los disenos generados por este tipo de movimientos son aquellos que rellenan un plano total-mente, lo recubren de tal manera que no dejan espacio entre figura y figura, generando con ellorepresentaciones artısticas muy llamativas.

Con este tipo de simetrıas se generan los reconocidos mosaicos, por ejemplo:

Losunicos polıgonos regulares que nos permiten teselar un plano son los triangulos equilateros,los cuadrados y los hexagonos. Es curioso que ningun otro polıgono regular nos permita realizareste procedimiento, que es demostrado matematicamente y cuya de demostracion no viene al caso.

Figura 12: Polıgonos que teselan un plano

Este tipo de disposicion de figuras genera mosaicos regulares como por ejemplo:

Figura 13: Mosaico regular con hexagonos

Ahora, tambien existen los llamados mosaicos semirregulares que son aquellos que surgen decombinar dos o mas polıgonos regulares:

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Figura 14: Mosaicos Semirregulares

los que vemos representados en la figura anterior notandose como en cada diseno se combi-nan triangulos, cuadrados, hexagonos, octagonos, etc., para hacer que el plano completo quedecubierto.

La siguiente figura muestra otro diseno muy colorido de un mosaico semirregular.

Figura 15: Mosaico Semirregular

Ahora, como bien hemos senalado anteriormente, estos polıgonos regulares que teselan el planopueden ser deformados de tal manera que mantengan el principio de conservacion del espacio ygenerar mosaicos un poco mas abstractos. Por ejemplo:

Figura 16: Mosaico Semirregular

En esta figura vemos como un cuadrado es modificado de tal manera que la nueva figura ge-nerada permite rellenar el plano sin dejar huecos. Y si nos fijamos bien notamos que el mismo esuna idea base para generar rompecabezas.

Podemos tambien usar hexagonos y crear disenos como:

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Figura 17: Mosaico Semirregular con hexagonos

Y cuadrados:

Figura 18: Mosaico Semirregular con cuadrados

Ahora nos acercamos a aquellos mosaicos donde las figuras dejan de ser polıgonos regulares opolıgonos deformados, como aquellos llamados mosaicos de Escher. Este nombre les es conferidodado que fueron creados por el dibujante M.C. Escher inspirandose en los mosaicos de la Alhambrade Granada. La idea de Escher fue partir de una pieza triangular, cuadrangular o hexagonal y trans-formarla por el principio de recortar un trozo y volverlo a pegar manteniendo el principio de encaje.

Figura 19: Mosaicos de Escher

El arte bidimensional se encuentra lleno de representaciones donde la simetrıa juega un papelprotagonico. Estos son unos pocos ejemplos donde pueden encontrarse para mostrarlas y permitirque el ojo se acostumbre a este tipo de disenos y logre descubrirlos en su entorno de forma casinatural.

Existen muchos enlaces electronicos con infinidad de ejemplos y con explicaciones sobre laconstruccion de estas simetrıas, algunos de ellos son nombrados dentro de los planes de clase que

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la proxima seccion ofrece junto con la propuesta que esta investigacion plantea para motivar alalumnado a interrelacionar disciplinas que en general no parecieran tener algo en comun, tratandode reivindicar la imagen de la matematica como una ciencia rıgida y sin atractivo y hacer de suaprendizaje una experiencia gratificante e innovadora.

Marco Metodologico

El marco metodologico es el conjunto de acciones destinadas a describir y analizar el fondo delproblema planteado a traves de procedimientos especıficos que ayudan a determinar el como serealizara el estudio.

El fin esencial de su exposicion es el de situar en lenguaje de investigacion los metodos einstrumentos que se emplearon en el estudio planteado.

Tipo de investigacion

El tipo de investigacion desarrollado es denominadoproyecto factibleque, segun Balestrini (1997),es aquel mediante el cual se logra concretar la elaboracion de un modelo operativo viable, o unasolucion posible a un problema de tipo practico para satisfacer las necesidades de un grupo social.

La ensenanza de la matematica, en cuanto a como ha sido impartida y a la dificultad que loestudiantes presentan al momento de aprenderla, ha sido el eje principal que ha permitido elaborarel planteamiento del problema en el que esta investigacion se ha basado.

La investigacion presenta un diseno de tipo descriptivo en el cual se ejecutaron estrategiasde revision documental. Entre los elementos que la conforman e integran se encuentran la de-scripcion de la deficiencia por la que el sistema educativo atraviesa, los obstaculos que genera, susposibles causas y consecuencias, el uso de distintos mediospara potenciar el proceso de ensenanza-aprendizaje y la vinculacion de conceptos matematicos especıficos con representaciones artısticasque los ejemplifiquen.

Una vez reconocidas las dificultades que la ensenanza de la matematica posee y las causasque pueden determinarlas, se propondran clases instruccionales que faciliten la comprension de

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simetrıas matematicas a traves del arte y promover una relacion interdisciplinaria.

Estos metodos buscan brindar soluciones a problemas planteados enuna realidad educativa pormedio de proyectos factibles que motiven la construccion del pensamiento integral y que suplalas necesidades academicas y culturales que el hecho estudiado presenta, y mas aun, que el sen-timiento global manifiesta.

Diseno de la investigacion

Esta investigacion presenta tres fases que se ejecutaron mediante un desarrollo documental. Ini-cialmente se realizo una revision de fuentes basada en el analisis de los programas educativos rela-cionados con los cursos de matematica de Educacion Media, Diversificada y Profesional, con elfin de hacer un analisis descriptivo que permitiera determinar los objetivos relacionados con la in-vestigacion. Por otro lado se realizo un analisis descriptivo de la relacion que existe entre simetrıasmatematicas y ciertas representaciones artısticas. Luego se plantearon estrategias metodologicasbasadas en teorıas solidas del aprendizaje que permitieron desarrollar y lograr el objeto de estainvestigacion.

Tecnicas e instrumentos de recoleccion de datos

La revision de diversas fuentes documentales nos permitio abordar y desarrollar un analisis exhaus-tivo y descriptivo del contenido programatico que, a su vez, brindo las herramientas necesarias pararealizar un resumen analıtico de caracter crıtico y ası disenar clases instruccionales que reflejaranel proposito de esta investigacion.

Esta revision y analisis se baso en la descomposicion en elementos mınimos de los programasde los cursos de matematica para el ciclo diversificado, los contenidos de cada seccion, ası comolas estrategias metodologicas sugeridas. La misma luego se relaciono con la concepcion de laensenanza y el aprendizaje que asume esta investigacion.

La seleccion de los contenidos a integrar en el diseno de las clases se realizo a partir de la ex-periencia del investigador y basada en la opinion de docentes expertos y colegas del ComponenteDocente de la Universidad Central de Venezuela en la materia.

Para el diseno instruccional se combinaron contenidos relacionados con aquellos que deter-minan simetrıas matematicas y aquellos que pueden determinarlas a traves de representacionesartısticas basadas en el modelo de pensamiento geometrico desarrollado por los van Hiele.

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Fases de la metodologıa

Fase de revision y diagnostico: Dado que el caracter de esta investigacion es documental, noexperimental, los resultados obtenidos son tambien de caracter documental. Es una investigacionque plantea nuevas estrategias metodologicas aplicables a cualquier grupo de estudiantes del ciclodiversificado buscando alternativas que ayuden a mejorar laensenanza de aquellos topicos que for-man parte de la matematica.

La revision documental permitio hacer un diagnostico sobre la situacion educativa que afrontael paıs y con ello logramos proponer un plan viable para la ensenanza y el aprendizaje de lamatematica a traves del arte buscando el desarrollo de un pensamiento holıstico e integral tanen boga en materia educativa.

Fase de formulacion: Los planteamientos anteriores junto con la revision documental que serealizo y la opinion de docentes expertos en la materia sirvieron de soporte para el diseno de lasclases instruccionales que propone esta investigacion, buscando contribuir al aprendizaje signi-ficativo de los estudiantes y estimularlos a encontrar relaciones entre disciplinas del pensamientoaparentemente desligadas.

Fase de factibilidad: Se considera la propuesta expuesta de facil desarrollo pues es un mate-rial escrito en un lenguaje sencillo y de comprension y aplicacion inmediatas. Son sesiones tipotalleres extracurriculares que los textos de matematicas en general no consideran como estrategiaspara la ensenanza de ninguno de los topicos relacionados con la materia.

Para los docentes expertos en los topicos de esta investigacion, el diseno de estas clases cumplencon el programa del nivel en cuestion, a saber, esta formulado de tal manera que puede aplicarseinmediatamente, esta adaptado a la poblacion a la que se dirige, los objetivos son coherentes en-tre sı, se precisan los niveles de logro y las estrategias estan concebidas desde un punto de vistapedagogico, lo que permite afirmar que el material planteado es factible.

Estas clases motivacionales son de facil aplicacion, son un aporte en la lınea de investigaciondel aprendizaje significativo y de la interdisciplinariedad y su implementacion no presenta proble-mas. Por lo tanto, se afirma que es un proyecto viable.

Son de caracterıstica integracion aquellos elementos que a traves de esta investigacion vinculanla matematica y el arte y hacen de la misma un proyecto factible. Entreellos encontramos los decaracter social que permiten un desarrollo intelectual del alumno dada su condicion integral; los decaracter educativo y practico que asumen una viabilidad pedagogica obtenida a traves de una re-vision de contenidos que facilitan el proceso de ensenanza-aprendizaje; los de caracter conceptualque muestran y demuestran el vınculo que existe entre arte y matematica a lo largo de la historia;y los de caracter metodologico que permiten describir y analizar el fondo del problema planteadousando como herramienta la vinculacion de estas dos disciplinas para ayudar a solventarlo.

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Propuesta: Diseno de clases tipo talleres

En estas seccion se buscan sintetizar aquellas ideas y teorıas expuestas anteriormente ofreciendouna propuesta didactica que tiene como eje principal el desarrollo de aprendizajes estrategicosadaptado a una estructura que permite que el estudiante obtenga un aprendizaje significativo sobrela estrecha relacion que existe entre ciertas ramas de la matematica y las artes, buscando demostrarque la matematica puede ser placentera y significativa y redescubrir quelo abstracto de la mismatiene aplicaciones concretas en el mundo sensible que nos rodea .

Esta es una propuesta enfocada hacia estudiantes del segundo ano de Educacion Media y Diver-sificada buscando motivar nuevos enfoques de pensamiento enaquellos alumnos que se encuentrana las puertas de una nueva etapa educativa.

Las cuatro clases reflejan las cinco fases del aprendizaje aplicadas a la geometrıa por los vanHiele y estan adaptadas a los requerimientos del programa de articulacion del nivel del ciclo basicode Educacion Media.

Se espera establecer formas interesantes de percepcion y ahorro de tiempo y esfuerzo en cuantoal aprendizaje de simetrıas matematicas a traves del arte como parte de una realidad tangible, ori-entadas hacia una dinamica de grupo.

Ası, justificando cada clase asociandola con las fases del aprendizaje del modelo de pen-samiento geometrico de van Hiele y ofreciendo un plan de clase para cada unaque oriente acualquier docente que pudiese impartir estas sesiones didacticas, proponemos el siguiente disenoinstruccional para la ensenanza de ciertas simetrıas matematicas a traves de representaciones artıs-ticas bidimensionales.

Clase #1: Preparacion Conceptual

Esta primera clase resume las fases 1 y 2 del aprendizaje que propusieron los van Hiele dado quese propone como una clase de preparacion donde el profesor busca a traves de la indagacion revisartodos aquellos conceptos que seran utilizados en las subsiguientes clases para ir dando estructuraal terreno conceptual.

El profesor organiza en forma secuencial las actividades deexploracion de los alumnos: hacepreguntas que los oriente hacia los conceptos mas relevantes, ofrece ejemplos teoricos para ircalzando conceptos con imagenes que se iran mostrando posteriormente, los motiva a identificardichos conceptos a traves de ejemplos graficos.

Los alumnos toman conciencia de los objetivos que se persiguen a traves de la muestra explıcitade los elementos que seran utilizados indagados a traves del dialogo y expuestos claramente unavez develados.

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Es una sesion donde se organizan las ideas buscando estimular la curiosidad de los alumnos eirlos introduciendo al campo de interrelacion que se busca demostrar.

Todos los conceptos, definiciones, ejemplos y graficos requeridos para esta primera clase estanubicados en el desarrollo de esta investigacion.

Clase #2: Simetrıa en el arte

Esta segunda sesion esta orientada a la muestra de imagenes que representen claramente simetrıasen el arte.

Esta sesion, al ser una clase que busca la asimilacion y la reestructuracion cognitiva del alumnoa traves de la explicitacion, se considera representada la tercera fase del aprendizaje definida y apli-cada por los van Hiele.

Es una clase motivacional que permite al alumno identificar facilmente movimientos rıgidos enrepresentaciones artısticas de una forma casi natural, de costumbre para el ojo humano y su cultura.

Se busca estimular la vision y asimilacion del alumno a traves de muestras de expresionesartısticas mientrasel mismo las relaciona con conceptos matematicos sencillos y asequibles, bus-cando motivar la expresion explıcita de los alumnos,determinando su sentir ante la actividad real-izada y permitiendoles aprender a construir su propio aprendizaje.

Clase #3: Formalizacion matematica

En este tercera clase se busca darle expresion matematica a todos aquellos ejemplos artısticos quese han venido mostrando.

Es una clase de vinculacion entre el arte y la matematica. Se presentan todos los conceptosmatematicos relacionados con simetrıas cıclicas, diedrales y de recubrimiento del plano para for-malizar las nociones de las mismas a traves de otra nueva perspectiva - la matematica - y mostrarası a los estudiantes la intrınseca relacion que existe entre representaciones artısticas y modelosteoricos.

El objetivo principal de esta clase es buscar que los alumnoscomprendan bajo un lenguajematematico como se generan polıgonos regulares y simetrıas, como se representan rotaciones,traslaciones y reflexiones y de que maneras se puede rellenar el plano con figuras regulares y noregulares, siempre recurriendo a los ejemplos artısticos que hemos mostrado.

Esta sesion comprende o resume las fases 4 y 5 del aprendizaje del modelo de pensamientogeometrico de van Hiele, pues es una clase de orientacion libre y de organizacion de enunciadosque permite al alumno relacionar los ejemplos artısticos que se han mostrado con los conceptos

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matematicos que los determinan.

Clase #4: Evaluacion dinamica

Dada la importancia de la evaluacion en todo proceso educativo en estaultima sesion propuesta sebusca determinar el grado de asimilacion y motivacion que las clases anteriores dejaron.

Dados los objetivos de vinculacion en los que esta investigacion se basa estaultima etapa estaorientada a la evaluacion formativa, a una evaluacion que muestre esa integracion representada enla cotidianidad de cada individuo.

Se propone asignarle en la sesion anterior a los estudiantes un trabajo individual donde cadauno muestre las simetrıas estudiadas a traves de ejemplos que encuentre en su derredor, y si es elcaso, que muestren disenos de simetrıas en un plano elaborados por ellos mismos.

En esta sesion dinamica, de intervencion libre, todos los alumnos comparten e intercambian losdisenos encontrados, los lugares donde los encontraron, las dificultades que pudieron originarse, ya la vez clasificar en conjunto los tipos de simetrıas que se ejemplifican en los disenos ofrecidospor los estudiantes.

Es una clase de cierre, de conclusion, donde se busca justificar la importancia del pensamientointegral, holıstico e interdisciplinario como aporte a la construccion del pensamiento de los estu-diantes, de la reagrupacion de las disciplinas que se desempenan a lo largo del perıodo educativoy afianzar el desarrollo de la cultura a traves de las ciencias.

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PLAN DE CLASE #1: Preparación Conceptual

Objetivo General: Revisar y mostrar los diferentes elementos artísticos y teóricos relacionados con el concepto de la simetría en matemática.

Fecha Contenido Objetivos Específicos Estrategia metodológica

- Indagar acerca de los objetivos que se van a estudiar a través del diálogo con los alumnos.

dd/mm/aa - recubrimientos - Preparar el terreno conceptual para el estudio - Hacer preguntas que orienten el curso conceptual: del plano: posterior mostrando los diferentes elementos - ¿Qué estudia la geometría?

mosaicos que serán utilizados. - ¿Qué es punto, línea, plano, espacio?teselaciones - ¿Qué los relaciona?

- ¿Qué es un plano cartesiano? - ¿Qué son polígonos regulares e irregulares? - ¿Cuáles son los polígonos regulares?

- Determinar y reconocer los conceptos asociados - ¿Qué es una función o una aplicación? a las simetrías matemáticas de interés: - ¿Qué es una simetría? movimientos rígidos en el plano. - ¿Qué es un eje de simetría?

- ¿Cómo se representa? - movimientos - ¿Qué es una reflexión, una traslación, una rotación?

rígidos del plano: - ¿Cómo puede representarse un movimiento rígido arotaciones través de una figura geométrica en un plano cartesiano?

traslaciones - Hallar ejemplos teóricos que reflejen rotaciones, - ¿Puede tomarse una reflexión como una imagen especular?reflexiones traslaciones y reflexiones. - ¿Qué son congruencias entre figuras?

- ¿Qué tienen que ver estos elementos con la simetría? - ¿Puede tener la simetría frontera con la belleza?

República Bolivariana de VenezuelaMinisterio de EducaciónNombre de la Escuela, Liceo o ColegioClases Extracurriculares de vinculación entre el arte y la matemática

Fecha Contenido Objetivos Específicos Estrategia metodológica

- ¿Qué es un esquema? ¿Qué es un esquema ornamental? - ¿Cómo puede rellenarse un plano?

dd/mm/aa - ¿Qué es un mosaico? - Determinar los posibles elementos matemáticos - ¿Qué es una teselación? que intervienen en la caracterización de las simetrías resultantes a través de movimientos - El profesor ayuda a formalizar los conceptos, rígidos en el plano: plano cartesiano, vectores, elementos y objetos develados usando herramientas figuras geométricas, polígonos, ángulos, etc.. tecnológicas (*) para ir reuniéndolos y mantenerlos

a la vista.

- Ayudar a los alumnos a indagar cómo rellenar un plano con polígonos regulares. Preguntar si podría rellenarse con una combinación de ellos o con aquellos que no sean regulares (pregunta motivacional).

- Identificar los diferentes tipos de recubrimientos del plano: mosaicos y teselaciones. - Dar ejemplos de teselaciones con triángulos, cuadra-

dos y hexágonos y hacer que los alumnos identifquen movimientos rígidos o simetrías en ellos.

- Dar ejemplos teóricos que reflejen rotaciones, traslacio- nes y reflexiones.

Conclusión: - Cerrar la sesión concluyendo con una frase de Hermann Weyl que dice: " La simetria, por amplio o reducido que se pueda definir su significado, es una idea por la que el hombre, a través de los tiempos, ha intentado comprender y crear orden, belleza y perfección" - Facilitar a los alumnos enlaces donde puedan ampliar los conocimientos y conceptos redescubiertos en esta clase, tales como:

www.bymath.com/studyguide/geo/sec/geo22.htm www.puemac.matem.unam.mx/matechavos/sabias/html/arteymate.html html.ricondelvago.com/transformaciones-geometricas.html www.sgci.mec.es/usa/materiales/2004nov/3/pag_4.shtml

- El tiempo de duración de esta sesión dependerá de la planificación de cada docente, pudiendo dividir la misma en varias si así lo requiere. (*) Los docentes que no cuentan con herramientas tecnológicas para el desarrollo de las clases puede usar la pizarra para ubicar conceptos

PLAN DE CLASE #2: Simetrías en el arte

Objetivo General: Mostrar diversos ejemplos de simetrías encontrados en representaciones artísticas.

Fecha Contenido Objetivos Específicos Estrategia metodológica

- Iniciar la clase recordando los conceptos de los diferentes movi-dd/mm/aa - recubrimientos mientos rígidos en el plano y de teselaciones, cómo se cubre un

del plano. plano con polígonos regulares y abrir las respuestas a la pregunta - Refinar el vocabulario de los estudiantes. de la sesión anterior: ¿puede rellenarse un plano con más de un

polígono regular? ¿y con cualquier otra figura no regular? - teselaciones: periódicas y no periódicas. - Mostrar imágenes de teselaciones de un plano con combina-

ciones de polígonos regulares. - Estimular la visión del alumno con representa- ciones artísticas, simétricas, rítmicas, llenas de color. - Incluir color a los diseños

- Ayudar a los estudiantes a identificar ejes de simetría

- Mostrar ejemplos de teselaciones periódicas y no periódicas. - Identificar los diferentes movimientos rígidos que puedan encontrarse en dichos ejemplos - Permitir que los alumnos identifiquen los diferentes movimientos artísticos. rígidos que puedan encontrarse en estas imágenes.

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Fecha Contenido Objetivos Específicos Estrategia metodológica

dd/mm/aa - Ir complejizando progresivamente los diseños a mostrar para

- movimientos aumentar la estimulación del alumno mientras continúa identifican- rígidos del plano: - Facilitar la expresión explícita de los alumnos do figuras geométricas y movimientos rígidos que permiten rellenar

rotaciones con respecto a las estructuras intrínsecas a un plano.traslaciones las simetrías.reflexiones - Mostrar imágenes de diseños decorativos ubicados en baldosas,

edificios, ejemplificaciones que se encuentran en nuestro derredor.

- Permitir que los alumnos realicen observaciones explícitas sobre lo que ven, lo que les agrada, lo que sienten, lo que les disgusta.

- Formar el sistema de relaciones entre represen- - Estimular a los estudiantes a recordar representaciones similares ciones matemáticas de una simetría y expresio- a las expuestas en sus cercanías. nes artísticas que las ejemplifiquen.

Conclusión: - Finalizar la clase con la frase: "Cabe definir lo bello, como el concierto de cualidades y calidades en una obra de la naturaleza o del hombre que satisfacen o estimulan al espíritu. La belleza resulta de armonías y contrastes de líneas, color, forma, tono, plabras, que sugieren o presentan atractivos de la naturaleza, situaciones humanas, logros, anticipaciones o sueños." (Diccionario Filosófico, Julio Rey Pastor e Ismael Quiles, 1952, p. 1057)

- Facilitar a los alumnos enlaces donde puedan ampliar los conocimientos y conceptos redescubiertos en esta clase, tales como: www.fpolar.org.ve/matematica/fasciculo4/054.html www.matem.unam.mx/roli/divulgacion/conferencias.html; www.mi.sanu.ac.yu/vismath/mart.htm www.jmora7.com/miweb8/mitad/amosai.htm www.telefonica.net/web2/m-p/index.htm- El tiempo de duración de esta sesión dependerá de la planificación de cada docente, pudiendo dividir la misma en varias si así lo requiere.

PLAN DE CLASE #3: Formalización Matemática

Objetivo General: Relacionar los diferentes ejemplos artísticos que representan simetrías con sus respectivas expresiones matemáticas.

Fecha Contenido Objetivos Específicos Estrategia metodológica

- Iniciar la clase con un repaso de cómo se han relacionado - Mostrar la expresión matemática de una rotación, el arte decorativo y la matemática a través de la historia (p. 85.

dd/mm/aa de una traslación y de una reflexión. Simetría . Hermann Weyl).

- Mostrar la estructura o esquema general por el que se ha guiado - recubrimientos - Determinar los conceptos matemáticos involucra- el conocimiento teórico (p. 3. Simetría . Hermann Weyl). ). del plano: dos con las simetrías matemáticas. teselaciones y - Buscar definir junto con los alumnos los conceptos de plano mosaicos. - Determinar la construcción de polígonos. cartesiano y aplicación de un conjunto en otro (p. 14 y 31. idem ).

- Determinar los únicos polígonos que rellenan - Definir rotación, reflexión y traslación a partir de aplicaciones. el plano.

- Generar polígonos en el plano a través de la ecuación x - 1 = 0, - Identificar las diferentes maneras de rellenar un ubicando las raíces de esta ecuación en el plano.

- movimientos plano con polígonos regulares y con otras figuras. rígidos del plano. - Preguntar: ¿qué tiene que ver todo esto con la simetría?

- Entender lo que son simetrías cíclicas, simetrías diedrales y las que teselan un plano. - Ubicar polígonos en planos cartesianos y ver cómo éstos rellenan

un plano a través de movimientos rígidos: simetrías cíclicas y die- - Relacionar este tipo de simetrías con ejemplos drales VS. traslaciones, siempre remitiendo a las ejemplificaciones artísticos. de las clases anteriores. (p. 50. MOCH).

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Fecha Contenido Objetivos Específicos Estrategia metodológica

- Con una hoja en blanco y varios polígonos regulares de tres, cuatro hasta ocho lados repartidos entre los alumnos verificar que

dd/mm/aa sólo con triángulos, cuadrados y hexágonos se puede rellenar un plano.

- Facilitar la expresión explícita de los alumnos - simetrías cíclicas, con respecto a las estructuras intrínsecas a - Preguntar: ¿por qué sólo triángulos, cuadrados y hexágonos permi- diedrales las simetrías. ten teselar un plano? (p. 71. Geometry of Art and Life. Matila Ghyka) y de recubrimiento (anexo hoja explicativa)

- Mostrar las diferentes maneras de teselar un plano.

- Mostrar cómo deformar figuras geométricas regulares manteniendo el principio de conservación para obtener nuevos diseños y teselar.

- Formar el sistema de relaciones entre represen- (p. 41. La Belleza desde el Punto de Vista Matemático . MOCH). ciones matemáticas de una simetría y expresio- nes artísticas que las ejemplifiquen. - Mostrar las 22 diferentes particiones del plano a través de com-

binaciones de polígonos regulares, los que generan mosaicos regulares. (p. 73. Geometry of Art and Life . Matila Ghyka) )

- Mostrar teselaciones no periódicas como cierre.

- Recordar que los alumnos llegan a hacer explícitas muchas de las relaciones entre los objetos de estudio cuando se les estimula a orientarse por sí mismos en el campo de investigación.

Conclusión: - Dada la importancia de la evaluación en todo proceso enseñanza-aprendizaje, se deja como asignación para la próxima sesión realizar un trabajo individual a modo de portafolio, donde cada alumno muestre ejemplificaciones de las simetrías estudiadas que debe buscar a su alrededor y en dado caso que el alumno lo prefiera, que él mismo genere sus propios diseños donde se vean reflejadas las simetrías usadas.- Facilitar a los alumnos enlaces donde puedan ampliar los conocimientos y conceptos redescubiertos en esta clase, tales como: www.mathforum.org/sum95/suzanne/symsusan.html www.cienciateca.com/simhumana.html www.mathworld.wolfram.com/Tessellation.html www.bbc.co.uk/schools/gcsebitesize/img/ma08003.gif www.geom.uiuc.edu/~demo5337/597a/ref-ws.html- El tiempo de duración de esta sesión dependerá de la planificación de cada docente, pudiendo dividir la misma en varias si así lo requiere.

PLAN DE CLASE #4: Evaluación Dinámica

Objetivo General: Evaluar formativamente los conocimientos generados y asimilados por parte de los alumnos.

Fecha Contenido Objetivos Específicos Estrategia metodológica

dd/mm/aa - Determinar el grado de interés y recepción que - simetrías presentan los alumnos en cuanto a la relación - Intervención libre por parte de los alumnos.

entre matemática y arte.

- Dinámica de grupo donde se muestran todos los diseños encon- trados o elaborados por los mismos alumnos y enriquecer aún

- Promover la observación de los alumnos para más el conjunto de representaciones matemáticas que encon- indagar ejemplificaciones concretas de simetrías tramos en nuestro derredor. matemáticas en su entorno cotidiano.

- representaciones - Señalar las diferentes simetrías representadas en los diseñosartísticas expuestos por los alumnos.

bidimensionales. - Buscar unificar objetos y relaciones y que sean asimilados en un nuevo dominio de pensamiento.

- Buscar el diálogo sobre lo aprendido y las sensaciones que estas clases pudieron generar.

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Fecha Contenido Objetivos Específicos Estrategia metodológica

dd/mm/aa

- movimientos - Compartir e intercambiar experiencias en grupo. - Justificar la importancia de un pensamiento integral, holístico e rígidos del plano: interdisciplinario.

rotacionestraslacionesreflexiones

- Cierre de la clase con la ayuda del maestro dando una vista pano- - Promover la comunicación. rámica de todos los conceptos estudiados, representados y ejem-

plificados teniendo cuidado de no presentar ideas nuevas o discordantes.

- Motivar al estudiante a buscar otras semejanzas entre diversas disciplinas tratando que perciban la relación holística entre el mundo y sus expresiones. - Permitir que los alumnos realicen observaciones explícitas sobre

lo que ven, lo que les agrada, lo que sienten, lo que les disgusta.

Conclusión: - Recordar que el conocimiento no es estático y que estas nociones pueden ampliarse a conceptos y representaciones artísticas más complejos y profundos como los fractales, por ejemplo.- El tiempo de duración de esta sesión dependerá de la planificación de cada docente, pudiendo dividir la misma en varias si así lo requiere.

Conclusiones

Dado que esta investigacion ha sido de caracter documental, no experimental, la propuesta no esuna intervencion didactica aplicada a un grupo pre-seleccionado de estudiantes, es una exposicion,descripcion y analisis de la interrelacion que puede darse entre ciertos conceptos matematicos yrepresentaciones artısticas que embellecen y decoran el entorno en el que nos encontramos, con unenfoque totalmente educativo, constructivo y lleno de significados integradores.

Segun la investigacion realizada, los temas relacionados con la matematica son generalmentetransmitidos de una forma tradicional enunciando reglas que aparecen en una bibliografıa em-pleada para la ensenanza de la materia, y que los contenidos que sirven de base para el aprendizajede estos se encuentran divorciados de la realidad estudiantil, lo que trae como consecuencia unacomprension pobre de la materia y una desmotivacion hacia la misma.

Sucede esto en general dado que los estudiantes ni siquiera son capaces de concretar dudaspues tienen dificultades al momento de comprender los contenidos relacionados con los temas encuestion, seguir instrucciones, acceder a la informacion, procesarla y tomar decisiones para suaplicacion en situaciones dadas.

Es por ello que se decidio indagar sobre tecnicas innovadoras, sustentadas en teorıas de apren-dizaje solidas para hacerlas adecuadas, y tratar de aportar un granode arena a la educacion queimpulse el desarrollo de la matematica como materia que complementa la estructura cognitivadelos estudiantes y los motiva a comprenderla.

La seleccion de teorıas del aprendizaje estuvo encausada por la busqueda de un sistema quedescribiera el desarrollo cognitivo de un estudiante basico, el como se construye el pensamientoy con que facilidad o rapidez los aprendices son capaces de avanzar en una materia determinada.Luego, encausando aun mas la seleccion, se considero el modelo de pensamiento geometrico devan Hiele para desarrollar la propuesta y darle un sentido holıstico que relaciona disciplinas delpensamiento aparentemente aisladas.

El conocimiento de los niveles de pensamiento ofrecidos porel modelo de pensamiento uti-lizado puede ser de gran utilidad desde un punto de vista didactico sobre todo si se aprende acombinarlo con el dialogo promoviendo la reflexion del aprendiz no solo acerca de las preguntasque se le formulan sino, tambien, acerca de sus propias respuestas.

En cuanto a la teorıa matematica utilizada, definiciones basicas de elementos descriptivospara generar simetrıas, tales como polıgonos, rotaciones, reflexiones, traslaciones, ası como ladefinicion de grupos y sus ejemplos, fueron los que sirvieron como estructura logica para el desar-rollo de las tecnicas utilizadas.

Para la elaboracion de las clases propuestas tipo talleres que permitieran laadquisicion deconocimientos y el desarrollo de habilidades para relacionar simetrıas matematicas con expre-siones artısticas, se utilizo la metodologıa del diseno instruccional.

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Desde un punto de vista didactico, el resultado refleja la sencillez de la propuesta en cuantoa su elaboracion y aplicacion, lo que se espera permita la creacion de nuevas vıas para mejo-rar el proceso de ensenanza-aprendizaje de contenidos matematicos en cualquier etapa educativausando como herramienta principal al aprendizaje estrategico que permite integrar distintas ramasdel pensamiento que ofrezca mayores fuentes de asociacion donde se base una fuerte estructuracognoscitiva impregnada de significados coherentes.

Para darle formalidad a este sentido educativo, aparte de ser consecuentes con la idea quetodo trabajo especial de grado deberıa generar conocimiento nuevo y fresco, cuatro clases instruc-cionales fueron disenadas en un lenguaje sencillo y comprensible, llenas de imagenes directas querepresentan simetrıas y los conceptos relacionados con ellas, ofrecidas para aquel docente quequisiese usarlas como elemento extracurricular motivadore integrador del conocimiento, pues re-duce el tiempo de aprendizaje en cada sesion y genera interes en los aprendices al descubrir lautilidad que pueden tener ciertos contenidos cientıficos que en otras circunstancias no hubiesencausado mayor relevancia.

Recomendaciones

Se considera como una de las mas importantes la de continuar con esta lınea de investigacion, bus-cando diferentes alternativas en cuanto a los temas de matematica que puedan transmitirse usandocomo herramienta otras ramas del conocimiento que ayuden a facilitar su comprension y ayudensobre todo al estudiante a construir su propio aprendizaje.

Por otro lado, buscar incluir esta propuesta en los cursos escolares de matematica como soportede los ejes transversales del currıculo, o adaptar la misma para cursos con menores conocimientosmatematicos donde los alumnos puedan relacionar conceptos con representaciones artısticas.

Tomar en cuenta que un diseno instruccional justificado bajo la importancia del pensamientointegral, holıstico e interdisplinario como aporte a la construccion del pensamiento de los estu-diantes reagrupando disciplinas que se ensenan y desempenan a lo largo del periodo educativo,podrıa representar un avance didactico que potencie el aprendizaje.

Dada la sencillez de la propuesta, considerar esta investigacion como base fundamental paraun futuro trabajo de grado que busque la validacion de la misma de forma experimental.

Como educadores siempre mantener la motivacion para innovar en nuestros metodos de en-senanza y ubicar al aprendiz en maxima estima para ofrecerle una eficiente y estimulante formade aprender contenidos que aun se pueden elaborar, sin olvidar que las estrategias no deben serdeliberadas y que deben ser definidas a traves de la integracion y complementariedad.

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Bibliograf ıa

AUSBEL, DAVID, NOVACK, JOSEPH y HANESIAN (1992),Psicologıa Educativa.Mexico: Editorial Trillas.

BALESTRINI, M. (2002), Como se elabora el proyecto de investigacion. Caracas,Venezuela: Consultores Asociados, Servico Editorial.

DE LA TORRE GOMEZ, Andres (2003), El metodo socratico y el modelo de vanHiele. Medellın, Colombia: Lecturas Matematicas, Vol. 24, pp. 99-121.

DORREGO, E.; GARCIA, A. (1991), Dos Modelos para la Produccion y Evaluacionde Materiales Instruccionales. Caracas, Venezuela: Fondo Editorial de Humanidades yEducacion, Universidad Central de Venezuela.

DUFFY, M.; JOHANSSEN, H. (1982),Constructivism and the Technology for In-struction: a conversation. Washington, USA: Lawrence Erlbaum Associates.

El Pequeno Larousse Ilustrado 2001. Agrupacion Editorial S.A.

FERNANDEZ, Alejandra (1990), Las Estrategias Creativas y su Relacion con losModelos de Investigacion en la Ensenanza. Caracas, Venezuela: Revista de Pedagogıa de laUCV, No. 13, pp. 36-45.

FUNDACION POLAR, Matematica para todos. Caracas, Venezuela: Fascıculos en-cartados en elUltimas Noticias. Fascıculo #1.

JIMENEZ, Douglas (1999),La aventura de la matematica. Caracas, Venezuela: Edi-torial C.E.C.

ORELLANA CHACIN, Mauricio (2000),La belleza desde el punto de vista matematico.Caracas, Venezuela: Conferencia Inaugural dictada en la Universidad Central de Venezuela.

PERALTA, Javier (2005),”Sobre los automatismos en la resolucion de problemas”.Caracas, Venezuela: Boletın de la A.M.V., Vol. XII, No. 1, pp 87-89.

PEREZ SARDUY, Yunier (2006),“El diagnostico de la implementacion del principio deinterdisciplinariedad en la formacion de profesores”. Revista Iberoamericana de Educacion,No. 40. Organizacion de Estados Iberoamericanos para la Educacion, la Ciencia y la Cultura.[Documento PDF]. URL. Disponible en: www.rieoei.org/deloslectores/1347Perez.pdf

SADOVSKY, Patricia (2005),Ensenar Matematica Hoy: Miradas, Sentidos y De-safıos. Buenos Aires, Argentina: Libros del Zorzal.

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