Onto-semiotic complexity of the Definite IntegralImplications for teaching and learning Calculus
- Burgos, María 1
- Bueno, Seydel 2
- Godino, Juan D. 1
- Pérez, Olga 2
- 1 Granada University
-
2
Universidad de Camagüey
info
ISSN: 2014-3621
Año de publicación: 2021
Volumen: 10
Número: 1
Páginas: 4-40
Tipo: Artículo
Otras publicaciones en: REDIMAT
Resumen
La enseñanza y el aprendizaje de los conceptos y procedimientos del Cálculo, en particular del concepto de integral definida, es un reto para profesores y estudiantes en su trayectoria académica. En esta investigación, complementamos el análisis realizado por diferentes autores, aplicando las herramientas teóricas y metodológicas del Enfoque Onto-Semiótico al conocimiento y la instrucción matemática. El objetivo es comprender los diversos significados del concepto de integral definida y los potenciales conflictos semióticos a partir de los datos aportados. Centramos la atención en un primer significado intuitivo, que implica principalmente conocimientos aritméticos, y en el significado formal integral definida como límite de las sumas de Riemann predominantemente en las directrices curriculares. El reconocimiento de la complejidad onto-semiótica de los objetos matemáticos se considera un factor clave para explicar las dificultades de aprendizaje de los conceptos, los procedimientos y su aplicación para la resolución de problemas, así como para tomar decisiones fundamentadas sobre la enseñanza. El análisis metodológico de un texto matemático, que ejemplificamos en este trabajo aplicando las herramientas del Enfoque Onto-Semiótico, proporciona un nivel microscópico de análisis que permite identificar algunos hechos semiótico-cognitivos de interés didáctico. También permite identificar algunos estratos epistémicos, es decir, conocimientos institucionales que deberían haber sido estudiados previamente y que suelen pasar desapercibidos en el proceso de enseñanza.
Referencias bibliográficas
- Attorps, I., Björk, K., Radic, M. & Tossavainen, T. (2013). Varied ways to teach the definite integral concept. International Electronic Journal of Mathematics Education, 8 (2-3), 81-99.
- Borji, V. & Font, V. (2019). Exploring students’ understanding of integration by parts: a combined use of APOS and OSA. EURASIA Journal of Mathematics, Science and Technology Education, 15(7), em1721. https://doi.org/10.29333/ejmste/106166.
- Bressoud, D., Ghedams, I., Martinez-Luances, V., & Törner, G. (2016). Teaching and learning of Calculus. Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-319-32975-8_1
- Brousseau, G. (1997). Theory of didactical situations in Mathematics. Dordrecht: Kluwer.
- Chevallard, Y. (1992). Concepts fondamentaux de la didactique: perspectives apportées par une approche anthropologique. Recherches en Didactique des Mathématiques, 12 (1), 73-112.
- Contreras, A., & Ordóñez, L. (2006). Complejidad ontosemiótica de un texto sobre la introducción a la integral definida. Relime, 9(1), 65-84.
- Contreras, A., Ordóñez, L. & Wilhelmi, M. R. (2010). Influencia de las pruebas de acceso a la universidad en la enseñanza de la integral definida en el bachillerato. Enseñanza de las Ciencias, 28(3), 367-384. https://doi.org/10.5565/rev/ec/v28n3.63
- Crisóstomo, E. (2012). Idoneidad de procesos de estudio del cálculo integral en la formación de profesores de matemáticas: Una aproximación desde la investigación en didáctica del cálculo y el conocimiento profesional. Tesis doctoral. Departamento de Didáctica de la Matemática. Universidad de Granada.
- Dubinsky, E. (1991). Reflective abstraction in advanced mathematical thinking. In Tall, D. (Eds.), Advanced mathematical thinking (pp. 95–123). New York: Kluwer A. P. https://doi.org/10.1007/0-306-47203-1_7
- Duval, R. (1995). Sémiosis et pensée: registres sémiotiques et apprentissages intellectuels [Semiosis and human thought. Semiotic registers and intellectual learning]. Peter Lang.
- Font, V., & Contreras, A. (2008). The problem of the particular and its relation to the general in mathematics education. Educational Studies in Mathematics, 69(1), 33-52. https://doi.org/10.1007/s10649-008-9123-7
- Godino, J. D. & Batanero, C. (1998). Clarifying the meaning of mathematical objects as a priority area of research in Mathematics Education. In: A. Sierpinska & J. Kilpatrick (Ed.), Mathematics education as a research domain: A search for identity (pp. 177-195). Dordrecht: Kluwer, A. P.
- Godino, J. D., Batanero, C. & Font, V. (2019). The onto-semiotic approach: implications for the prescriptive character of didactics. For the Learning of Mathematics, 39 (1), 37- 42. EID: 2-s2.0-85073318621
- Greefrath, G, Oldenburg, R., Siller, H. S., Ulm, V. & Weigand, H. G. (2016). Aspects and “Grundvorstellungen” of the concepts of derivative and integral subject matter-related didactical perspectives of concept formation. Journal Mathematik Didaktik, Suppl 1, 99-129. DOI 10.1007/s13138-016-0100-x
- Grundmeier, T. A., Hansen, J., & Sousa, E. (2006). An exploration of definition and procedural fluency in integral Calculus. PRIMUS, 16(2), 178-191.
- Hershkowitz, R., Schwarz, B. B., & Dreyfus, T. (2001). Abstraction in context: Epistemic actions. Journal for Research in Mathematics Education, 32, 195–222.
- Hiebert, J., & Lefevre, P. (1986). Conceptual and procedural knowledge in mathematics: An introductory analysis. In J. Hiebert (Ed.), Conceptual and procedural knowledge: The case of mathematics (pp. 1-27). Hillsdale, NJ: Lawrence Erlbaum Associates.
- Jones, S. R. (2013). Understanding the integral: Students’ symbolic forms. Journal of Mathematical Behavior, 32(2), 122–141. https://doi.org/10.1016/j.jmathb.2012.12.004
- Jones, S, R. (2015). Areas, anti-derivatives, and adding up pieces: definite integrals in pure mathematics and applied science contexts. Journal of Mathematical Behaviour, 38, 9–28. https://doi.org/10.1016/j.jmathb.2015.01.001
- Kouropatov, A., & Dreyfus, T. (2013). Constructing the integral concept on the basis of the idea of accumulation: Suggestion for a high school curriculum. International Journal of Mathematical Education in Science and Technology, 44, 641–651.
- Kouropatov, A. & Dreyfus, T (2014). Learning the integral concept by constructing knowledge about accumulation. ZDM Mathematics Education, 46, 533–548.
- Marton, F., Runesson, U., & Tsui, A. (2004). The space of learning. In F. Marton and A. Tsui (Eds.), Classroom discourse and the space of learning (pp. 3-40). New Jersey: Lawrence Erlbaum Associates, INC Publishers.
- Mateus, E. (2016). Análisis didáctico a un proceso de instrucción del método de integración por partes. Bolema, 30(55), 559-585. https://doi.org/10.1590/1980-4415v30n55a13
- Ordoñez, L. (2011). Restricciones institucionales en las matemáticas de 2º de bachillerato en cuanto al significado del objeto integral definida. Tesis doctoral. Departamento de Didáctica de las Ciencias. Universidad de Jaén.
- Orton, A. (1983). Students’ understanding of integration. Educational Studies in Mathematics. 14, 1-18. https://doi.org/10.1007/bf00704699
- Peirce, Ch. S. (1958). Collected papers of Charles Sanders Peirce. 1931-1935. Cambridge, MA: Harvard UP.ç
- Pino-Fan, L., Font, V., Gordillo, W., Larios, V., & Breda, A. (2018). Analysis of the meanings of the antiderivative used by students of the first engineering courses. International Journal of Science and Mathematics Education, 16(6), 1091–1113. https://doi.org/10.1007/s10763-017-9826-2
- Rasslan, S. & Tall, D. (2002). Definitions and images for the definite integral concept. In: A. D. Cockburn & E. Nardi (eds.) Proceedings of the 26th Conference PME, Norwich, 4, 89-96.
- Sealey, V. (2014). A framework for characterizing student understanding of Riemann sums and definite integrals. Journal of Mathematical Behavior, 33, 230– 245. https://doi.org/10.1016/j.jmathb.2013.12.002
- Serhan, D. (2015). Students’ understanding of the definite integral concept. International Journal of Research in Education and Science, 1(1), 84-88. https://doi.org/10.21890/ijres.00515
- Sfard, A. (2008). Thinking as communicating: Human development, the growth of discourses, and mathematizing. New York: Cambridge University Press. https://doi.org/10.1017/cbo9780511499944
- Starbird, M. (2006). Change and motion: Calculus made clear, 2nd Edition. Chantilly, Virginia. The Teaching Company.
- Stewart, J. (2016). Calculus. Early transcendentals. Boston: Cengage Learning.
- Tall, D. O. (2004). Building theories: the three worlds of mathematics. For the learning of mathematics, 24 (1), 29-32. https://doi.org/10.1017/cbo9781139565202.011
- Tall, D., O. & Vinner, S. (1981). Concept images and concept definition in mathematics with particular reference to limits and continuity. Educational Studies in Mathematics, 12, 151-169. https://doi.org/10.1007/bf00305619
- Thompson, P. W., & Silverman, J. (2008). The concept of accumulation in Calculus. In M. P. Carlson & C. Rasmussen (Eds.), Making the connection: Research and teaching in undergraduate mathematics (pp. 43-52). Washington, DC: Mathematical Association of America. https://doi.org/10.5948/upo9780883859759.005. Available at http://pat-thompson.net/PDFversions/2008MAA Accum.pdf.
- Wittgenstein, L. (1953). Philosophical investigations. New York, NY: The MacMillan Company.