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O ESTUDO DA MATEMÁTICA
EINSTEIN
| Alberto Einstein nasceu em Ulm. na Alemanha, cm 1879. Físico e matemático genial, criou a teoria da relatividade, segundo a qual o espaço e o tempo são relativos, o éter não existe, a massa de um corpo varia com a velocidade, a energia tem peso, a gravitação resulta ela curvatura do espaço, etc. |
I. DEFINIÇÃO DE MATEMÁTICA
1. A matemática pode ser definida como a ciência da medida das grandezas ou, simplesmente, como a ciência da quantidade. Realmente, a matemática estuda a quantidade dos corpos, abstração feita da natureza desses corpos. As matemáticas são também denominadas ciências abstratas porque consideram as relações com abstração da realidade, e exatas porque não saem da esfera da idéia pura, limitam-se a noções simples e precisas e partem de princípios ideais e necessários, dos quais se tiram, por processos dedutivos, conclusões rigorosas.
2. A quantidade estudada pelas matemáticas pode ser descontínua (partes separadas, formando os números) ou contínua (partes unidas, formando a extensão ou o espaço). Conforme as matemáticas estudam a quantidade descontínua ou a contínua, dividem-se em:
a) Ciências dos números: a aritmética ou ciência dos números e de suas propriedades; a álgebra ou ciência das relações gerais dos numeras representados por letras.
b) Ciências das figuras: a geometria ou ciência das figuras que se podem traçar no espaço; a geometria analítica ou aplicação da álgebra à geometria; a mecânica racional ou estudo do movimento no espaço.
As matemáticas podem também ser divididas em puras (aritmética, álgebra, geometria) e aplicados (mecânica, astronomia e física matemática).
3. Certos filósofos admitem que as noções matemáticas são inatas e independentes de toda experiência uma vez que a natureza não fornece jamais números, nem constrói objetos geométricos. Na realidade, porém, os objetos matemáticos são construídos pelo espírito com dados resultantes da experiência. É assim que a existência de corpos sólidos no universo suscitou a criação da geometria, bem como a pluralidade das unidades da mesma natureza serviu de fundamento à criação dos números. A formação das noções matemáticas baseia-se, por conseguinte, na experiência, mas só se realiza graças à capacidade de abstração do espírito humano.
II. MÉTODO DA MATEMÁTICA
4. No método da matemática, é necessário distinguir os processos de descoberta, ou de invenção, dos processos de prova ou de demonstração.
a) Invenção matemática - O matemático, diz Cuvillier, não difere, essencialmente dos outros sábios quando pesquisa a verdade: ele procede sempre por intuição. Mas a intuição inventiva pode ser, mesmo em matemática, ora ele ordem sensível, ora de ordem racional.
1.º - A intuição sensível é, em matemática, segundo H. Poincaré, "o instrumento mais comum de invenção". Foi partindo de casos particulares, de exemplos concretos que se descobriu a maioria das proposições matemáticas [1]. Os problemas concretos suscitados pelas ciências experimentais, sobretudo, pela física, têm sido, em nossos dias, para a matemática, uma fonte de descobertas.
| Fig. 7 - Como Aristarco tentou medir a distância do Sol. Quando a Lua fica, exatamente, iluminada pela metade, o ângulo formado pela Terra, Lua e Sol é um ângulo reto. [2] |
2.º - A intuição racional é a que domina em certos matemáticos. "É a intuição do número puro, das formas lógicas puras" que os ilumina e dirige "sem o auxílio dos sentidos e da imaginação".
b) Demonstração matemática - A matemática utiliza o método dedutivo, isto é, o raciocínio dedutivo cujo processo básico de atividade é o silogismo. Na matemática, parte-se de princípios necessários ou considerados como tais, e chega-se a consequências igualmente necessárias, por meio da demonstração. A demonstração emprega o raciocínio, mas não eleve ser com o mesmo confundida: deduzir é simplesmente tirar conseqüências de uma verdade geral; demonstrar é provar com eficiência.
5. A demonstração matemática pode ser analítica e sintética. Na demonstração analítica, parte-se de uma proposição complexa a demonstrar para outra mais simples já demonstrada. É o processo empregado para a solução dos problemas. Na demonstração sintética, parte-se ele proposições simples já demonstradas das quais se retiram, corno conseqüências, proposições mais complexas. É o processo empregado para a demonstração dos teoremas. Essas duas formas de demonstração são diretas. Há ainda a demonstração indireta, quando se prova a verdade de uma proposição, demonstrando a falsidade ou absurdo da contrária. Nesta demonstração, também chamada apagógica, ou pelo absurdo, conclui-se que uma proposição é verdadeira, porque, se não o fosse. a contrária deveria ser admitida, e disso resultaria um absurdo.
6. São três os elementos da demonstração: as definições, os axiomas e os postulados:
a) Definições - São proposições que caracterizam, de uma maneira precisa, o sentido de urna palavra ou a natureza de uma coisa. As definições podem ser: essenciais, quando exprimem as propriedades de um objeto matemático (ex.: a circunferência é uma figura na qual todos os pontos estão a igual distância de um ponto chamado centro); genéticas, quando formulam uma lei da construção de um objeto matemático (ex.: a esfera é um volume originado de um semi-círculo girando em torno do seu diâmetro).
b) Axiomas - São proposições necessárias, evidentes por si mesmas, e que servem para demonstrar outras verdades (ex.: duas quantidades iguais a uma terceira são iguais entre si).
c) Postulados - São proposições não evidentes, mas que se consideram como verdadeiras para as necessidades do raciocínio (ex.: de um ponto fora de uma reta só se pode tirar uma paralela a essa reta). Os postulados não sendo logicamente necessários podem ser substituídos por outros. Deste caráter de contingência dos postulados, nasceram as geometrias não-euclidianas de Lobatschevsky e Riemann.
III. VALOR DA MATEMÁTICA
7. As leis matemáticas exprimem relações necessárias, que derivam da natureza dos números, da extensão ou do movimento; elas resultam do raciocínio dedutivo e não da experiência, como as leis das ciências da natureza. As verdades matemáticas são analíticas; as leis físicas são sintéticas. As matemáticas podem ser aplicadas a todas as outras ciências. Elas lhes comunicam o caráter de precisão, pelo cálculo e pela medida.
8. Realizado com moderação, o estudo da matemática confere ao espírito o hábito da reflexão, da ordem e da disciplina; a solução de problemas e a demonstração de teoremas são excelentes exercícios para o desenvolvimento da capacidade intelectual. É necessário, porém, não considerar a realidade apenas pelo prisma da matemática, nem pretender aplicar o raciocínio dedutivo ao estudo de todos os assuntos. O cultivo excessivo da matemática habitua o espírito ao abuso da abstração, fazendo-o pairar num mundo ideal, dissociado. das realidades concretas. Além disso, os processos psíquicos e os fatos morais escapam, inteiramente, ao cálculo e à medida.
9. O estudo da matemática encerra três espécies de valores educativos aos quais devem corresponder três objetivos pedagógicos:
a) Valores práticos, que resultam do auxílio que a matemática fornece para a solução dos problemas práticos da vida. O manejo das operações básicas da aritmética, a compreensão da linguagem algébrica, a interpretação das representações gráficas e a familiaridade com as formas geométricas constituem recursos de grande utilidade para a vida social, econômica e profissional do homem moderno.
b) Valores disciplinares, que decorrem da aquisição de idéias e noções sobre grandeza e quantidade, hábitos de método, clareza, precisão e disciplina mental, bem como do desenvolvimento da capacidade de pensar "funcionalmente", isto é, de pensar em termos de relações e por meio de relações.
c) Valores culturais, que resultam da criação de atitudes de apreciação da beleza das formas geométricas, da aquisição de ideais de perfeição espiritual e de sentimentos de admiração pelo poder criador do pensamento humano, inspirados pelo estudo da matemática. A aprendizagem da matemática deve procurar atingir, harmonicamente, esses três objetivos. E, como das matemáticas, a aritmética e a geometria são as mais acessíveis e úteis para a realização dessas finalidades, faremos, abaixo, uma síntese dos principais aspectos da aprendizagem dessas disciplinas.
IV. APRENDIZAGEM DA ARITMÉTICA
10. A aritmética tem por objeto o estudo elos números, de suas propriedades e elas operações que com os mesmos se podem realizar. Podemos distinguir na aprendizagem da aritmética, um valor formal ou educativo e um valor material ou prático. O valor formal da aritmética foi reconhecido desde a Antiguidade. Pitágoras afirmava que o número era a essência do universo. Platão proclamava, em suas "Leis", a superioridade da aritmética sobre as outras ciências. Descartes baseou o critério da verdade na claridade e distinção próprias das noções matemáticas. Pestalozzi deu grande importância à aritmética, considerando o número como um dos elementos da sua famosa trilogia intuitiva. Para ele, o número é o melhor meio da instrução porque, através do mesmo, podemos alcançar precisão nos conceitos.
11. Froebel admitiu que a aprendizagem da matemática é básica para a formação do espírito humano e que será incompleta e ineficaz qualquer educação que prescinda dessa matéria. Nem todos os pedagogos e filósofos reconhecem, entretanto, esse valor educativo da matemática. Goethe dizia que "o cultivo mental proporcionado pela matemática é muito particular e limitado," e Hamilton, filósofo e matemático inglês, afirmava: "Se consultamos a razão, a experiência e o testemunho comum dos tempos antigos e modernos, nenhum dos nossos estudos intelectuais tende a cultivar menor número de faculdades e de modo mais débil e parcial do que as matemáticas". Para Pascal, "é raro que os matemáticos sejam observadores", ou que os observadores sejam matemáticos, e opõe ao "espírito geométrico", grave e lento, o "espírito de fineza" ágil e penetrante. Por seu lado, Nietzsche e Schopenhauer negam ao número qualquer valor educativo e cultural. E certos psicólogos e educadores contemporâneos, corno Séguin, Claparède, Kilpatrick e Thorndyke, põem em relevo a reduzida influência da matemática na formação do espírito da criança, condenando a tendência, em voga, de se cultivar, em demasia, o raciocínio na aritmética.
12. Todavia, é indiscutível o valor educativo da aritmética, quando a sua aprendizagem é realizada de maneira metódica e racional. Segundo Adolfo Rude, a aritmética, sob o ponto de vista do ensino, é uma técnica. Como tal, tem um aspecto mecânico, que poderá ser adquirido e lograr um desenvolvimento, às vezes, surpreendente; e um aspecto racional, que reside em seus fundamentos lógicos e em sua aplicação. A maior parte do valor educativo da aritmética encontra-se nesse último aspecto. Daí a afirmativa de Thorndyke que nada se deve ministrar ao aluno apenas como ginástica mental e que o raciocínio não deve ser empregado, na aritmética, com o fim de desenvolver determinadas faculdades, mas visando cooperar na organização de hábitos.
13. Vejamos, finalmente, algumas normas gerais que devem presidir à aprendizagem da aritmética: a) a compreensão deve preceder o treino; b) os exercícios devem- ser curtos, repetidos e variados; c) é necessário exercitar poucos conhecimentos de cada vez e insistir nas questões em que se encontrem maiores dificuldades; d) as relações entre as habilidades matemáticas precisam ser compreendidas com clareza, e exercitadas convenientemente para que os estudantes possam utilizá-las em quaisquer condições, não se limitando apenas a reconhece-las quando se repete a situação em que foram adquiridas; e) não se deve desperdiçar tempo e energia com o treino de conhecimentos dispensáveis ou de valor prático insignificante; f) a exigência de exatidão deve preceder a de rapidez; g) a simplificação dos processos acarreta maior eficiência e rapidez; h) as causas de erro na solução dos problemas são, na maioria dos casos: desconhecimento das relações quantitativas necessárias à solução; deficiência na técnica das operações fundamentais e falta de treino nas combinações elementares; i) a aprendizagem da aritmética deve ser relacionada com as necessidades concretas da vida, bem como com a aprendizagem das outras disciplinas, sobretudo, as ciências naturais e os estudos sociais.
V. APRENDIZAGEM DA GEOMETRIA
14. A geometria é a ciência das formas. Seu objeto é o estudo das formas fundamentais do espaço. A geometria é mais intuitiva e menos abstrata do que a aritmética, pelo menos em suas noções elementares. Isto a torna mais acessível ao estudante que se inicia na aprendizagem da matemática. A geometria, como a aritmética, possui, não só um valor utilitário e prático, como também um valor educativo e formal. A forma é uma das qualidades mais evidentes de todos os objetos. A todo momento nos referimos às formas das coisas. O conhecimento dessas formas dá precisão as nossas idéias e clareza à nossa linguagem. E a aprendizagem da construção de figuras geométricas é de grande utilidade pelas suas múltiplas aplicações na vida pratica e profissional.
| Fig. 8 - Exemplo de intuição sensível na invenção matemática. Foi pesando duas 1âminas da mesma matéria e da mesma espessura que Galileu, no século XVII, achou que a área da ciclóide é o triplo da do círculo gerador. Na figura acima, vemos uma ciclóide, isto é, a curva OCO', O'C'O", descrita por um ponto O da circunferência OP, quando esta rola sobre a reta OO'O" [3] |
15. Além desse valor utilitário e instrumental, a geometria possui também grande valor educativo. "Para descrever a forma, diz Carbonell y Migal, é necessário observar bem, com acerto e justeza; no idear novas combinações, a inteligência e a fantasia põem-se em atividade. no traçar figuras e problemas, adquirimos habilidade manual, segurança no pulso e hábitos de precisão; no resolver problemas ou no fazer demonstrações, exercitamos o raciocínio. Poucas são as disciplinas que ponham em ação tantas faculdades, que exercitem tantos órgãos e sejam, portanto, tão educativos".
16. Pouco se conhece a respeito elos métodos de estudo da geometria entre os povos da antiguidade oriental e clássica. Platão nos apresenta, no Menão, Sócrates fazendo aos seus discípulos perguntas orientadoras, baseadas na intuição, para os conduzir ao conhecimento das noções geométricas. Na Idade Média, a geometria fazia parte das sete artes liberais e era ensinada nas escolas com o quadrívium. Comênio, em -sua Didactica Magna, estabelece a necessidade de a escola primária ensinar às crianças noções sobre a altura, comprimento, largura, etc. Augusto Hermann Francke fazia os seus alunos, durante o recreio, medir e dividir o campo. E os filantropistas também emprestaram um caráter prático ao estudo da geometria.
17. O estudo da geometria só tomou, entretanto, uma orientação realmente intuitiva a partir de Pestalozzi. Este grande educador considerou, como elementos da intuição, o número, a forma e a palavra. A forma, para ele, compreende as seguintes matérias de ensino: metrologia, desenho e escrita. A metrologia ou arte de medir deve merecer, segundo Pestalozzi, grande importância devido ao seu alto valor educativo. Em seu livro, A B C da Intuição ou Teoria das formas e das relações mensuráveis, Pestalozzi procura emprestar ao estudo da geometria uma feição objetiva e atraente. Herbart também defendeu o caráter objetivo da aprendizagem da geometria, aconselhando que o estudo da mesma fosse relacionado com o das ciências naturais.
| Fig. 9 - Interpretação geométrica de Euclides do quadrado do binômio. |
18. Harnish e Diesterweg aperfeiçoaram a técnica de estudo da geometria, utilizando processos intuitivos de aprendizagem. Os educadores modernos conferem ao estudo da geometria uma feição objetiva e concreta, associando-a aos diversos aspectos da vida real, articulando-a com os trabalhos manuais e, sobretudo, subordinando-a à atividade criadora elo estudante. "Geometria viva" "Geometria vital", "Geometria ativa" são as denominações comuns dessa disciplina nos compêndios atuais, o que bem exprime as novas diretrizes do estudo da geometria.
19. Podemos utilizar, no estudo da geometria, não só o método analítico, como o sintético. No primeiro caso, partimos dos corpos para atingir as linhas. No segundo caso, começamos pelas linhas para chegar aos corpos. O processo analítico é o único que deve ser utilizado na escola elementar, muito embora não seja o método específico de estudo da geometria. Tratando-se, porém, de reconhecer, descrever e classificar as formas geométricas, justifica-se que partamos dos corpos sólidos que, sendo concretos e materiais, podem ser compreendidos até pelas crianças de tenra idade. Daí passamos às superfícies e, destas, às linhas e teremos, assim, desenvolvido quase todo o programa da matéria no curso primário. O estudo da geometria está, intimamente, ligado ao da aritmética, pois, "compreender aquela é ter chegado à medida e, portanto, ao número". Tão unidos se encontram esses dois ramos da matemática que o estudo de qualquer deles auxilia a aprendizagem do outro e torna mais compreensíveis os seus princípios.
RESUMO
1. A matemática pode ser definida como a ciência da medida das grandezas ou como a ciência da quantidade. 2. Divide-se em ciências dos números (aritmética e álgebra) e ciências das figuras (geometria, geometria analítica e mecânica racional). 3. Os objetos matemáticos resultam, ao mesmo tempo, da razão e da experiência. 4. No método da matemática é preciso distinguir os processos de descoberta ou de invenção dos processos de prova ou demonstrações. 5. A demonstração pode ser analítica e sintética. 6. Os elementos da demonstração são as definições, os axiomas e os postulados. 7. As matemáticas são dedutivas e as ciências da natureza são indutivas e experimentais. 8. As matemáticas são úteis à educação intelectual, mas não devem ser estudadas com desprezo da realidade concreta, nem aplicadas aos processos psíquicos e aos fatos morais. 9. A estudo da matemática encerra valores práticos, disciplinares e culturais. 10. O valor do estudo da matemática foi reconhecido desde a Antiguidade. 11. Na Idade Moderna, se alguns pensadores realçaram o valor educativo da aritmética, outros o negaram. 12. É indiscutível, porém, o valor educativo da aritmética quando sua aprendizagem é feita de maneira metódica e racional. 13. A aprendizagem da aritmética deve sei progressiva e relacionada com as necessidades práticas da vida. 14. O estudo da geometria tem um valor utilitário. 15. Possui também um valor educativo e formal. 16. A geometria foi estudada desde a Antiguidade. 17. O estudo da geometria só tomou orientação intuitiva a partir de Pestalozzi. 18. Os educadores modernos conferem ao ensino da geometria uma feição objetiva e prática, articulando-o com a vida real. 19. Podemos utilizar, no estudo da geometria, não só o método analítico, como o sintético.
BIBLIOGRAFIA
1. Brand, W. e Deutschbein - "lntroducción a la filosofia matemática", trad., Madrid, 1930.
2. Becker, O. - "Mathematik Existenz", Berlim, 1927.
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9. Roxo, Euclides - "A Matemática na Educação Secundária", S. Paulo, 1935.
10. Russer, B. - "Introduction into mathematical philosophy", Londres, 1919.
Notas:
[1] A. Curvillier, "Manuel de Philosophie", II, Paris, 1944, pág. 74.
[2] Ellison Hawks, "The Marvels and Mysteries of Science", Londres, 1946.
[3] A. Curvillier, ob. cit., pág. 75.
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