CÁLCULO DIFERENCIAL E INTEGRAL NO ENSINO MÉDIO: uma
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CÁLCULO DIFERENCIAL E INTEGRAL NO ENSINO MÉDIO: uma
CÁLCULO DIFERENCIAL E INTEGRAL NO ENSINO MÉDIO: uma análise nas escolas de ensino médio da cidade do Natal/RN Anderson Guimarães Guedes – IFESP [email protected] Márcia Maria Alves de Assis – IFESP [email protected] O ensino de elementos de Cálculo no ensino médio, na visão de alguns pesquisadores, é algo que está ao alcance dos alunos desse nível de ensino e seria bastante relevante, tanto do ponto de vista da importância desse assunto para a ciência moderna como para a exploração de competências e habilidades matemáticas que podem ser desenvolvidas no aluno. A pesquisa foi realizada com os professores de Matemática do ensino médio de Natal e teve como objetivo principal verificar se o ensino de elementos do Cálculo faz parte dos conteúdos abordados pelo professor em sala de aula, e caso não fosse, quais seriam os impedimentos relatados pelos professores que impossibilitariam o ensino do Cálculo. Foram aplicados trinta questionários a professores de Matemática da rede pública e privada de Natal. Os dados obtidos revelaram que a grande maioria dos professores não ensina elementos de Cálculo no ensino médio por se acharem despreparados, embora considerem que as instituições onde se formaram eram de boa qualidade. Também consideram que o assunto seria útil para os seus alunos e que a falta de material didático adequado é algo que impossibilita a abordagem do tema neste nível de ensino. Algumas informações obtidas pela pesquisa sugerem que o despreparo dos professores para ensinar Cálculo no ensino médio tem uma relação direta com a metodologia de ensino desta disciplina nos cursos de licenciatura em Matemática. Palavras chaves: Ensino de Cálculo. Ensino Médio. Estratégias de Ensino. 1 Cálculo no ensino médio: uma proposta plausível O estudo do Calculo Diferencial e Integral é hoje em dia considerado um dos conteúdos mais importantes trabalhado nos cursos superiores, dada a sua importância e aplicabilidade nas mais diversas áreas de conhecimento. Mas em termos de Ensino médio pouco se valoriza esse conteúdo da Matemática, o que nos leva a uma reflexão sobre qual seria a importância para o aluno nesse nível de ensino aprender algo sobre o Cálculo Diferencial e Integral, mesmo que de forma elementar. Alguns pesquisadores em ensino da Matemática têm levantado a questão do ensino do Cálculo no Ensino médio, dada a sua importância para as ciências e tecnologias modernas. Ávila (1991, p.2) faz uma importante colocação e esse respeito, quando afirma que: O Cálculo vem desempenhando um papel de grande relevância em todo o desenvolvimento científico-tecnológico. Portanto, descartá-lo no ensino é grave, porque deixa de lado uma componente significativa e certamente a mais relevante da Matemática para a formação do aluno num contexto de ensino moderno e atual. O autor defende que idéias elementares como o conceito de limite, derivada, razão incremental e declividade de uma reta possam ser trabalhadas de forma simples já no primeiro ano do Ensino médio, paralelamente, ao estudo das funções com aprendizado significativo e sem sobrecarregar o programa oficial de ensino de Matemática. Eis proposta de Ávila (1991, p.5): Seria muito mais proveitoso que todo o tempo que hoje se gasta, no 2° grau, ensinando formalismo e longa terminologia sobre funções, que todo esse tempo fosse utilizado com o ensino das noções básicas do Cálculo e suas aplicações. Então, ao longo desse desenvolvimento, o ensino das funções seria feito no contexto apropriado, de maneira espontânea, progressiva e proveitosa. Segundo Ávila (2006, p.37) um fator que contribuiria de forma negativa para uma postura de maior aceitação do Cálculo no Ensino médio pelos professores é a questão do material didático adequado. De acordo com o autor deveria existir, antes de tudo, uma nova postura dos professores autores de livros didáticos, para darem um pontapé inicial na aceitação da idéia de trabalhar elementos de Cálculo juntamente com o estudo das funções e comemora de forma contida alguns resultados neste sentido quando nos diz: É gratificante constatar que alguns autores já estão incluindo a derivada em seus livros para o ensino médio, de maneira sentata, breve e equilibrada: mas, infelizmente, ainda na terceira série, já no final do curso, quando pouco se pode aproveitar desse estudo. O Cálculo deve retornar a ser trabalhado no Ensino médio não tão somente para reparar um erro do passado quando os reformistas do ensino da Matemática na tentativa de moderniza-lá, criticavam o que era ensinado nas escolas (por se limitar à Matemática que terminava no ano de 1700). Irônicamente descartaram o Cálculo, cujas idéias surgiram antes desse ano de 1700, e que era o que de mais moderno começava a surgir na Matemática (Ávila, 1991). Atualmente o Cálculo continua desempenhando um papel de grande relevância em todo o desenvolvimento científico-tecnológico. Ávila (1991, p.2) resume bem a importância do Cálculo no Ensino médio: O Cálculo é moderno porque traz ideias novas, diferentes do que o aluno de 2.° grau encontra nas outras coisas que aprende em Aritmética, Álgebra, Geometria, Trigonometria e Geometria Analítica. Não apenas novas, mas idéias que têm grande relevância numa variedade de aplicações científicas no mundo moderno. Ora, o objetivo principal do ensino não é outro senão preparar o jovem para se integrar mais adequadamente à sociedade. Não se visa, com o ensino da Matemática no 2.° grau, formar especialistas no assunto. Ensina-se Matemática porque esta é uma disciplina que faz parte significativa da experiência humana ao longo dos séculos, porque ela continua sendo hoje, com intensidade ainda maior do que no passado, um instrumento eficaz e indispensável para os outros ramos do conhecimento. Em alguns livros didáticos de Matemática do terceiro ano do Ensino médio geralmente é dada uma pequena abordagem sobre elementos de Cálculo Diferencial e Integral no final do livro. Todavia, o fato do conteúdo de Cálculo estar presente no livro didático de Matemática e ele realmente fazer parte do currículo mínimo trabalhado pelo professor é algo que dependerá de múltiplos fatores e dentre eles, apontamos o Projeto Pedagógico da Escola. Muitas vezes, o assunto não é ensinado com o pretexto de que são “difíceis” para a compreensão dos alunos, afastando-o completamente do currículo trabalhado na escola. Esta forma de pensar sobre o Cálculo, de forma negativa evidentemente, não está dissociada da realidade de ensino do Cálculo nos cursos universitários. As metodologias de ensino empregadas nas universidades em relação ao ensino do Cálculo contribuem em sua origem, juntamente com inúmeros outros fatores, para que esta disciplina tenha um dos mais elevados índices de abandono. Segundo afirma Palis (1995, p.22): Os cursos de Cálculo, principalmente o primeiro da seqüência, apresentam índices absurdamente elevados de abandono e insucesso. Estes índices, por si só, já apontam a necessidade de se buscar alternativas de ação pedagógica que, aliadas a outras medidas, possam da conta desse problema que, desde muitos anos, subsiste na Universidade. Sobre como o Cálculo é ensinado nos cursos superiores Franchi (1995, p. 40) faz uma descrição pormenorizada e afirma: De modo geral, as aulas são expositivas. O centro do processo ensino-aprendizagem está no professor, que deve transmitir os conhecimentos matemáticos ao aluno. Os conteúdos são apresentados prontos, de forma inquestionável e pouco têm a ver com situações da realidade. São apresentadas definições, enunciados e teoremas que a seguir são demonstrados. Seguem técnicas de Cálculos e exercícios. O autor segue retratando exatamente o que provavelmente muitos professores de Matemática já vivenciaram durante as licenciaturas quando dando seqüência à afirmação acima acrescenta: A grande quantidade de matéria a ser exposta, faz com que a aula siga um ritmo acelerado, havendo pouco espaço para o aluno pensar. Este tem uma postura passiva em relação à aula. Espera participar apenas fazendo perguntas sobre algumas explicações não compreendidas ou resolvendo exercícios (FRANCHI 1995, p. 40). Franchi ainda nos fala da insuficiência da aula para que haja verdadeiro aprendizado e do esforço pessoal de cada aluno fora da sala de aula, para um aprendizado mínimo da matéria. Critica os livros didáticos adotados nos cursos, que mantêm indefinidamente a mesma estrutura desde as primeiras publicações. Com tudo isto Franchi (1995, p.40) chega a seguinte conclusão “Com esse tipo de estudo o aluno dificilmente consegue conhecer e compreender o Cálculo”. Percebemos, assim, que existem dificuldades entre o professor de Matemática e o Cálculo, criadas não só por sua formação acadêmica deficiente e insuficiente, mas também devido a muito outros fatores que merecem ser pesquisado. O reflexo destas dificuldades, entre o professor e esta disciplina, pode ser constatado analisando o universo das opiniões e sentimentos do professor de Matemática sobre o tema, trazendo uma exteriorização dos mesmos para o universo do mundo real e concreto, onde só neste será possível à solução para as amarguras e frustrações destes. Alguns autores já demonstram a possibilidade de se trabalhar algumas idéias do Calculo no Ensino médio de forma produtiva e sem sobrecarregar o currículo já trabalhado pelo professor de Matemática do Ensino médio. No que se refere à sobrecarga do currículo escolar do ensino médio em Matemática, apontado por muitos pesquisadores do tema como um dos argumentos dos professores de Matemática contrários ao não ensino do Cálculo nesse nível de ensino, Ávila (1991, p.4) tece comentário: “A idéia de que os programas de Matemática são extensos e não comportariam a inclusão do Cálculo é um equívoco. Os atuais programas estão, isto sim, mal estruturados”. Assim como a idéia de que o currículo de Matemática trabalhado no Ensino médio é bastante extenso e não comportaria outros temas a serem abordados em sala de aula, existem outros questionamentos que merecem uma reflexão e uma investigação mais profunda para tentar compreender os aspectos ou causas que influenciam o professor de Matemática em sua opção por ensinar ou não, elementos de Cálculo no Ensino médio. O estudo, realizado na cidade do Natal no estado do Rio Grande do Norte, teve por objeto de estudo verificar se o ensino de elemento de Cálculo Diferencial e Integral no Ensino médio e suas implicações têm aceitação pelos professores desse nível de ensino. Os objetivos gerais do trabalho foram basicamente: 1) Analisar se os professores de Matemática do Ensino médio da cidade do Natal/RN ministram, em sua sala de aula, elementos do Cálculo Diferencial e Integral; 2) Apontar quais os motivos que levam esses professores excluírem ou não os elementos do Cálculo Diferencial e Integral em sua sala de aula; 2 Metodologia A pesquisa foi desenvolvida segundo os moldes da pesquisa descritiva, pois este tipo de estudo permite uma melhor compreensão dos fatores que influenciam no comportamento do fenômeno e as variáveis envolvidas. Também foi embasada em consulta bibliográfica por ser desenvolvida por material já elaborado, onde tivemos como principal fonte de informação livros e artigos científicos. A pesquisa teve uma abordagem qualitativa, ou seja, buscamos as atitudes e motivos que levam aos professores de Matemática do Ensino médio terem determinada postura diante do ensino do Cálculo nesse nível de ensino. A pesquisa foi conduzida por um questionário uniformizado. As perguntas do questionário foram elaboradas em função das hipóteses levantadas. O questionário foi composto por perguntas fechadas, onde nestas o professor era levado tão somente a pontuar numa escala que variava de 1 a 5 segundo seu grau de convicção para a pergunta formulada. Também foram usadas perguntas mistas, nestas existiram quesitos de respostas já prontos para o professor escolher as respostas mais adequadas segundo sua opinião. A pesquisa de campo, isto é, onde foram conduzidos os trabalhos de coleta de dados, foi realizada diretamente nas escolas privadas e públicas de ensino de Natal. Foram aplicados 30 questionários entre professores de Matemática do Ensino médio da rede pública e privada de Natal. 3 Análise dos dados coletados Cada questionário aplicado aos professores de Matemática do Ensino médio foi dividido em blocos. Um bloco é formado por um tema específico na qual se deseja coletar informações relevantes. Para cada temática específica foram propostas cinco perguntas. Depois de aplicados os questionários, os dados foram todos tabulados de acordo com as respostas obtidas dos professores que participaram da pesquisa. As tabelas trazem os valores percentuais das respostas escolhidas pelos professores relativos a cada pergunta específica. Segue abaixo os dados tabulados por blocos de acordo com o questionário aplicado: a) Perfil dos colaboradores; Bloco 1. Perfil dos Colaboradores 1. Sexo Respostas obtidas Não responderam Masculino Feminino Total 30 0 56,66% 43,33% 100% 2.Idade(anos) Respostas obtidas 29 Não responderam 1 20 a 30 31 a 40 41 a 50 Mais de 51 10,34% 24,13% 55,17% 10,34% Magistério Outros 0% 0% 3. Formação Respostas obtidas Não responderam Licenciado(a) em Matemática 30 0 93,33% 4. Instituição em que ensina Matemática Respostas Não Escola obtidas responderam Pública 30 0 93,33% Licenciatura em área correlata com a Matemática. 6,66% Escola Privada 0% Escola pública e privada 6,66% Outra 0% 5. A quanto tempo ministra ou ministrou aulas de Matemática no Ensino médio da Escola Pública?( em anos) Respostas Não Mais de 1a5 6 a 11 12 a 17 18 a 23 obtidas responderam 24 22 8 45,45% 40,90% 4,54% 0% 9,09% 6. A quanto tempo ministra ou ministrou aulas de Matemática no Ensino médio da Escola Privada?(em anos) Respostas Não Mais de 1a5 6 a 11 12 a 17 18 a 23 obtidas responderam 24 9 21 33,33% 55,55% 11,11% 0% 0% 7. Possui capacitação ou especialização em ensino da Matemática? Respostas Não Sim. Qual? obtidas responderam 1) UFRN(600h); 2) Graduação; 3) 8 não informaram; 4) Ensino de EJA e Matemática do Ensino médio; 5) Estou cursando especialização em educação Matemática; 6) Matemática para o Ensino 30 0 53,33% Médio; 7) História da Matemática para professores; 8) Aperfeiçoamento; 9) Rived. 8. Qual a instituição onde se graduou? Respostas Não UFRN obtidas responderam 27 3 40,74% Não 46,66% UNP IFESP OUTRA 14,81% 22,22% 22,22% Zona Leste Zona Oeste 23,80% 23,80% 9. Em que zona de Natal localiza-se a escola em que leciona? Respostas Não Zona Norte Zona Sul obtidas responderam 21 9 42,85% 9,52% Tabela 1. Dados referentes ao perfil dos participantes da pesquisa b) Formação do professor; Bloco 2- Formação do Professor Pergunta 1. Em relação à formação que lhe foi oferecida pela instituição onde fez a graduação 2. Embasamento teórico em Cálculo devido às disciplinas ofertadas durante a sua graduação 3. Suficiência e adequação das disciplinas ofertadas na grade do curso de Licenciatura para um razoável entendimento do Cálculo. 4. Adequação dos conteúdos que lhe foram Quantidade de respostas Porcentagens das pontuações por pergunta 1 Péssimo 2 Ruim 3 Bom 4 Ótimo 5 Excelente Total 30 10% 10% 30% 30% 20% 100% 30 3,33% 23,33% 43,33% 26,66% 3,33% 100% 30 3,33% 20% 50% 20% 6,66% 100% 30 23,33% 20% 36,66% 20% 0% 100% ensinados na instituição em que se formou e a realidade da sala de aula onde ministra aulas de Matemática. 5. Sua vida estudantil na graduação em termos de dedicação. 30 3,33% 0% 13,33% 46,66% 36,66% 100% Tabela 2. Dados coletados referentes à formação do professor c) Sobre os recursos didáticos e estratégias de ensino utilizadas no ensino do Cálculo; Bloco 3 - Sobre os recursos didáticos e estratégias de ensino utilizadas no ensino do Cálculo Pergunta 1. Estratégias de ensino utilizadas pelo professor de Cálculo durante sua formação. 2. Material didático utilizado (livro texto) pelo professor de Cálculo na licenciatura. 3. Outros recursos didáticos (computadores, oficinas, etc.) utilizados pelos professores durante as aulas de Cálculo na Licenciatura. 4. Em relação à didática dos professores de Cálculo ministrando aulas de Cálculo na licenciatura. 5. Interesse dos professores de Cálculo da licenciatura em demonstrar aplicações práticas desta disciplina. Quantidade de respostas Porcentagens das pontuações por pergunta 1 Péssimo 2 Ruim 3 Bom 4 Ótimo 5 Excelente Total 29 24,13% 24,13% 37,93% 6,89% 6,89% 100% 29 10,34% 27,58% 44,82% 10,34% 6,89% 100% 29 51,72% 17,24% 24,13% 3,44% 3,44% 100% 29 27,58% 24,13% 27,58% 13,79% 6,89% 100% 29 34,48% 13,79% 37,93% 10,34% 3,48% 100% Tabela 3. Recursos didáticos e estratégias de ensino para o ensino do Cálculo d) Sobre o ensino do Cálculo no Ensino médio; Bloco 4 - Sobre o ensino do Cálculo no Ensino médio Pergunta Quantidade de respostas Porcentagens das pontuações por pergunta 1. Viabilidade de ensinar elementos de Cálculo no Ensino médio. 2. Sobre o seu preparo e capacidade para ensina Cálculo no Ensino Médio atualmente. 3. A adequação do material didático para o ensino do Cálculo no Ensino médio. 4. Grau de importância para o aluno no Ensino médio aprender elementos de Cálculo. 5. Grau de dificuldade que o Ensino do Cálculo apresentaria para seus alunos do Ensino médio. 1 Péssimo 2 Ruim 3 Bom 4 Ótimo 5 Excelente Total 26 23,07% 19,23% 34,61% 23,07% 0% 100% 27 22,22% 25,92% 40,74% 7,40% 3,70% 100% 27 22,22% 37,03% 29,62% 11,11% 0% 100% 27 7,40% 7,40% 18,51% 40,74% 25,92% 100% 27 29,62% 14,81% 22,22% 22,22% 11,11% 100% Tabela 4. Dados coletados sobre o ensino do Cálculo do Ensino médio 4 Resultados e discussões O ensino de elementos de Cálculo nas escolas de Ensino médio de Natal ainda levará certo tempo para se consolidar nos currículos escolares de Matemática do Ensino médio. Se por um lado os dados obtidos nos revelam que a grande maioria dos professores participantes da pesquisa concorda que o ensino de elementos de Cálculo seria importante para o aluno do Ensino médio, por outro lado nos forneceu subsídios para identificar alguns impedimentos que contribuiriam para a não aceitação do ensino do Cálculo no Ensino médio por parte dos professores de Matemática. As razões, segundo os professores de Matemática do Ensino médio, para não ensinar Cálculo no Ensino médio são múltiplas, mas podemos apontar duas delas como principais, a primeira seria a falta de qualificação dos professores de Matemática para ensinar esse assunto e a segunda o baixo nível de conhecimento matemático que dispõe o aluno quando chega ao Ensino médio. Os dados desta pesquisa demonstram que os cursos superiores de formação de professores de Matemática foram considerados de bom nível pelos participantes desta pesquisa, que a maioria deles apresenta uma boa grade curricular em termos de adequação e suficiência de disciplinas e que as mesmas forneceram um bom embasamento teórico para o aprendizado do Cálculo durante a sua formação. Embora a maioria dos professores de Matemática do Ensino médio, participante da pesquisa, considere que seus cursos superiores lhes forneceram uma boa formação acadêmica os dados revelam divergência de opiniões quando perguntados sobre a adequação dos conteúdos ensinados nos cursos de Licenciatura em Matemática e a realidade enfrentada pelos professores em sala de aula, demonstrando uma aparente desarmonia entre a formação docente e a prática docente, algo que mereceria uma pesquisa mais aprofundada para apontar as causas desta falta de sintonia entre a teoria e a prática docente do professor de Matemática. A forma como os professores de Matemática do Ensino médio encaram o Ensino do Cálculo nesse nível de ensino guarda uma relação direta com a forma como essa disciplina lhes foi ensinada nos cursos superiores de Licenciaturas em Matemática, a pesquisa demonstrou que alguns dos elementos hipoteticamente sugeridos no questionário aplicado como: a metodologia de ensino do Cálculo empregada, estratégias de ensino, a didática, o interesse do professor em ensinar e os recursos didáticos utilizados pelos professores de Matemática dos Cursos de Licenciatura em Matemática contribuíram para uma compreensão e embasamento teórico do Cálculo deficiente. Levando em consideração que as pesquisas voltadas para o ensino do Cálculo nos cursos de nível Superior ganharam uma maior ênfase depois de demonstrado que essa disciplina é a que apresenta os mais elevados índices de abandono e insucesso (PALIS 1995, p. 22), é de se esperar que possivelmente as metodologias de ensino do Cálculo adotadas atualmente em nossas universidades tenham evoluído em termos de estratégias de ensino, didática dos professores e recursos didáticos empregados, levando os futuros licenciados em Matemática a se sentirem mais preparados para o ensino desta disciplina, mesmo que a um nível elementar. No que se refere aos professores de Matemática do Ensino médio que já estão inseridos no mercado de trabalho, muitos deles há vários anos, a pesquisa constatou que mais de 80% dos participantes da pesquisa se consideraram despreparados para ensinar esse assunto no Ensino médio, um dado preocupante, uma vez que se espera que um professor de Matemática Licenciado seja capaz de ensinar os elementos do Cálculo de forma básica. Essa informação obtida na pesquisa, juntamente com o fato da maioria dos participantes apontarem a falta de material didático de Cálculo adequado para o Ensino médio servem de parâmetros para uma reflexão das autoridades educacionais repensarem as políticas de capacitação de professores do ensino médio de Matemática. Os relatos de pesquisadores sobre a possibilidade de ensinar elementos de Cálculo no ensino médio de forma proveitosa para o aluno, sem sobrecarregar o currículo e que sem grandes exigências para o aluno deste nível de ensino são desde do inicio da década de 90. A pesquisa também constatou que, embora já se tenha passado alguns anos desde que foram implantados os PCN, muitos professores de Matemática não conhecem ou tem uma interpretação equivocada dos Parâmetros Curriculares Nacionais. Alguns chegam a afirmar que os parâmetros PCN já trazem o currículo de matemática do ensino médio todo pronto e que o professor tem que seguir a risca. Quem faz o currículo de Matemática é o professor, guiado pelo plano político pedagógico da escola. Os PCN apenas fazem referencias às habilidades e competências que devem ser trabalhadas pelo professor para que seus alunos atinjam um nível de aprendizagem significativo. Não é de todo compreendido o porquê do professor de Matemática ter esta interpretação distorcida dos Parâmetros Curriculares Nacionais, é algo que mereceria uma investigação aprofundada. No percurso da pesquisa algumas dificuldades foram observadas. Das quais merecem destaque: a relutância dos professores em participar da pesquisa; e, a grande quantidade de questões contidas no questionário demandou um período de tempo maior para realizarmos a catalogação e análise dos dados. Por fim, cabe-nos também observar que, a afirmação de alguns professores de Matemática do ensino médio de que falta material didático adequado para ensinar esse conteúdo não é totalmente verdadeira. Pois, possivelmente o que levam alguns professores a pensarem desta forma seja a desinformação e a falta de acesso a livros e revistas especializadas em sua área de atuação. Portanto, nossa contribuição em realizar esta pesquisa, também é de deixar essa questão em aberto para futuras discussões em cursos de formação de professores. REFERÊNCIAS ÁVILA, Geraldo. O ensino de Cálculo no 2.°grau. Revista do Professor de Matemática, n.°18. Sociedade Brasileira de Matemática, 1991. _____________. Limites e derivadas no ensino médio? Revista do Professor de Matemática, n.°60. Sociedade Brasileira de Matemática, 2006a. _____________. Derivadas e Cinemática. Revista do Professor de Matemática, n.°61. Sociedade Brasileira de Matemática, 2006b. BRASIL. Ministério da Educação e Cultura. Parâmetros Curriculares Nacionais para o Ensino médio: Parte III - Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias. Brasília, 1999. ______. Ministério da Educação e Cultura. Instituto Nacional de Estudos e Pesquisas Educacionais Anísio Teixeira (INEP). Thesaurus Brasileiro da Educação. Disponível em: http://www.inep.gov.br/pesquisa/thesaurus/thesaurus.asp. 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PALIS, Gilda de la Rocque. Computadores em Cálculo uma alternativa que não de justifica por si mesma. Temas e Debates. Revista da Sociedade Brasileira de Educação Matemática, São Paulo, ano 8, n.6, p. 22-38, Abr. 1995.