matemático universidad de los andes enero 2007

123
“APRENDIZAJE BASADO EN PROBLEMAS (ABP)” Y EL “METODO INTERACTIVO DE ENSEÑANZA (MIE)” EN LA ENSEÑANZA-APRENDIZAJE DE LAS MATEMÁTICAS - UNA APLICACIÓN EN CÁLCULO DIFERENCIAL Por SALIN AVELLANEDA PINZÓN Trabajo presentado al Departamento de Matemáticas de la Universidad de los Andes en el cumplimiento parcial de los requisitos para optar el título de Matemático De la UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007 El autor agradece a la Universidad de los Andes su permiso de poder Distribuir copias de este documento tesis completamente o parcialmente. Firma del autor.............................................................................................................. Salin Avellaneda Pinzón Enero 15, 2007 Certificado por.............................................................................................................. José Ricardo Arteaga Bejarano Departamento de Matemáticas, Director de tesis Aceptado por.............................................................................................................. Luis Jaime Corredor Londoño Director, Departamento de Matemáticas

Upload: others

Post on 11-Jul-2022

2 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

“APRENDIZAJE BASADO EN PROBLEMAS (ABP)” Y EL

“METODO INTERACTIVO DE ENSEÑANZA (MIE)”

EN LA ENSEÑANZA-APRENDIZAJE DE LAS MATEMÁTICAS -

UNA APLICACIÓN EN CÁLCULO DIFERENCIAL

Por

SALIN AVELLANEDA PINZÓN

Trabajo presentado al Departamento de Matemáticas de la Universidad de los Andes en

el cumplimiento parcial de los requisitos para optar el título de

Matemático

De la

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES

Enero 2007

El autor agradece a la Universidad de los Andes su permiso de poder

Distribuir copias de este documento tesis completamente o parcialmente.

Firma del autor..............................................................................................................

Salin Avellaneda Pinzón

Enero 15, 2007

Certificado por..............................................................................................................

José Ricardo Arteaga Bejarano

Departamento de Matemáticas, Director de tesis

Aceptado por..............................................................................................................

Luis Jaime Corredor Londoño

Director, Departamento de Matemáticas

Page 2: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

2

“APRENDIZAJE BASADO EN PROBLEMAS (ABP)” Y EL

“METODO INTERACTIVO DE ENSEÑANZA (MIE)”

EN LA ENSEÑANZA-APRENDIZAJE DE LAS MATEMÁTICAS -

UNA APLICACIÓN EN CÁLCULO DIFERENCIAL

Por

SALIN AVELLANEDA PINZÓN

Trabajo presentado al Departamento de Matemáticas de la Universidad de los Andes en

el cumplimiento parcial de los requisitos para optar el título de

Matemático

Resumen

En este manuscrito se encuentra los resultados de una indagación sobre la aplicación de los métodos Aprendizaje Basado en Problemas y el Método Interactivo de Enseñanza a la enseñanza-aprendizaje de las matemáticas. Estos métodos a pesar de que nacen en las ciencias de la salud es posible, según el autor, llevarlos al ambiente de la enseñanza-aprendizaje de otras disciplinas, en particular de las matemáticas, para grupos no numerosos. El autor presenta un ejemplo concreto dentro del curso de Cálculo Diferencial, el tema de límites, continuidad y derivadas, en el cual desarrolla su intuición basado en experiencias de docentes e investigadores en Educación Matemática. El valor de este documento radica en que la mayoría de los temas expuestos fueron aprendidos por Salin Avellaneda Pinzón de manera autodidacta es decir, ninguno de ellos hacen parte de algún curso de la carrera de matemáticas. Aunque no se han llevado a la práctica las propuestas, resultado de la indagación, el autor acepta su puesta a prueba y brinda el documento a quien esté interesado. Director de tesis: José Ricardo Arteaga Bejarano Departamento de Matemáticas

Page 3: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

3

TABLA DE CONTENIDO

OBJETIVOS ............................................................................................................ 4

INTRODUCCION ................................................................................................... 5

LA EDUCACION MATEMÁTICA: Una mirada general ................................. 12

IMPLEMENTACION DEL MIE: Método Interactivo de Enseñanza ............. 20

IMPLEMENTACION DEL ABP: Aprendizaje Basado en Problemas .......... 40

ENSAMBLAJE DE LOS MÉTODOS ................................................................ 51

DESARROLLO DEL CURSO: “LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS”,

APLICANDO ABP-MIE ....................................................................................... 57

CONCLUSIONES .............................................................................................. 118

BIBLOGRAFIA ................................................................................................... 119

Page 4: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

4

OBJETIVOS

Objetivo general Este documento busca proponer a los profesores de matemáticas un

método de enseñanza-aprendizaje que cumpla las características

deseadas en un curso de cálculo diferencial, que no son otras diferentes a

que los estudiantes aprendan calculo diferencial y que sobretodo dominen

las aplicaciones en sus respectivos campos de acción, además de

mantener el equilibrio entre el trabajo del profesor y del estudiante,

mezclando elementos del Método Interactivo de Enseñanza y el

Aprendizaje Basado en Problemas.

Objetivos específicos

Presentar las características generales del el Método Interactivo de

Enseñanza (MIE).

Presentar las características generales del el Aprendizaje Basado en

Problemas (ABP).

Plantear una propuesta de ensamblaje de los dos métodos para

aplicarlos de forma paralela.

Presentar el diseño de un curso de matemáticas en cálculo

diferencial, aplicando los dos métodos en paralelo.

Page 5: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

5

INTRODUCCION

“Las matemáticas son el alfabeto con el cual Dios ha escrito el

Universo” Descartes

La matemática ha sido estigmatizada en el mundo del conocimiento al ser

amada por pocos y odiada por muchos, Como arte y como ciencia de

estudio, intensamente dinámica y cambiante, los retos que implica su

aprendizaje, debido a la necesidad de un cierto talento nato para

comprenderla, o por lo menos de cierta disciplina al momento de

estudiarla, hace que sea difícil para la mayoría de las personas, aunque

necesaria para muchos.

Parte de esa partición de amor y odio, se relaciona con la manera como se

ha llevado esta ciencia a los estudiantes a lo largo de la historia.

La educación matemática es un tema complicado, que requiere de una

revisión permanente, máxime en la época actual en que nos encontramos,

donde la tecnología y la forma de enseñar han cambiado tan

profundamente. De las nuevas tendencias de enseñanza, han surgido

diversas metodologías, que hacen menos deseable la “forma clásica” de

enseñar, en particular de “enseñar matemáticas”, llamando forma clásica a

la cátedra universitaria como el método magistral donde el profesor solo

muestra como se hace y los estudiantes aportan muy poco en el desarrollo

del conocimiento.

Page 6: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

6

La Educación, entendida como el conjunto de conocimientos, ordenes y

métodos que ayudan al individuo en el desarrollo y mejora de las

facultades intelectuales, morales y físicas, no crea facultades en el

educando, sino que coopera en su desenvolvimiento y precisión

ayudándole a definirse y desarrollar todo su potencial.1

La complejidad de la matemática y de la educación, implica que quienes

nos dedicamos a ella, tengamos la obligación de permanecer atentos y

abiertos a los cambios que la realidad va exigiendo. Para nadie es un

secreto que la educación, presenta una fuerte resistencia al cambio,

situación que puede ser considerada negativa cuando no se conjuga con

la realidad y no se adapta o transforma a las necesidades del entorno.

Al ser la enseñanza “el proceso mediante el cual se comunican o

transmiten conocimientos especiales o generales sobre una materia, y el

aprendizaje el proceso por el cual una persona es entrenada o instruida

para dar una solución a situaciones”2. Otros autores constructivistas

consideran que el aprendizaje se construye a partir de experiencias

personales y no solo por procesos de transmisión del conocimiento.

Los métodos de enseñanza permiten que sea o no, efectivo el aprendizaje

debido a la interacción que hay entre quien enseña y quien recibe el

conocimiento (proceso de enseñanza-aprendizaje).

Este proceso de enseñanza-aprendizaje a su vez, esta basado en el

principio de la motivación, que consiste en estimular a un sujeto para que

1 Navarro, Rubén Edel. El concepto de enseñanza aprendizaje. REDcientífica. Citando a

Ausubel y Colbs, 1990 en www.redcientifica.com/doc/doc200402170600.html. 2 Navarro, Rubén Edel. El concepto de enseñanza aprendizaje. REDcientífica, en

www.redcientifica.com/doc/doc200402170600.html.

Page 7: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

7

éste ponga en actividad sus facultades. Para ello se requiere conocer

también las condiciones del individuo, es decir, su nivel de captación, de

madurez y de cultura, entre otros.

Frente al aprendizaje, hay que señalar que este está determinado por las

habilidades del individuo, con respecto a la facilidad que tiene o no, para

manejar ciertos temas. Para dar claridad a esta situación, hay que recurrir

a los factores que influyen en el aprendizaje: los que dependen del sujeto

que aprende (la inteligencia, la motivación, la participación activa, la edad

y las experiencias previas) y los inherentes a las modalidades de

presentación de los estímulos (premio o reto). Es decir, se tienen

modalidades favorables para el aprendizaje cuando la respuesta al

estímulo va seguida de una motivación, o cuando el individuo tiene

conocimiento del resultado de su actividad y se siente guiado y controlado

por una mano experta. (Rubén Edel Navarro)

La educación matemática presenta unas características que se deben

cumplir, donde cada una es tan importante como la anterior, porque hace

parte de un todo que es el aprender matemáticas y sobre todo el enseñar

matemáticas, estas características “deseadas” se plantearan en el

transcurso del texto.

Los procesos de educación matemática exigen que tanto el profesor como

el método se conjuguen de tal manera, que la predisposición de los

estudiantes frente al tema se disipe y se genere un ambiente de

participación y amor frente al tema que se presenta.

Page 8: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

8

Teniendo en cuenta que las matemáticas son una abstracción reflexiva, es

más difícil enseñarla y aprenderla, por que si los estudiantes no apropian

el conocimiento y lo recrean en su cerebro, no va a ser posible que

dominen ese conocimiento; esto hace que la enseñanza también se

dificulte mucho y que tengamos que plantear nuevas estrategias para

lograr el aprendizaje en nuestros estudiantes.

Las características que deben cumplir los profesores y una clase óptima

de matemáticas en general, según la visión planteada en este trabajo de

tesis como propuesta son:

De diseño:

Una clase debe contener algo de historia de las matemáticas, cómo

influyó lo que se está explicando en la historia, generalidades de los

autores y sobretodo qué tan importante es para la humanidad. Es

decir, qué se ha desarrollado gracias a estos temas.

Se deben conectar los temas que se están viendo en clase con

otros campos del conocimiento. Es decir nos solo las aplicaciones

directas de cada cosa. Una buena clase de matemáticas debe ser

capaz de relacionarse hasta con la música y muchos otros campos,

además de los que son aplicaciones directas del tema.

Como clase:

La clase debe ser capaz de mostrar cómo se deben desarrollar las

matemáticas con creatividad y rigor, sin que esto implique que la

clase se deba volver tediosa o aburrida, simplemente que las cosas

se deben hacer con cierta rigurosidad para que sean aprobadas y

Page 9: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

9

que se debe desarrollar la creatividad para poder crear

matemáticas, así como para cualquier otro arte donde los artistas

son los matemáticos, así como los que las enseñan, teniendo en

cuenta que la diferencia entre el diseño de la clase y la clase son

las técnicas de interacción con los estudiantes.

La clase debe presentar y desarrollar un lenguaje matemático,

donde se muestre que el desarrollo de habilidades depende tanto

del entendimiento de los conceptos como de adquirir destrezas en

la mecánica de los problemas y ejercicios.

La clase debe desarrollar el pensamiento lógico matemático, que es

una abstracción que se hace del mundo de lo físico y social, y se

relaciona con estructuras creadas en nuestros cerebros para poder

hacer deducciones y análisis de los mismos.

Tal vez una de las cosas a las que la humanidad le ha dado mas

importancia en la educación matemática, es el desarrollo de

modelos y a la solución de problemas, por que es mítico el hecho

de que el saber matemáticas te hace un bueno en el arte de

resolver problemas (así no sean problemas matemáticos),

obviamente siguiendo modelos matemáticos.

Del profesor:

El profesor (profesor, tutor, etc.) debe aportar su grano de arena, no

solo por las cosas evidentes (dominio del tema, tolerancia,

disposición, etc.), que son muy importantes, sino por que debe

presentarlas con todo el amor y la pasión que el lleva hacia las

matemáticas y ser capaz de contagiar todo esto a sus alumnos.

Page 10: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

10

Además el profesor debe ser capaz de mostrar la belleza de las

matemáticas, no solo mostrando los desarrollos de manera

mecánica sino además, mostrando, cuando sea posible, soluciones

alternas y creativas, que hacen que se vean los desarrollos

matemáticos en todo su esplendor.

Teniendo en cuenta que las matemáticas se han visto siempre como un

problema de memoria, de aplicación de fórmulas, aburrida, inservible y

además dictada por profesores “poco creativos”, es necesario buscar

alternativas que corrijan estos planteamientos. Parte de ese cambio está

en los profesores, puesto que del interés que se despierte en los

estudiantes, a través de la selección y presentación de contenidos de una

manera más asequible, actividades diarias que representen retos en el

aula y ejercicios que motiven la enseñanza, los factores negativos

tenderán a disminuir.

El curso de cálculo diferencial es una oportunidad para propiciar en el

estudiante un cambio de actitud frente a la matemática, pues es la

iniciación de las matemáticas en la vida Universitaria, para todas las

carreras que usan a las matemáticas como herramienta para su disciplina,

como la economía, la ingeniería, etc.

No es desconocido para todos que la llegada de los estudiantes a la vida

universitaria viene llena de una serie de tragedias personales, en donde

en la mayoría de los casos, se debe aprender lo que supuestamente ya

había aprendido, recordar y/o descubrir conocimientos que le fueron (o

debieron ser) impartidos con anterioridad, para poder entender lo que

ahora debe aprender.

Page 11: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

11

Es por ello que el curso de Cálculo diferencial planteado como se propone

en el presente documento, hace que la ruptura o paso de un nivel de

conocimientos a otro, sea menos agresiva y permite al estudiante

aprovechar el conocimiento previo que trae, lo cual eleva sus niveles de

motivación, al sentir que no está del todo perdido en un nuevo universo de

conocimiento.

Se espera que este documento sea de utilidad para los profesores

universitarios de matemática y a todos aquellos interesados en la

búsqueda de alternativas de enseñanza – aprendizaje. Para ello, la

estructura del mismo ha sido pensada de tal forma que a partir de un

ejemplo (Curso de cálculo diferencial), sea posible su estudio y aplicación

para otros cursos de matemáticas.

Page 12: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

12

LA EDUCACION MATEMÁTICA: Una mirada general

El aprendizaje humano

Existe una larga tradición de la enseñanza verbalista o magistral, en los

profesores y los estudiantes, que ha llevado a estos actores a dejar de

lado el proceso de aprendizaje como fin. El generalizado rechazo hacia

este campo de las ciencias, ha llevado a los estudiantes a memorizar

momentáneamente, sin percatarse de que lo realmente importante es

entender la matemática.

De otro lado, los recursos didácticos existentes (escasos de por sí), no

benefician el proceso formativo. El bajo nivel de materiales diseñados que

beneficien la asimilación del conocimiento matemático se constituye en un

obstáculo que deben atravesar profesor y estudiante. Los conocimientos

que vienen con el estudiante se constituyen en otro problema a resolver

que pueden ser transformadas si el método es lo suficientemente

amigable y accesible.

Si tenemos en cuenta que la mayor preocupación del autor radica en

hacer que los contenidos sean compresibles, accesibles y amigables, la

propuesta de hacer cambios en los métodos de enseñanza de la

matemática resulta pertinente.

Las características de los distintos niveles educativos y de las distintas

etapas del desarrollo intelectual, fijan los lineamientos sobre los cuales

estos nuevos métodos, materiales y contenidos deben desarrollarse.

Page 13: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

13

En un nivel superior (Universitario) se espera que el estudiante tenga una

serie de conocimientos conceptuales y prácticos, así como elementos de

análisis y comprensión que le permitan resolver independientemente un

problema o a través de la guía de alguien con mayor capacidad.

En el aprendizaje humano participan además de las características

individuales, los contenidos, el contexto y la motivación. Todos estos

elementos, influyen positiva o negativamente a la hora de aprender pero,

el grado de motivación puede hacer efectivo o no el aprendizaje.

Si se logra mostrar y demostrar al estudiante que lo que aprende puede

aplicarlo en su vida cotidiana y le es útil en su trabajo, es probable que el

proceso de aprendizaje tenga más éxito que si solo se muestra el

aprendizaje como un requisito, una nota, o la materia necesaria para

continuar en otro nivel.

Métodos de enseñanza y posibilidades de aprendizaje

Saber cómo enseñar una ciencia, es una actividad que debe ser apropiada

por los encargados de impartirla: de los profesores, los académicos y los

investigadores primordialmente. Las disciplinas científicas evolucionan y

quienes están más próximos a esos cambios deben brindar elementos

acerca de cómo es posible mejorar el aprendizaje y la enseñanza de esas

disciplinas, con base en sus estudios, teorías, investigaciones, etc.

Se hace necesario entonces relacionar los avances científicos con los

argumentos racionales y los conocimientos, de una forma equilibrada e

Page 14: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

14

integrada. Este proceso también contribuye, a lo que hoy por hoy se ha

denominado la divulgación del conocimiento o la ciencia.

Las estrategias que se emplean para impartir conocimientos en los

estudiantes deben ser coherentes con la especificidad de lo que se quiere

enseñar, sin que ello implique que se dejen de lado las relaciones que

tienen algunos temas (por no decir todos), con otros campos o áreas del

conocimiento. Para nuestro caso: la matemática frente a la historia y la

filosofía de la ciencia, la psicología de la educación, la sociología de la

ciencia, entre otros.

Si damos una mirada a la formación matemática, encontramos que tanto

estudiantes como profesores se acostumbraron a una educación

magistral, que ven como natural o normal, en la que el profesor cubre la

totalidad del tiempo destinado al aprendizaje y no da paso al diálogo, al

análisis o la crítica, teniendo en cuenta que lo primordial es cumplir con el

programa o contenidos y los tiempos establecidos para ello. El estudiante

por su parte, viene de una escuela sino igual, si muy similar, en donde

recibe conocimientos que muchas veces no asimila y solo memoriza ideas

que luego olvida, con el fin de lograr una nota o un requisito, obviando la

interacción, las intervenciones y el aprovechamiento real del conocimiento

de su profesor.

En el caso de la Universidad de los Andes, actualmente se ha hecho

énfasis en las clases magistrales con sección de problemas lo cual, desde

el punto de vista del autor significa perder algunas de las características

planteadas por él, en el desarrollo adecuado de una clase.

Page 15: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

15

Aunque ya existen nuevos métodos para evitar el problema del profesor

como único parlante en clases numerosas, estos todavía no han mostrado

gran efectividad, porque la interacción y el contacto de profesor

estudiante, se hace demasiado difícil. Ejemplo de ello es el “ABP con

aplicación a clases numerosas”, que se ha tratado de aplicar en la

enseñanza de la medicina sin presentar el éxito que presentó el ABP

tradicional, al que se hace referencia en este documento.

Esta situación, hace que no se cree una motivación real por las

matemáticas, ni un interés por la interacción con otras ciencias. Pero

entonces ¿cómo salvar estas dificultades? Una solución podría estar en la

familiarización real del estudiante con la aplicabilidad y belleza de las

matemáticas, brindando elementos que faciliten su estudio y su

aprendizaje, espacios para asesorías y para interacción con otros

estudiantes que pueden pertenecer incluso a disciplinas diferentes.

A partir de lo anteriormente expuesto, resulta favorable presentar como

métodos alternativos para la enseñanza de las matemáticas: el

Aprendizaje Basado en Problemas -ABP y el Método Interactivo de

Enseñanza -MIE, toda vez que los mismos aportan elementos

significativos al proceso de enseñanza-aprendizaje, como veremos más

adelante y dentro de los cuales se encuentra la interacción como

motivante del aprendizaje, solucionando así los problemas presentados en

las clases magistrales.

Los dos métodos propuestos facilitan los procesos de discusión y análisis,

la interacción a través del trabajo en equipo y la aplicabilidad a la realidad.

Page 16: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

16

Desde el punto de vista del aprendizaje, los dos métodos conjugados

evitan que los estudiantes vean el proceso enseñanza-aprendizaje como

algo mecánico o como un problema de almacenamiento, y por el contrario,

contribuyen al desarrollo de habilidades matemáticas, para la toma de

decisiones y para compartir experiencias de quienes intervienen en el

proceso, haciendo de la clase un espacio de pensamiento.

Debido a que la conjugación de estos métodos no ha sido aplicada, los

aspectos mencionados anteriormente se esperan lograr en el curso

propuesto.

En los capítulos siguientes se presentan los dos métodos por separado,

señalando los elementos más significativos y las características de cada

uno de ellos.

Teniendo en cuenta que la propuesta se enmarca en el contexto de un

Curso dictado en la Universidad de los Andes, a continuación se señalan

algunas comparaciones con el método Yerly, que se aplica en la

Universidad y que también revela algunas de las características deseadas

por nosotros y que describiremos a continuación:

Método Yerly3

Características principales:

1. “Cada curso sigue un texto que todos los estudiantes tienen en sus

manos.

3 Método de enseñanza-aprendizaje de la Universidad de los Andes, Departamento de

matemáticas, 2003. En http://pentagono.uniandes.edu.co/~jarteaga/proyectos/coordinacion-

academica2/archivos/metodo-ea-uniandes.pdf

Page 17: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

17

2. Hay un programa elaborado por el profesor (o los profesores del

departamento), donde se determina, día por día, la materia de la

clase y los ejercicios o problemas correspondientes, programa que

se entrega a los estudiantes al principio del semestre o, por lo

menos, con anticipación a la clase.

3. Eso es esencial: el alumno debe estudiar la lección en su texto y

hacer los ejercicios y problemas anotados de la clase

4. La clase está destinada a completar las explicaciones del libro,

aclarar los puntos más difíciles e importantes y comprobar el trabajo

del estudiante. No es un monologó del profesor; no es la repetición

por parte del profesor de lo escrito en el libro, sino un dialogó con

los estudiantes. Ellos son los que exponen la materia y presentan

los ejercicios y problemas; el profesor da todas las explicaciones

adicionales que juzga útiles, rectifica lo que puede haber de

inexacto y hace resaltar en su enseñanza los hechos

fundamentales.

5. El número de estudiantes de cada clase es más bien pequeño: no

pasa de treinta y cinco, de modo que el profesor los conoce a todos

al cabo de pocas semanas.

6. Cuando el estudiante ha tenido un inconveniente imprevisto y no

puede preparar la lección, informa al profesor antes del principio de

la clase”.

Ventajas

1. Es una buena planeación y organización del curso; una repartición

uniforme del trabajo del estudiante. Evita defectos como los que se

Page 18: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

18

ven con frecuencia: No alcanzó el tiempo para cumplir el programa.

Evita o disminuye mucho la”desbrevada” de los estudiantes en

vísperas de los exámenes. Cuando estos llegan, los alumnos ya

han recorrido toda la materia.

2. La eficiencia de la clase es grande. Se puede decir que el

estudiante recibe docencia a la par del autor del texto y del

profesor; este último no tiene por qué repetir lo que el primero

explicó claramente. El tiempo de la clase se aprovecha bien. El

estudiante explica, pregunta y discute. Toda la atención del alumno

está dedicada al tema tratado.

3. Las explicaciones del profesor tienen un alcance mayor cuando el

estudiante ya ha visto el texto, que cuando oye por primera vez la

materia. Sobra decir que este método elimina completamente aquel

en que el alumno emplea la hora de clase en tomar notas a toda

velocidad y tiene apenas tiempo de pensar en lo que escribe.

4. El estudiante no tiene el problema de saber dónde estudiar. En

caso de ausencia por motivo de enfermedad por ejemplo, la falta

es menos grave.

5. Enseña a trabajar por su cuenta. La Universidad no desea tener

alumnos que dejan de estudiar al obtener su grado, sino que

continúen toda su vida. Para ello, el método es una buena

preparación.

6. El contacto entre profesor y alumno es constante; el primero conoce

muy bien a sus discípulos; y los puede guiar, ayudar. Se forman

vínculos de amistad y gratitud duraderos y el profesor merece el

titulo de "maestro".

Page 19: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

19

7. Dos cursos paralelos tienen el mismo texto, el mismo programa

(escogido por el jefe de departamento con los profesores del curso)

y no hay desigualdad de preparación en cursos sucesivos.

Una vez enunciadas estas características, se observó que el método

propuesto no riñe con el método adoptado por la Universidad, y por el

contrario, puede constituirse en un complemento del mismo.

Page 20: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

20

IMPLEMENTACION DEL MIE: Método Interactivo de Enseñanza

Teniendo en cuenta lo mencionado en los capítulos anteriores, y las

características que el autor propone para que las clases de matemáticas

sean óptimas, es necesario generar un método estructurado y organizado

que ayude con el desarrollo de las mismas.

El Método Interactivo de enseñanza, diseñado para “guiar y dirigir las

actividades del estudiante ayudándolo a identificar, aplicar, interpretar y

utilizar el contenido crítico de la información – de la misma forma que un

tutor lo haría”, resulta de gran utilidad al profesor en el diseño de sus

clases, y beneficia al estudiante al hacerle saber hacia dónde va, cómo va

a llegar y cuándo ha llegado, lo cual garantiza el aprendizaje. 4

Para el diseño de las clases, el profesor debe adelantar las siguientes

acciones:

Planeación: el profesor debe planear como piensa que su clase se debe

desarrollar. En esta planeación es posible pensar incluir los ítems antes

mencionados (historia, relación con otros campos, conceptos, ejercicios

mecánicos, rigurosidad). En este momento es cuando el profesor

establece los objetivos, la secuencia y tamaño de las lecciones o temas a

tratar. Igualmente, planea la incorporación de la interacción en cada una

4 Manual del Participante para Taller Curso Básico de Sistema Comando de Incidentes dictado por

USAID – OFDA LAC. MD Taller-2- Manual editado con última revisión en febrero de 2006.

Page 21: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

21

de las lecciones y la manera como motivará o inducirá la participación de

los estudiantes.

Preparación de material: Además de planear el desarrollo de las clases, el

profesor debe elaborar documentos para los estudiantes que ayuden a su

aprendizaje y a la vez, favorezcan la interactividad de la clase.

Esto hace que se facilite la transmisión de conocimientos, que se cuente

con “herramientas” que guíen y dirijan las actividades y que se incorporen

todos los componentes del método en cada una de las clases. (Los

componentes serán descritos más adelante).

Con la ayuda de los materiales de apoyo, se permite al estudiante usar la

información que recibe en el momento en el que lo requiere.

¿Qué es MIE – Método Interactivo de Enseñanza-?

Es un procedimiento destinado a que los participantes lo hagan activa y

permanentemente para adquirir conocimientos y habilidades que les

permitan lograr objetivos de desempeño preestablecidos.

El método interactivo de enseñanza esta creado para la enseñanza de

equipos USAR (Urban Search & Rescue) en temas relacionados con la

prevención y atención de emergencias, esta implantado en cursos como

Búsqueda y Rescate en Estructuras Colapsadas (BREC), Sistema

Comando de Incidentes (SCI), Asistente en Primeros Auxilios Avanzados

(APAA), entre otros. Estos cursos están diseñados por OFDA (Office of

Page 22: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

22

U.S. Foreign Disaster Assistance) para la capacitación de grupos de

respuesta a emergencias en toda Latinoamérica.

Este método ofrece amplias posibilidades de aplicación en la capacitación

de personas adultas, especialmente en el desarrollo de conocimientos y

habilidades técnicas.

El método es abiertamente participativo y estimula la interacción entre

todos los componentes de la situación de aprendizaje. Asimismo, el

método al estar dirigido hacia el logro de objetivos depende tanto del

profesor como del diseño y desarrollo de la capacitación.

El MIE presenta 5 componentes y 3 documentos de apoyo, para que el

desarrollo del aprendizaje esté de acuerdo a lo planteado para los

participantes.

Componentes:

Objetivos

Contenidos

Interacción

Realimentación

Evaluación

Material de apoyo:

Material de referencia (MR)

Material del participante (MP)

Planes de lección (PL)

Page 23: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

23

Componentes:

Objetivos

Los objetivos proponen un resultado o producto deseable y alcanzable por

parte de un participante, se enfocan con especificidad en las tareas a

realizar por el participante, no en lo que hará el profesor. El conocimiento

de los objetivos permite concentrarse en lo fundamental.

En la elaboración de objetivos la selección del verbo debe ser coherente y

apropiada con la descripción del comportamiento o resultado que se

espera de los participantes, una guía útil para seleccionar los verbos

apropiados se encuentra en los seis niveles intelectuales del campo

cognitivo5 de la taxonomía de Benjamín Bloom.

Se incluye el cuadro como una ayuda para los profesores interesados en

implementar el método, con el fin de suministrar herramientas a la hora de

redactar objetivos en el proceso de planeación de las lecciones. Con ello

no se busca la memorización de los verbos o la aplicación exclusiva de

estos, sino que se consideren las categorías y las habilidades del

pensamiento propuestas por Bloom.

5 Las conductas que se adquieren o modifican por medio de aprendizaje, se definen a partir de los

dominios del aprendizaje de Benjamín Bloom. (cognitivo, psicomotriz y afectivo)

Page 24: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

24

TAXONOMÍA DE BLOOM DE HABILIDADES DE PENSAMIENTO6

CATEGORÍA

CONOCIMIENTO

RECOGER

INFORMACIÓN

COMPRENSIÓN

Confirmación

Aplicación

APLICACIÓN

Hacer uso del

Conocimiento

ANÁLISIS

(orden

Superior)

Dividir,

Desglosar

SINTETIZAR

(Orden

superior)

Reunir,

Incorporar

EVALUAR

(Orden

Superior)

Juzgar el

resultado

Descripción:

Las

habilidades

que se

deben

demostrar en

este nivel

son:

Observación y

recordación de

información;

conocimiento de

fechas, eventos,

lugares;

conocimiento de

las ideas

principales;

dominio de la

materia

Entender la

información;

captar el

significado;

trasladar el

conocimiento a

nuevos

contextos;

interpretar

hechos;

comparar,

contrastar;

ordenar,

agrupar; inferir

las causas

predecir las

consecuencias

Hacer uso de la

información;

utilizar

métodos,

conceptos,

teorías, en

situaciones

nuevas;

solucionar

problemas

usando

habilidades o

conocimientos

Encontrar

patrones;

organizar las

partes;

reconocer

significados

ocultos;

identificar

componentes

Utilizar ideas

viejas para

crear otras

nuevas;

generalizar a

partir de datos

suministrados;

relacionar

conocimiento

de áreas

diversas;

predecir

conclusiones

derivadas

Comparar y

discriminar

entre ideas;

dar valor a

la

presentación

de teorías;

escoger

basándose

en

argumentos

razonados;

verificar el

valor de la

evidencia;

reconocer la

subjetividad

Que Hace el

Estudiante

El estudiante

recuerda y

reconoce

información e

ideas además de

principios

El estudiante

esclarece,

comprende, o

interpreta

información en

base a

El estudiante

selecciona,

transfiere, y

utiliza datos y

principios para

completar una

El estudiante

diferencia,

clasifica, y

relaciona las

conjeturas,

hipótesis,

El estudiante

genera,

integra y

combina ideas

en un

producto, plan

El

estudiante

valora,

evalúa o

critica en

base a

6 http://www.eduteka.org/TaxonomiaBloomCuadro.php3.

Page 25: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

25

CATEGORÍA

CONOCIMIENTO

RECOGER

INFORMACIÓN

COMPRENSIÓN

Confirmación

Aplicación

APLICACIÓN

Hacer uso del

Conocimiento

ANÁLISIS

(orden

Superior)

Dividir,

Desglosar

SINTETIZAR

(Orden

superior)

Reunir,

Incorporar

EVALUAR

(Orden

Superior)

Juzgar el

resultado

aproximadamente

en misma forma

en que los

aprendió

conocimiento

previo

tarea o

solucionar un

problema

evidencias, o

estructuras

de una

pregunta o

aseveración

o propuesta

nuevos para

él o ella.

estándares y

criterios

específicos.

Ejemplos de

Palabras

Indicadoras

[1]

- define

- lista

- rotula

- nombra

- identifica

- repite

- quién

- qué

- cuando

- donde

- cuenta

- describe

- recoge

- examina

- tabula

- cita

- predice

- asocia

- estima

- diferencia

- extiende

- resume

- describe

- interpreta

- discute

- extiende

- contrasta

- distingue

- explica

- parafrasea

- ilustra

- compara

- aplica

- demuestra

- completa

- ilustra

- muestra

- examina

- modifica

- relata

- cambia

- clasifica

- experimenta

- descubre

- usa

- computa

- resuelve

- construye

- calcula

- separa

- ordena

- explica

- conecta

- divide

- compara

- selecciona

- explica

- infiere

- arregla

- clasifica

- analiza

- categoriza

- compara

- contrasta

- separa

- combina

- integra

- reordena

- substituye

- planea

- crea

- diseña

- inventa

- que pasa si?

- prepara

- generaliza

- compone

- modifica

- diseña

- plantea

hipótesis

- inventa

- desarrolla

- formula

- reescribe

- decide

- establece

gradación

- prueba

- mide

-

recomienda

- juzga

- explica

- compara

- suma

- valora

- critica

- justifica

- discrimina

- apoya

- convence

- concluye

- selecciona

- establece

Page 26: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

26

CATEGORÍA

CONOCIMIENTO

RECOGER

INFORMACIÓN

COMPRENSIÓN

Confirmación

Aplicación

APLICACIÓN

Hacer uso del

Conocimiento

ANÁLISIS

(orden

Superior)

Dividir,

Desglosar

SINTETIZAR

(Orden

superior)

Reunir,

Incorporar

EVALUAR

(Orden

Superior)

Juzgar el

resultado

rangos

- predice

- argumenta

EJEMPLO

DE

TAREA(S)

Describe los

grupos de

alimentos e

identifica al

menos dos

alimentos de

cada grupo. Hace

un poema

acróstico sobre la

comida sana.

escriba un

menú sencillo

para desayuno,

almuerzo, y

comida

utilizando la

guía de

alimentos

Qué le

preguntaría

usted a los

clientes de un

supermercado

si estuviera

haciendo una

encuesta de

que comida

consumen? (10

preguntas)

Prepare un

reporte de lo

que las

personas de

su clase

comen al

desayuno

Componga

una canción y

un baile para

vender

bananos

Haga un

folleto sobre

10 hábitos

alimenticios

importantes

que puedan

llevarse a

cabo para

que todo el

colegio

coma de

manera

saludable

Contenidos

Deben estar acordes con los objetivos, cubrir la materia, guardar

coherencia y permitir la exploración de detalles.

A la hora de redactar los contenidos hay que decidir cuales son las

palabras y aspectos clave que deben afianzarse en los estudiantes y que

ayudan a una mejor compresión de los temas a tratar.

Page 27: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

27

Los contenidos son los aprendizajes que los alumnos deben adquirir.

Estos aprendizajes deberán ser integrales; es decir que deberán abarcar,

al menos, tres dimensiones: lo conceptual, lo procedimental y lo

actitudinal.7

o CONTENIDOS CONCEPTUALES: son objetos de conocimiento

referidos a datos, hechos, conceptos y principios. La actividad que

requieren por parte del alumno es esencialmente intelectual.

o CONTENIDOS PROCEDIMENTALES: el objeto a conocer es una

destreza, una habilidad o una estrategia. Para aprenderlos, el alumno

deberá disponerse a hacer algo, a realizar un procedimiento.

o CONTENIDOS ACTITUDINALES: el objeto a incorporar está

constituido por actitudes, valores y normas. Hacen referencia a los

aprendizajes vinculados a las dimensiones ética y social.

Interacción

Es el intercambio permanente de información, asociaciones y construcción

de conocimientos. Debe ser de doble vía: entre los participantes y el

profesor, y además entre los participantes (multidireccional).

Mediante la interacción los participantes escuchan y son escuchados,

intercambian información de tal manera que mantienen la atención en la

lección.

7 Licenciada Donati, Gabriela. Guía para armar el plan de clases. Pontificia Universidad Católica

Argentina - Facultad de Derecho y Ciencias Sociales del Rosario. Mayo de 2004.

Page 28: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

28

El profesor, apoyado en diferentes canales de comunicación8, debe

fomentarla mediante la preparación de ejemplos que generen discusión,

haciendo preguntas, cuestionando al grupo, analizando en conjunto, para

finalmente proponer una síntesis grupal y puntualizando aspectos

relevantes (La interacción debe dirigirse hacia ideas concluyentes).

Realimentación

Consiste en la exploración bi-direccional que el profesor realiza sobre el

avance del grupo, la comprensión del tema y la convicción que prevalece

en una idea.

Su objeto es hacer que profesor conozca del proceso de capacitación.

Puede obtenerse mediante estímulos enviados al grupo o a una persona a

través de una pregunta un juicio o una aseveración. La respuesta indica el

estado de asimilación, duda y otros datos de utilidad.

Evaluación

Debe ser permanente, y no consiste en solo medir o probar. El enfoque de

la evaluación en el MIE, implica que el profesor evalúe conforme a los

objetivos y apoye a cada participante para que él los alcance, corrigiendo

los desvíos que aparezcan en el camino.

No debe ser restrictiva y debe ser dirigida al mejoramiento de procesos y

al estimulo del aprendizaje. No debe convertirse en un proceso mecánico

de verificación, sino que debe tener un sentido formativo puesto que al

8 Algunas personas aprenden mejor escuchando, otras observando y un tercer grupo prefiere

comprobar, experimentar y creer en lo que aprende.

Page 29: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

29

hacer énfasis en los objetivos, el participante conoce aquello que tiene que

lograr y se esfuerza por alcanzarlo.

Material de apoyo:

Los siguientes materiales deben ser preparados por el profesor para el

adecuado desarrollo del curso:

Material de referencia (MR)

Documento previo al desarrollo de las lecciones y contiene aspectos

relevantes para el desarrollo de las mismas. Debe contener información

necesaria (prerrequisito) para poder tomar el curso, de tal manera que el

participante pueda contextualizarse antes de las lecciones; ó tener

información sobre el contenido general del curso para profundizar en los

casos en que el participante este interesado y el desarrollo de la misma

lección no lo permite (tiempo, temas priorizados).

Material del participante (MP)

Documento de soporte para el desarrollo de la lecciones, que facilita al

participante la consignación de información relevante de manera

PERSONAL, manteniendo su concentración en el tema, toda vez que el

material está diseñado con espacios, diagramas y otros elementos que

ayudan a que en el proceso de toma de apuntes se refuercen los aspectos

mas importantes de la lección.

Contiene el objetivo de desempeño de todo el curso y los objetivos para

cada lección, así como el desarrollo de sus contenidos. El MP maneja un

formato similar al del Plan de Lección, con la diferencia de que la columna

Page 30: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

30

de la derecha se encuentra en blanco y los elementos subrayados del PL

son espacios para diligenciar por el estudiante.

Planes de lección (PL)

Tal vez el documento mas importante, ya que es “la prescripción de

instrucción, el modelo que describe las actividades en las que el

participante debe concentrarse a fin de alcanzar los objetivos del curso”9.

Es una herramienta que sirve como base para preparar y presentar los

contenidos de la lección. Los planes de lección deben contener los

siguientes componentes:

1. Introducción

2. desarrollo

3. repaso

4. evaluación

5. cierre

Estos cinco componentes expresan, en su orden, la lógica de la lección,

permiten al profesor “planear” los contenidos y la manera de abordarlos,

teniendo en cuenta, los momentos de motivación, interacción, refuerzo de

conceptos principales, conclusiones, aclaraciones, etc. que permiten

apropiar y construir conocimientos y habilidades.

9 Robert F. Mager y Kenneth M. Beach, citados en Material de Referencia CPI, versión 2004,

USAID-OFDA

Page 31: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

31

Se sugiere un formato para la elaboración del Plan de Lección, que

cuenta con una descripción de la lección, una página de objetivos y un

formato para los contenidos. A continuación se presenta un ejemplo para

explicar las partes del mismo.

Descripción de la Lección Este formato que es de uso exclusivo del profesor, se compone de dos

columnas en las que se presentan los siete aspectos que caracterizan la

lección:

ASPECTO DESCRIPCIÓN

Duración Tiempo en horas que se estima para cada tema.

Puntos a cubrir

Se hace la presentación de los aspectos más relevantes de la lección.

Presenta la enumeración de los conceptos, categorías, y puntos de

interés y que cubren los objetivos de la lección.

Preparación

sugerida

Se sugieren entre otros la lectura de los temas previamente, la

preparación de ayudas didácticas, la preparación de preguntas y

ejemplos.

Sistema de

evaluación Se indica el tipo de evaluación a aplicar, y el tiempo destinado para ello

Materiales y

recursos a utilizar

Se enumeran los materiales necesarios para el desarrollo de la clase. Si

se trata de presentaciones se numeran y se indica el lugar en el que van

dentro del contenido.

(Recuerde que puede utilizar tantas ayudas como necesite)

Importancia de la

Lección

Señala los aspectos de aplicabilidad e la lección, la motivación base de la

lección o el tema a tratar.

Referencias

Se señalan otros documentos de investigación del tema, y se aclara el

uso o utilidad de elementos del formato de contenidos: Los textos al

margen derecho son indicadores para el profesor. Los textos subrayados

y en negrilla son espacios para completar en el MP.

Se recuerda la importancia de guiar el participante a través de preguntas y

orientando el razonamiento, para encontrar conceptos que permitan

complementar el concepto estudiado.

Page 32: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

32

Formato de Objetivos El formato que es de uso exclusivo del profesor, puede modificarse. El

que se sugiere consta de:

o Número de la Lección.

o Título

o Recuadro de objetivos

o Columna derecha de interacción en donde se señalan algunos

aspectos que el profesor debe recordar a la hora de presentar

la lección y sus objetivos

Lección Nº…

Título de la lección

OBJETIVOS

Se enumeran los objetivos que se esperan lograr al finalizar la lección.

1. 2. (…)

Formato de Contenidos El formato que es de uso exclusivo del profesor, puede modificarse. El

que se sugiere consta de:

o Título del tema a tratar

INTERACCIÓN (Ejemplo) Presente la lección, Preséntese Indique la importancia de la lección dentro del curso Pida a los participantes leer los objetivos Pida cerrar el MP.

Page 33: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

33

o Desarrollo del tema. Aquí se subrayan aspectos de

importancia dentro de la lección, que se quiere que queden

claros y afianzados en los estudiantes. (los mismos en el MP

se constituyen en espacios en blanco que es estudiante debe

llenar)

o Columna derecha de interacción en donde se señalan algunos

aspectos que el profesor debe recordar a la hora de presentar

el contenido de la lección.

EJEMPLO 1. Propiedades de las funciones continuas Teniendo claro que la definición de continuidad, viene directamente de la aplicación de límites, podemos pensar que las propiedades de los límites se heredan a las funciones continuas, estas propiedades descritas verbalmente son:

Suma de funciones continuas es continua

Resta de funciones continuas es continua

Producto de una función continua con una constante, es una función continua

Producto de funciones continuas es continuo

Razón de funciones continuas es continua, si la función denominador no se hace cero

Composición de funciones continuas es continua Estas propiedades al igual que las de los límites se pueden escribir de manera formal:

)(,.60)(,.5.4

.3.2.1

:

,

agencontinuaesfsigfpgsifg

cfgfgf

pencontinuassontambienfuncionessiguienteslas

entoncesnteconstaunacypencontinuasfuncionesgyfsean

g

f

INTERACCIÓN Ellos ya vieron lo de límites, así que llenaran esto con facilidad La composición es la mas complicada y tal vez no se les ocurre ayúdeles Que ellos escriban estas propiedades formalmente solos

Page 34: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

34

Ventajas

o Combina la enseñanza individualizada (por el propio estudiante) y

la enseñanza integrada (o estudio en grupo), en el salón de clase.

Los conocimientos resultado de la enseñanza individualizada

asisten la enseñanza en el salón de clase, proporcionado

elementos en el repaso, el afianzamiento de conocimientos y la

aplicación de los mismos.

o En los procesos de interacción se puede hacer uso de técnicas y

modos10 de aprendizaje, además de la participación, tales como:

demostración y práctica, ejercicios de simulación, estudios de caso,

ejercicios de laboratorio, entre otros. Los mismos deben ser

seleccionados por el profesor, dependiendo de los objetivos que

quiere alcanzar.

o Se facilita el proceso de decisión de ¿Qué enseñar? Y, ¿como se

enseña?, debido a que esta dirigido al logro por objetivos. La

teoría, conceptos, procedimientos, etc., que el estudiante debe

conocer se relacionan con la aplicación que se les dará a los

mismos en el desarrollo de la clase y en las actividades propuestas.

o La adecuada planeación de cada una de las lecciones, hace que se

pueda avanzar más durante todo el curso, ya que el manejo de

10

Los modos son el sistema de interacción que se emplea entre los componentes de toda la

situación de aprendizaje para lograr los objetivos preestablecidos. Tomado de Material de Referencia del Curso Capacitación para instructores de USAID – OFDA LAC. Versión enero de 2004.

Page 35: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

35

tiempos para cada lección es mas controlado, lo que a su vez

permite abordar mas temas durante el semestre.

o Al ser un método participativo, estimula la interacción entre los

componentes del proceso de aprendizaje (profesor-participante y

participante-participante). Los estudiantes pueden utilizar su tiempo

de manera más efectiva, al tener claros los objetivos del curso: la

posibilidad de distracción disminuye al tener claros los temas a

tratar.

o Da claridad a la evaluación, el participante sabe exactamente que

se espera de el en la evaluación, en función de los objetivos y los

contenidos

o El método permite la realimentación continua. Los estudiantes

reciben mayor atención individual.

o El uso de planes de lección estructurados, permite que la lección se

enfoque en lo realmente deseado y relacionado con el tema

evitando discusiones innecesarias o divagaciones.

Desventajas y dificultades

o Es difícil de aplicar efectivamente en grupos muy numerosos, por

que no se logra el nivel de interacción deseado.

Page 36: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

36

o Implica el desarrollo de habilidades, por parte de los profesores, en

el diseño y elaboración de los materiales de apoyo.

o El desarrollo de cada lección debe tener alta dosis de motivación,

para que la interacción sea óptima. Igualmente el profesor debe

propiciar y orientar los espacios para la participación en

intercambio de conocimientos y experiencias.

Aplicación

Se propone la implementación de algunas estrategias del MIE en la

enseñanza de las matemáticas (aunque en principio no fue desarrollado

para tal fin), por las herramientas que suministra en el proceso de

enseñanza-aprendizaje como son: la estructuración de las ideas y el

desarrollo de los contenidos de la clase, que hacen que el profesor se

enfoque en los temas que debe tratar para el correcto desarrollo del

curso.

La aplicación del método permite que el curso que se prepare bajo este

modelo, se pueda utilizar en los cursos iguales que se dicten durante el

semestre, facilitando un mejor seguimiento de los temas dictados, los

tiempos destinados a cada uno de ellos y el énfasis que la materia

requiere. Evita que se alteren los temas o las clases se dispersen, sin que

ello implique que de acuerdo con las circunstancias, las explicaciones de

mayor profundidad que requiera el desarrollo del curso, no puedan ser

impartidas.

Page 37: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

37

Concretamente, en lo que respecta al curso de cálculo diferencial, el

método permite al estudiante un acercamiento inicial a las matemáticas

universitarias, facilitando procesos de socialización de su conocimiento

previo, resolución de dudas o inquietudes con la ayuda de sus

compañeros de curso, no solo del profesor.

El MIE en el curso de cálculo diferencial, será aplicado por el profesor en

el desarrollo de sus clases, mediante el uso de los planes de lección en

cada uno de los temas a desarrollar durante el curso. Así mismo, el

estudiante también participará en la aplicación del método, al contar con el

material de referencia y material del participante que será establecido para

cada uno de los temas que componen el curso. Para que esto sea posible,

es necesario que el profesor prepare y/o establezca todos los textos y

materiales de apoyo mencionados anteriormente con suficiente tiempo.

Dichos materiales se prepararan en concordancia con el plan de estudios

de la Universidad de los Andes, para este curso.

Ejemplo

A continuación se presenta un ejemplo de Material de Referencia, Material

del participante y Plan de Lección, que puede ser elaborado y aplicado por

un profesor, en una clase de “Continuidad”, utilizando el Método

Interactivo de Enseñanza - MIE.

El ejemplo tiene por objeto mostrar como se planea la clase con este

método. Algunos de los materiales de apoyo (Plan de Lección), se

constituyen en lecciones desarrolladas para el curso de “Límites,

continuidad y derivadas”, objeto de este documento.

Page 38: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

38

Material de referencia

En este caso en particular podríamos definir un material de referencia

como el libro de cálculo: Stewart, James. Calculus, Early Trascendentals.

5ª.ED. internacional Thomson, 2003. Sección 4.7 “problemas de

optimización”, ó podemos desarrollar un documento que profundice el

tema antes mencionado.

Si quisiéramos un documento de referencia para presentar prerrequisitos,

el mismo se puede elaborar bajo los parámetros necesarios. Por ejemplo,

se mostrarían temas como: funciones, límites, derivadas, etc.

Plan de lección

Este documento se presenta en el capítulo: DESARROLLO DE CURSO

“LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS”, APLICANDO ABP-MIE, en la

lección número cuatro (4) “Continuidad” del Curso.

Material del participante

Tiene el mismo formato del plan de Lección, en donde la columna de la

izquierda tiene el contenido y los espacios a diligenciar por el estudiante.

La columna de la derecha esta en blanco y permite tomar notas

adicionales o comentarios de refuerzo sobre el tema tratado.

Para el ejemplo los espacios a llenar son las palabras que están

subrayadas en el plan de lección, es decir, el material de participante es el

mismo plan de lección, sin los comentarios del profesor y con algunos

espacios por llenar.

Page 39: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

39

Ejercicios para la aplicación del método MIE

1. Defina los objetivos que quiere desarrollar en la lección en el tema

deseado.

2. Desarrolle los puntos principales a tratar durante su lección.

3. Identifique y elabore el material de apoyo para su lección (MP, MR

y PL) de acuerdo con los requisitos planteados para los mismos.

4. Validar el material. Este proceso requiere constatar que los temas,

la utilización y calidad del material de apoyo, los tiempos

establecidos para cada lección, los objetivos planteados y el

método de evaluación permiten completar con eficiencia el

desarrollo del curso. Producto de esta validación deben surgir ideas

para fortalecer, ampliar o ajustar su diseño.

Page 40: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

40

IMPLEMENTACION DEL ABP: Aprendizaje Basado en Problemas

Como queremos una clase óptima, donde se desarrollen además de

habilidades mecánicas, creatividad, solución de problemas, lógica

matemática y modelaje de la vida real, tenemos que relacionar el método

anterior con otro que lo complemente y nos permita cumplir con las

características deseadas.

El método ABP, como método de aprendizaje que plantea algunas

técnicas en la manera de aprender, y que brinda elementos para

solucionar problemas de la vida real al relacionar el conocimiento

aprendido con la cotidianidad, facilita que el estudiante pueda apropiar los

conceptos y mantener niveles de motivación adecuados.

Adicionalmente, este método aporta elementos para el desarrollo de la

cognición y la meta-cognición, que se traducen como el ¿qué se aprende?

y el ¿cómo se aprende?

El ABP permite el desarrollo del método científico, trabajo de

investigación, trabajo en equipo, toma de decisiones, básicamente hacer

ciencia.

¿Que es ABP (PBL) – Aprendizaje Basado en Problemas-?

El ABP es consistente con las visiones filosóficas actuales del aprendizaje

humano, particularmente el constructivismo, según el cual no existen

Page 41: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

41

verdades absolutas, sino que las diferentes percepciones (conocimiento),

son elaboradas por el aprendiz con base en un conocimiento previo y en

la visión que recibe con sus sentidos, y las demás formas de interacción

con el mundo.

El ABP es un método de aprendizaje centrado en el alumno, siguiendo los

principios de la teoría del aprendizaje de adultos, donde en un ambiente

controlado se le da un problema, y este lo conduce a aprender. Es decir, a

los estudiantes se les plantea un problema de tal manera que ellos

mismos descubran que necesitan un nuevo conocimiento antes que

puedan resolver el problema, “El problema guía el aprendizaje y nos dice

que necesitamos saber”.

Es un método que permite aprender los conceptos, contextualiza en un

ambiente que enriquece el aprendizaje (qué se necesita saber para poder

resolver el problema). Además, desarrolla actitudes de responsabilidad,

compromiso, solidaridad y habilidades de investigación, sociales y de

comunicación.

De otra parte, se genera el deseo por aprender profundamente los temas,

gracias a la motivación que da el problema y no simplemente por pasar los

exámenes, aunque sabemos que este aprendizaje profundo no es fácil.

Ventajas

o Al no depender exclusivamente de los profesores, los estudiantes

pierden el miedo a la investigación y desarrollan habilidades de

auto-aprendizaje “aprenden a aprender”

Page 42: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

42

o Al ser problemas con los cuales se podrían encontrar en la vida

profesional, ven una clara aplicación de los conocimientos

adquiridos.

o Engranar el conocimiento previo y el adquirido al contexto del

problema hace que apropiemos el conocimiento, ayudando a un

aprendizaje de largo plazo.

o Como son problemas que presentan retos, la motivación de los

estudiantes por adquirir el conocimiento y poder resolver el

problema aumenta considerablemente.

o Un solo problema puede abarcar más de un solo tema, esto hace

que se puedan sintetizar varios cursos a uno solo, identificando lo

que necesitamos saber de cada curso.

o Se elimina la transmisión pasiva de conocimiento

Desventajas y dificultades

o Estamos acostumbrados al aprendizaje basado en materias

(cálculo, física, química, etc.), pasando exámenes de temas

particulares y uno cada vez, esto dificulta la aceptación de un nuevo

método, ”mejor malo conocido, que bueno por conocer”.

Page 43: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

43

o Al estar acostumbrados a un método basado en materias;

establecer roles entre los estudiantes y el profesor es una de las

principales dificultades de este método.

o El desarrollo de habilidades por parte de los profesores, como

profesores de procesos de aprendizaje y no como transportadores

de información.

o Se requiere de gran trabajo por parte del profesor, ya que debe

diseñar uno o varios problemas cuya solución exija a los

estudiantes haber logrado todos los conocimientos teóricos y

prácticos del curso.

o Los problemas propuestos deben ser motivadores y efectivos, es

importante tener en cuenta que deben ser tomados de la vida

cotidiana ó del ámbito profesional. Deben ser retadores y

relevantes para los estudiantes y pensados de tal manera que

pareciendo simples, no puedan ser resueltos hasta adquirir los

conocimientos necesarios

o Existe la sensación que se desperdicia mucho tiempo, porque

como hay tanto tiempo para la investigación, se cree que ese

tiempo es poco productivo.

o El ABP asume que los estudiantes tienen habilidades para el

desarrollo de problemas, que no siempre pasa. (Aunque no es una

Page 44: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

44

desventaja del método podría hacer dificultoso el desarrollo del

mismo).

o En el ABP es difícil controlar el tiempo de resolución del problema,

pueden haber estudiantes que lo resuelvan en una clase y otros

que necesiten varias para poderlo resolver.

Etapas y Pasos para desarrollar el ABP

Podemos descomponer el desarrollo del ABP en 3 etapas11, que

corresponden a los momentos por los cuales se debe pasar el proceso de

aprendizaje de los estudiantes, con la aplicación de este método.

Etapa 1

o Presentación y definición del problema

Identificar que necesitamos saber, esto se hace con lluvia de

ideas: ¿Qué sabemos?, ¿Qué no sabemos?, ¿Qué creemos

saber?

11

Estas etapas se establecen de acuerdo con lo planteado por Donald R. Woods en su libro Problem-based Learning: How to game the most from PBL. Pág. 2-2.

Inicio

Etapa 1:

Problema

Etapa 2:

Investigación

“Aprendizaje”

Etapa 3:

Realimentación

Page 45: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

45

Un buen problema tiene tres características principales: no hay una única

manera de resolverlo, no hay una única solución y la presentación de la

información puede ser incompleta ó tener más de la necesaria. (Un

ejercicio, por el contrario, cuenta con información necesaria y plantea la

ruta para llegar a la solución, que es única).

Etapa 2

o Los estudiantes aprenden, investigan, adquieren información

adicional por su cuenta, afuera del grupo tutorial (clase),

pueden consultar distintas fuentes (libros, especialistas, etc.)

para que su aprendizaje sea integro.

Etapa 3

o El estudiante aplica el conocimiento aprendido, siguiendo

una ruta dada por el tutor durante la sesión, donde se

estimula a la reflexión sobre lo aprendido acerca de las

preguntas realizadas desde un comienzo.

o Se explora sobre cuales preguntas ya han sido resueltas

mediante el proceso de investigación por parte de los

estudiantes, y si se han generado nuevas preguntas para

nuevas investigaciones.

o El uso activo de los nuevos conocimientos adquiridos y una

buena realimentación sobre la asimilación de lo aprendido

ayuda a incorporar la información a la memoria de largo

plazo.

Page 46: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

46

o Cambiándole información al problema ya utilizado, o con un

problema nuevo, de modo que se generen nuevas pautas

para un conocimiento próximo.

o Dos de los conceptos mas importantes que se deben tener

en cuenta al momento de realizar esta etapa y en donde la

mayoría de las veces se falla, son la cognición y meta-

cognición. Se presentan en el momento de la realimentación

y consisten en la conceptualización de lo aprendido y cómo

se aprendió, para que el conocimiento se afiance e

interiorice.

Aplicación

Se aplicará el ABP en el curso de cálculo diferencial, mediante el

desarrollo de un “problema transversal12” en todo el semestre, que

consiste en establecer un problema que se divide en momentos de

acuerdo con los conocimientos que deban aplicarse para resolverlo. En

cada uno de estos momentos se cambiaran las condiciones del problema,

de tal manera que, se incrementa la complejidad y se suman

conocimientos para su resolución.

Ejemplo

Asumamos que el tema por enseñar en cálculo diferencial es “optimización

de funciones polinómicas de segundo orden”, así que lo primero que debe

hacer el profesor es plantear el problema, hay que tener en cuenta lo

12

La trasversalidad en este caso se refiere a que el problema será aplicado a lo largo de los diferentes momentos del curso, e involucra los diferentes temas desarrollados durante el mismo.

Page 47: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

47

antes mencionado para el diseño del mismo (motivación, simple, retador,

relevante, etc.)

Problema que podríamos aplicar en este tema particular es:

A. “Una empresa ensambladora de cajas, le ha solicitado a usted que

diseñe una caja tetrapack, partiendo de una lámina de cartón que

produce una máquina, de tal manera que la empresa obtenga cajas

de mayor volumen”

Teniendo en cuenta que vamos a trabajar siguiendo el ABP, el proceso a

seguir es el siguiente:

El profesor debe realizar la primera etapa del ABP (lluvia de ideas: ¿Qué

sabe? ¿Qué no sabe?, etc.).

Para que la socialización sea productiva y motivante, es importante

proponer preguntas y escoger preguntas de las propuestas por los

estudiantes, para avanzar en el tema.

Luego, teniendo en cuenta que la idea de estas dudas es que los

estudiantes investiguen, no se les deben dar pautas de trabajo: ellos

deben resolver el problema (El profesor ya sabe cómo se resuelve).

Los estudiantes deben plantear dudas tales como:

“¿de qué tamaño es la lamina?”

“¿qué características debe tener la caja que se quiere construir?”

Page 48: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

48

“¿los dos problemas son iguales?”

Además, deben saber cosas del tipo:

“el volumen de la caja”

“el área de una lámina”

“características de la caja”

En este caso el profesor debe evitar hacer comentarios como:

“la caja se debe cortar de tal manera…”

Los estudiantes después de hacer la investigación (el tiempo de

investigación lo decide la dificultad del problema y la cantidad de cosas

que se deben saber para su resolución) y resolver el problema, deben

revisar todos los conceptos que están atrás de esta respuesta.

De esta manera se llega al proceso de realimentación de los

conocimientos adquiridos y el ciclo vuelve a comenzar.

Como nuestro caso plantea un “problema transversal” la idea es que para

las siguientes lecciones se siga con el mismo problema pero haciendo

algunas modificaciones, de tal manera que aumente la dificultad y los

conocimientos necesarios para llegar a su resolución.

En este caso, si la lección es “optimización de funciones polinómicas de

tercer orden”, un nuevo problema relacionado con el anterior, que ahora

requiere conocimientos de la nueva lección, sería:

Page 49: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

49

B. “En la empresa productora de leche, desean envasarla en cajas de

un litro, que es la presentación más comercial. Al comprar las cajas

piden al productor de las mismas, que les permita dar el material

para elaborarlas”

El problema que podría relacionar los dos anteriores A y B, sería:

C. Si se quieren almacenar 24 cajas de leche, cada una de un litro,

¿qué tamaño debe tener la lámina con la que se hará la caja donde

estas se almacenarán, para que la empresa obtenga menor pérdida

de material?

Se seguiría de la misma manera hasta culminar los objetivos planteados

por el curso ó hasta que no le pudiéramos sacar mas provecho al

problema y necesitáramos cambiarlo (la idea en el problema transversal

es que solo se necesita uno para abarcar todos los temas).

Ejercicios para la aplicación del método ABP

Estos ejercicios están dirigidos a aquel interesado en desarrollar

habilidades para la implementación del ABP. Su finalidad es familiarizar al

profesor ó interesado, con los pasos del método para el planteamiento de

problemas y desarrollo de cursos siguiendo el mismo.

1. Plantee un problema, no ejercicio, del tema que usted desee, de tal

manera que cumpla con los requisitos planteados por el ABP. Hint:

Page 50: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

50

Empiece por temas breves y luego aumente la dificultad. Recuerde

la diferencia entre problema y ejercicio.

2. Suponiendo que usted quiere enseñar a alguien el tema escogido

en el numeral 1. y desea seguir el ABP, que respuesta espera de

sus estudiantes en la primera etapa y cuales serian los errores más

comunes en los que usted como tutor podría caer.

3. Ahora suponga que usted quiere desarrollar un ejercicio transversal

con el tema antes escogido, que modificaciones le realizaría al

problema planteado en el numeral 1. de tal manera que aumente la

dificultad, sin que se pierdan las características requeridas por el

ABP.

Page 51: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

51

ENSAMBLAJE DE LOS MÉTODOS Los dos métodos nombrados anteriormente se pueden clasificar dentro de

las corrientes Conductista y Constructivista respectivamente y si bien

pueden presentar elementos totalmente opuestos también cuentan con

otros que al interrelaciónalos pueden tener efectos positivos en el proceso

de enseñanza – aprendizaje como un método mixto.

El constructivismo, representó un cambio significativo frente al enfoque

tradicional o conductista, toda vez que propone al estudiante, dentro del

proceso de enseñanza – aprendizaje como un protagonista del mismo y

no como solo un receptor de conocimientos. Hay un paso de la mentalidad

de considerar al docente como transmisor del conocimiento y conocedor

exclusivo para darle un papel de mediador o facilitador en el proceso de

aprendizaje. El estudiante por su parte, interactúa de forma colaborativa

para construir el conocimiento.

No se trata de demostrar que existe o no un modelo ideal en el proceso de

enseñanza – aprendizaje, los dos métodos presentan ventajas y

desventajas y justamente ello es lo que lleva a proponer una estrategia

mixta, en la que se utilizan las ventajas de los dos métodos: MIE y ABP y

las dos perspectivas que los caracterizan: Conductismo y Constructivismo.

Desde el punto de vista de las perspectivas es importante señalar que

como elementos a rescatar en la perspectiva conductivista se encuentra

el manejo de los aspectos de tipo organizativo como la definición de la

estructura del curso, la enunciación de objetivos y el manejo de las

Page 52: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

52

evaluaciones; y desde la perspectiva constructivista, por su parte, están el

proceso de retroalimentación, las actividades individuales y grupales, que

contribuirán al logro de los objetivos y la construcción de conocimiento

colectivo y las relaciones que se pueden generar con el entorno.

A continuación, se presenta un cuadro con los elementos que de cada

método se consideran para la propuesta.

MÉTODO PERSPECTIVA ELEMENTOS DE LA PROPUESTA

Aprendizaje basado en problemas

(ABP)

Constructivista

Elaboración e implementación de un problema transversal para investigar que motiva a los participantes. Los resultados se utilizan para orientar a los participantes hacia los objetivos del curso y las necesidades de los estudiantes.

Organización de los temas para facilitar al estudiante la profundización en los temas de mayor interés personal.

Utilización del conocimiento previo de los estudiantes para la construcción de relaciones y nuevo conocimiento.

Énfasis en el desarrollo de actividades en equipos de trabajo para facilitar la construcción y socialización del conocimiento.

Desarrollo de actividades de revisión para promover la reflexión critica. (Realimentación)

Desarrollo del curso como un micro mundo, que permite la simulación de aplicabilidad de lo aprendido en la vida real, así como de las competencias y habilidades que se esperan lograr al finalizar el curso.

Page 53: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

53

MÉTODO PERSPECTIVA ELEMENTOS DE LA PROPUESTA

Método Interactivo

de Enseñanza

(MIE)

Conductivista

Desarrollo del material de estudio a manera de guía y contenidos para que el estudiante desarrolle su propia aproximación al tema.

Manejo administrativo por semanas, secciones y temas de acuerdo a las limitantes de tiempo y recursos.

División del conocimiento en fragmentos de fácil distribución.

Diseño de los objetivos del curso siguiendo criterios específicos según las competencias y habilidades que se desea generar en los estudiantes.

Planeación de la clase, mediante el uso de planes de lección, planeando espacios para .de interacción.

Propuesta

Conductivista y constructivista

Planteamiento del problema transversal como motivación e introducción a los temas a tratar en las diferentes lecciones. El mismo, permite ubicar situaciones de la cotidianidad, así como la aplicación de los conceptos a la vida real.

Con esta propuesta se facilita un proceso de amplia participación debido al rigor en la planeación del curso.

o Fortalecimiento del aprendizaje individual, al promover proceso investigativos, evaluaciones precisas con base en los objetivos y el desarrollo del problema transversal.

o Ambiente propicio para la negociación social, el trabajo colectivo, la reflexión crítica y la creación de escenarios simulados y micro mundos en donde los participantes pueden relacionar los conocimientos adquiridos con las situaciones del entorno.

Page 54: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

54

MÉTODO PERSPECTIVA ELEMENTOS DE LA PROPUESTA

o El estudiante como el del profesor, tiene un papel equilibrado (MIE: profesor, ABP: estudiante)

Con la combinación de estos elementos de los dos métodos, se busca que

el proceso de enseñanza - aprendizaje de la matemática, sea un proceso

de elaboración. Es decir, un proceso donde el estudiante selecciona,

organiza, transforma y recuerda la información que recibe de las diversas

fuentes, y es capaz de establecer relaciones entre ésta, sus conocimientos

previos y el mundo en el que habita.

Puntos de encuentro y Propuesta del autor

El ensamblaje de los dos métodos se da a partir de aquellos elementos

que son ventaja en cada método y conlleva a que las desventajas de uno

u otro método puedan ser potencialmente transformadas de forma

positiva.

Como ejemplo tenemos los espacios existentes al aplicar el ABP, entre

lección y lección y que se destinan a investigación individual o trabajo en

equipo. Los espacios se pueden complementar con las lecciones

planeadas con el MIE. Esta situación de soporte teórico en los espacios

mencionados, ayuda a profundizar en los conceptos y categorías para

posteriores avances en los temas a tratar y evita que el estudiante vea

estos espacios de tiempo como tiempos muertos.

Page 55: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

55

Igual situación se presenta con los modos de interacción del MIE, en

donde si se plantean de forma adecuada los ejercicios y los ejemplos se

puede llegar a simulaciones, estudios de caso y en particular se llega al

planteamiento del problema transversal.

Teniendo en cuenta los aspectos anteriormente mencionados de los dos

métodos y de las dos corrientes en que se sustentan, la propuesta objeto

de este documento se estructura como una opción metodológica para la

enseñanza – aprendizaje de las matemáticas. Está dirigida a los

profesores en primera instancia y a los estudiantes en segundo lugar, en

la medida en que se constituye en una visión intermedia entre los métodos

y una posibilidad de interacción que saca a los actores mencionados de

procesos memorísticos y coyunturales a que estamos acostumbrados.

Las características de la propuesta se señalan a continuación:

Planificación de lecciones siguiendo el modelo del Método

Interactivo de Enseñanza – MIE (objetivos, contenidos, interacción,

planes de lección).

Manejo de tiempos con la ayuda de la planificación de lecciones y

la programación de momentos de interacción y de trabajo en

equipos.

Planteamiento de un problema antes de la presentación de las

lecciones necesaria para su resolución, de manera que se convierta

en un medio para motivar e introducir los temas a tratar a lo largo

del curso. El problema es transversal a las lecciones, a partir de

modificaciones que se hacen al enunciado inicial y que implican que

el estudiante adquiera nuevos conocimientos para su solución.

Page 56: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

56

Realimentación como eje de la cognición y meta-cognición, (ABP) y

como medio para la confirmación del conocimiento aprendido (MIE).

Incentiva procesos investigativos individuales y colectivos, que

facilitan las construcciones conceptuales, deducciones formales,

pensamiento categorial y la apropiación de los mismos, a partir de

las definiciones trabajadas en el curso y la solución del problema

transversal.

El método propuesto cubre tres aspectos importantes en el proceso

de enseñanza - aprendizaje:

o Aprendizaje como una actividad individual: el estudiante

marca los niveles de apropiación del conocimiento de

acuerdo a factores cognitivos y de habilidades propias. (Este

aspecto se relaciona en la propuesta con los dos métodos).

o Trabajo en equipo: la interacción social favorece el

aprendizaje mediante la creación de discusiones cognitivas

que causan un cambio conceptual. Este intercambio de

información entre compañeros, que tienen diferentes niveles

de conocimiento, provoca una modificación de los esquemas

del individuo y acaba produciendo aprendizaje, y mejorando

las condiciones motivacionales. (Este aspecto se relaciona

con el ABP, en la solución del problema y con el MIE en los

espacios de interacción).

o Construcción y socialización del conocimiento: el estudiante

adquiere información y aunque él realice también una

actividad individual, el énfasis debe ponerse en el

intercambio social. (Se relaciona con el ABP).

Page 57: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

57

DESARROLLO DEL CURSO:

“LÍMITES, CONTINUIDAD Y

DERIVADAS”, APLICANDO ABP-MIE

Este curso esta planteado a manera de ejemplo, para aquellos profesores

que se interesen en aplicar la propuesta descrita anteriormente, en alguno

de sus cursos.

Se ha desarrollado un Curso de Cálculo Diferencial siguiendo el programa

de Cálculo Diferencial, dictado en la Universidad de los Andes pero

estructurado a partir de Planes de Lección desarrollados siguiendo el MIE.

En las lecciones 1 y 5 del curso se presenta el problema transversal es

sus dos momentos como desarrollo del método ABP.

En el desarrollo de este ejemplo, el profesor puede ver tanto la

importancia de la planificación de la lección -incluyendo la interacción

(columna de la derecha de los Planes de Lección)-, como la de la

aplicación del problema transversal.

El curso se pensó para mostrar la aplicación de los dos métodos (MIE y

ABP), de manera paralela, y las ventajas que representa en el proceso de

enseñanza – aprendizaje tanto para el profesor como para el estudiante.

Page 58: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

58

Esta simbiosis presenta todas las características deseadas que fueron

consideradas como motivación para la elaboración de este documento, en

la enseñanza-aprendizaje de las matemáticas e implica esfuerzos tanto

del profesor como del estudiante para el óptimo desarrollo del curso, y

como fin último, para que el proceso de aprendizaje de los estudiantes sea

efectivo.

Se tomaron como material de referencia los Libros Calculus, Early

trascendentals. 5a Edición. Internacional Thomson, 2003 de Stewart,

James, y Cálculo y geometría analítica 6ª Edición. Volumen 1. Editorial

Mc. Graw Hill de Larson, Hostetler y Edwards.

El curso se ha estructurado en (6) seis lecciones para una duración total

de 13 horas, distribuidas así:

LECCIÓN TIEMPO

Introducción 1 hora

Límite de una función 2 horas

Cálculo de límites 2 horas

Continuidad 2 horas

Límites al infinito 2 horas

Razones de cambio, la derivada y su función 4 horas

El tiempo asignado a cada lección esta dado por el programa de cálculo

diferencial de la Universidad de los Andes, y puede estar sujeto a

modificaciones, teniendo en cuenta que no se ha realizado su

implementación.

Page 59: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

59

PLANES DE LECCIÓN

A continuación se presentan los planes de lección que constituyen el

curso. El material del participante no se incluye de forma explicita en este

documento, pero son los mismos planes de lección modificados así: la

columna derecha esta en blanco para uso del estudiante y las partes

subrayadas se suprimen para dejar espacios para llenar.

Los ejemplos y los ejercicios no están escritos, debido a que el profesor

puede escogerlos, de acuerdo con las secciones de cada una de las

lecciones y el énfasis que requiera su clase.

La evaluación final de cada lección, así como la del curso, debe

elaborarse siguiendo los objetivos del curso y de cada una de las

lecciones dictadas, teniendo en cuenta que estas permiten revisar

conceptos y verificar el cumplimiento de los objetivos (son formativas).

Page 60: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II INTRODUCCION PL 1-1

Descripción de la Lección 1. Introducción

Duración 1 hora

Puntos a cubrir

Presentación del profesor y algunos antecedentes, de

los participantes y del curso

Propósito, objetivos y evaluación

Trabajo en grupo y en equipo

Principios para la solución de problemas

Introducción al ejercicio transversal, organización de

equipos de trabajo.

Preparación

sugerida

Tener clara la primera etapa del ABP, para poder

orientar a los estudiantes.

Sistema de

evaluación Esta primera lección, no tiene evaluación

Materiales y

recursos a

utilizar

Tablero

Marcadores borrables

(recuerde que puede utilizar tantas ayudas como

necesite)

Importancia de

la Lección

Es importante para el desarrollo del ejercicio

transversal, base del desarrollo del ABP

Referencias

Los textos al margen derecho son indicadores para el

profesor. Los textos subrayados y en negrilla son

espacios para completar en el MP.

Recuerde guiar al participante a través de preguntas y

Page 61: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II INTRODUCCION PL 1-2

orientando el razonamiento, para encontrar conceptos

que permitan complementar el concepto estudiado.

Posteriormente concluya o cierre las intervenciones

para llegar a los conceptos correctos.

Page 62: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II INTRODUCCION PL 1-3

Lección 1 Introducción

OBJETIVOS Al finalizar esta lección el participante será capaz de:

1. Recordar los nombres y algunos antecedentes de los

participantes y el profesor. 2. Describir el propósito del curso, los objetivos, el método

de evaluación, el método a utilizar y otros detalles de importancia para el desarrollo del mismo.

3. Caracterizar el trabajo en grupo y el trabajo en equipo.

4. Describir cada uno de los principios para la solución de problemas.

5. Plantear un primer plan para el desarrollo del ejercicio transversal.

Presente la lección, Preséntese Indique la importancia de la lección dentro del curso Pida a los participantes leer los objetivos Pida cerrar el MP.

Page 63: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II INTRODUCCION PL 1-4

1. Propósito del curso Al finalizar el curso los participantes desarrollarán habilidades y destrezas en la resolución de problemas de “límites, continuidad y derivadas”, mediante actividades de trabajo en equipo y aplicando el método de investigación.

1.1. Objetivo de desempeño Los participantes, en equipos de trabajo de 6 a 8, serán capaces de desarrollar a lo largo del curso un problema planteado con el ABP (aprendizaje basado en problemas), y presentarlo en un tiempo no mayor a 20 minutos.

1.2. Objetivos del curso Definir los conceptos de límite.

Definir los conceptos de derivadas.

Ser capaz de trabajar en equipo para el eficiente desarrollo de un problema

Resolver problemas referentes a los temas del curso

2. Método Enseñanza-Aprendizaje El curso se presenta con elementos del método Interactivo de enseñanza (MIE) y del aprendizaje basado en problemas (ABP). Los objetivos expresan conocimientos y habilidades que se deben obtener en el curso y señalan los puntos claves a evaluar. Se requiere de la participación activa y permanente del los participantes para lograr los objetivos y el propósito del curso. Se utilizarán: Material de Referencia: MR Material del participante: MP

Haga que lean esto en el material del participante y que aclaren todos los aspectos

Page 64: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II INTRODUCCION PL 1-5

REGLAS DEL CURSO Preguntar, opinar, aportar, escuchar lo que dicen los demás respetando las intervenciones, favorece el método y estimulan el conocimiento. Los celulares, beepers y demás dispositivos de comunicación deben estar en modo silencio o apagados para evitar interrupciones durante la lección. Las preguntas, inquietudes o dudas que no se logren resolver durante la lección, serán aclaradas o resueltas al inicio de la siguiente lección ó en las horas extras de atención del profesor.

EVALUACIONES

Se evaluarán los objetivos al final de cada lección, y al final del curso se evaluará el objetivo de desempeño propuesto. Es importante que las evaluaciones sean acordes con los objetivos planteados en cada una de las lecciones y se incluirán problemas ligados con los mismos.

3. Trabajo en grupo vs. trabajo en equipo

El ser humano como ser social, desde los inicios de la humanidad se ha agrupado con sus pares para sobrevivir. Esta agrupación le brindó facilidades para obtener alimento, abrigo, protección y reconocimiento. Con el fin de obtener un objetivo común, las personas tuvieron y tienen la necesidad de reunirse. Las habilidades y conocimientos de esas personas resultan indispensables para lograr lo que se proponen. No obstante, la salida o entrada de uno de sus componentes no debe afectarlo de manera significativa. Una definición de grupo sumamente amplia es la que lo caracteriza como a un conjunto de objetos (personas, cosas, etc.), de tamaño n sin

El profesor tiene total autonomía de decidir cual es el porcentaje de las evaluaciones, pero es importante aclararlo en esta lección

Pregunte ellos que creen que es un grupo y su diferencia con un equipo Es importante que los estudiantes tengan claras estas definiciones, porque el trabajo que se realizará en la aplicación del problema transversal, implica trabajo en equipo para el adecuado desarrollo del aprendizaje.

Page 65: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II INTRODUCCION PL 1-6

que el valor de n este rígidamente determinado. Sin embargo el valor n no puede ser demasiado grande. 13 Los grupos tienen como característica primordial el reconocimiento de un sujeto, objeto o situación como de común importancia. Tienen su propia dinámica y tienen características diferentes según el tipo de interés que lo funda o de grupo del que se hable. Los grupos pueden ser: PRIMARIOS Su fundamento es la solidaridad y el afecto. Eligen sus propios objetivos, siendo el principal el de mantenerse como grupo. Sus normas que nacen de ellos mismos, pueden ser implícitas, lo cual no evita que todos sus miembros las conozcan y las vigilen. SECUANDARIOS Formados y regidos por instituciones. Su estructura responde a normas jurídicas, políticas, económicas, educativas y otras creadas por la institución, que además fija los objetivos a lograr. Cuando los grupos desarrollan trabajo conjunto, participativo, en el que cada miembro cumple una función específica e indelegable, que se articula con la de otros en un orden determinado e interdependiente, se generan cambios en los sistemas, hay transformación. Un sistema así formado es un EQUIPO. CARACTERISTICAS DEL TRABAJO EN GRUPO Las siguientes características son básicas en el trabajo en grupo:

METAS: Lo que el grupo debe alcanzar.

COHESION: Grado de atracción que se ejerce sobre los integrantes

NORMAS: Las internas reconocidas por los integrantes.

ESTRUCTURA: Pueden ser informales o representadas por organigramas (formales).

PARTICIPACION Y LIDERAZGO: si el poder y la condición de sus miembros es pareja, equilibrada, el grado de participación será mayor.

13

http://www.monografias.com/trabajos11/grupo/grupo.shtml

Es el curso de cálculo, que hace parte la U de los Andes, es un grupo secundario. En su interior habrá grupos primarios “la rosca de los amigos” Hay que aclarar la diferencia entre grupo y equipo, que es: el equipo es un grupo, que tiene un objetivo común y se ORGANIZA para alcanzarlo, asignando funciones a cada uno de sus miembros

Page 66: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II INTRODUCCION PL 1-7

TRABAJO EN EQUIPO Un equipo es un sistema, un grupo de personas organizadas para un trabajo o investigación. Cada uno de sus miembros tiene una función específica, interdependiente y convergente con las de los demás. Las mismas se orientan a cumplir actividades de interés común. Los siguientes elementos nos permiten dar claridad a la definición:

PROPOSITO COMUN

FUNCIONES ESPECIFICAS

INTERDEPENDENCIA

CONVERGENCIA

COMPROMISO COMPARTIDO CARACTERISTICAS BASICAS DE UN EQUIPO DE TRABAJO Los equipos de trabajo tienen unas características que les permiten ser más eficaces:

1. Participación: Ninguno de los miembros del equipo puede ser excluido o auto-excluirse. Todos deben participar en el análisis de hechos o ideas y en la búsqueda o generación de soluciones.

2. Comunicación: La interdependencia es clave en el trabajo en equipo, por ello es importante comunicar a los otros la información que se posee. “COMUNICAR ES MAS QUE INFORMAR”. La comunicación es un intercambio de entendimiento entre las personas. El líder de un equipo debe propiciar el ambiente para intercambiar ese conocimiento, favoreciendo no solo la confianza de los miembros del equipo, sino también la eficiencia en el cumplimiento de objetivos.

3. Pertenencia: Es lo que se conoce como sentido o espíritu de equipo. Se forma mediante la participación, la creatividad, el logro de los objetivos, y la satisfacción individual de sus miembros.

4. Capacitación conjunta: Se refiere a la promoción permanente de aprendizaje en equipo, mediante el diálogo, la discusión y la disciplina. Evita la rutinización y fortalece los conocimientos, las habilidades y la creatividad. Para cumplir con el objetivo propuesto, el equipo debe:

Identificar y definir el problema

Producir opciones de solución

Seleccionar las opciones adecuadas y factibles

Elaborar un plan para su aplicación Implementarlas, evaluarlas y ajustarlas si es necesario

Explicar cada uno de los elementos de la definición mediante ejemplos

Mas participación mas puntos de vista, mas soluciones. Esta participación debe ser ordenada y efectiva. No perder el objetivo o la meta.

Page 67: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II INTRODUCCION PL 1-8

4. Principios para la solución de problemas

Aunque no existen reglas bien definidas y rápidas que garanticen el éxito en la solución de problemas, es posible dar algunos pasos generales y aprender algunos principios que resultan ser útiles en la solución de problemas, estos pasos no son más que sentido común hecho explicito. Se han adaptado desde el libro “How to solve it” de George Polya. Estos pasos son:

a. Entender el problema b. Pensar en un plan ó estrategia c. Llevar a cabo el plan d. Mirar retrospectivamente

Ahora desmenucemos cada uno de estos pasos Entender el problema Aquí el primer paso es leer el problema y asegurarse de entenderlo con claridad, hágase las siguientes preguntas: ¿Qué sé? ¿Qué no sé? ¿Qué condiciones tengo? ¿Qué se puede cambiar? Para muchos problemas resulta útil hacer un diagrama e introducir la notación apropiada. Por ejemplo:

x, y ò z para variables desconocidas

V para el volumen

t para el tiempo Pensar en un plan

Haga que alguien lea esta introducción Haga una lluvia de ideas sobre lo que ellos creen que deben ser los pasos Utilizando lo dicho por ellos concrete los 4 pasos y haga que lo escriban en su MP Deje que ellos hablen lo que significa este punto y hágalos llegar a cuales son las preguntas que deben hacerse Concrete las preguntas, pero deje claro que entre mas preguntas se hagan mas conocen del problema Deje que ellos den ejemplos para una buena notación ò ejemplos donde es útil hacer diagramas

Page 68: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II INTRODUCCION PL 1-9

Con frecuencia ayuda preguntarse “¿Cómo puedo relacionar lo conocido con lo desconocido?”, si no ve una relación inmediata, las siguientes ideas pueden ser útiles para idear un plan:

intente reconocer algo familiar

intente reconocer patrones

use analogías

introduzca algo nuevo

establezca casos

resuelva hacia atrás

establezca metas intermedias

razonamiento indirecto (contradicción) Llevar a cabo el plan En el paso anterior ideó el plan. Al ponerlo en práctica tenemos que comprobar cada etapa y escribir detalles que demuestren que todos nuestros pasos son correctos, sin omitir detalle. Mirar retrospectivamente Luego de completar una solución, es importante revisarla, no solo para ver si cometimos algún error, sino que también podemos pensar en una manera más fácil ó elegante de solución, recuerde que cada problema tiene tantas maneras de resolverse como observaciones del mismo, además entender una solución puede ser útil para resolver un problema futuro.

5. Problema transversal – Momento inicial

Recuerde que hay tantos ejercicios como se le ocurran, en este caso trabajaremos con un ejemplo. Esta parte de su plan de lección no aparece en el manual del participante Organice el curso por equipos de trabajo, de 6 a 8 personas, recuerde que esos equipos van a trabajar durante todo el curso, así que es importante una buena distribución, unas sugerencias son:

Por carreras afines

Por orden aleatorio

Haga una lluvia de ideas, para ver ellos que creen sobre el “pensar en un plan” Relacione lo que ellos dijeron con los ítems que va a hacer llenar en el MP De ejemplos de cada ítem o haga que ellos los den Haga que alguien lea y que saquen conclusiones Que alguien lea, entre todos llenen los espacios en blanco ACLARE QUE NO ES UNA VERDAD REVELADA, SOLO ALGUNOS PASOS UTILES

Page 69: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II INTRODUCCION PL 1-10

Que voluntariamente se organicen Después de organizados los equipos distribuya el material con el enunciado del ejercicio transversal. Después de 5-10 minutos de lectura empiece con la primera etapa del ABP. Indague sobre lo que saben, lo que no saben, lo que entienden y lo que deben investigar sobre el problema, y déjelos que trabajen como equipo, no resuelva todas sus dudas deje que ellos investiguen eso hace parte del aprendizaje Comentarios para el profesor: Este problema presenta características importantes para la correcta implementación del ABP (ver página XXXX de este documento). Es un problema totalmente anti-intuitivo que al ser solucionado aclara y desarrolla los conceptos de “limites” e “infinito”. El problema en su momento inicial motivará el aprendizaje de la mayoría de conceptos a abordar en las lecciones 2, 3,4 y 5. Por ello el mismo debe presentarse al finalizar la lección 1. Para que éste sea desarrollado de manera adecuada y para que el estudiante aprenda los conceptos deseados, es importante que el profesor tenga claras los siguientes aspectos del problema, que corresponden a aquellos que se esperan que el estudiante enfrente en el momento de conocer el problema:

o Las dimensiones de un camión del cerrejón y relacionarlas con las dimensiones de los bloques

En su motivación está la clave del éxito del ejercicio!!!

Lluvia de ideas sobre el ejercicio y cree un abrebocas para la investigación, NO LO RESUELVA Deje que ellos den todas las posibilidades. Las dudas puntuales de los equipo de trabajo las puede resolver en el horario de atención a estudiantes.

Ud. Diga si hay preguntas y aclare los conceptos explicados Haga que vuelvan al MP1.1 y que lean los objetivos, pregunten si han quedado claros y haga la despedida y el paso a la siguiente lección

PROBLEMA TRANSVERSAL – MOMENTO INICIAL “En rescate vehicular se utilizan cuñas escalonadas para estabilización de vehículos, antes de hacer el acceso al paciente. Las cuñas son bloques de madera de 10 cm. x10 cm. x50 cm., y se van poniendo corridas una sobre la otra, de acuerdo con la necesidad. Se accidenta un camión transportador del Cerrejón, ¿Un rescatista lo podría acuñar, si contara con todos los bloques de madera que quisiera?”

Page 70: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II INTRODUCCION PL 1-11

o ¿Qué es una cuña escalonada y cómo se construye? o ¿Dónde esta la dificultad del problema después de tener claros

los puntos anteriores? Posteriormente, se pasa a resolver estos puntos con los estudiantes para entender por qué el problema ayuda con el aprendizaje del concepto de límites Para esto realizaremos un dibujo:

En este dibujo podemos ver los puntos señalados anteriormente, la relación de tamaños entre los bloques de madera y el vehiculo que queremos estabilizar, además de conocer la forma de las cuñas escalonadas Ahora, nuestro punto es saber ¿dónde esta el problema con este problema y por qué solucionarlo nos ayuda a entender los conceptos de limites e infinito? Y la respuesta es simple: este problema se reduce a preguntar ¿es posible hacer cuñas escalonadas lo suficientemente altas y anchas como para estabilizar un vehiculo tan grande? La respuesta a esta pregunta, que intuitivamente nos dice que es imposible, porque al construir la cuña escalonada, va a ser muy alta y

Cuña

escalonada

Cerrejón

Page 71: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II INTRODUCCION PL 1-12

ancha lo cual la puede hacer inestable (los bloques se van a caer), pero al hacer el modelaje matemático del problema podemos ver que es simplemente un límite que tiende a infinito. Así, con este problema abarcamos dos de los conceptos base del curso: INFINITO y LÍMITE.

6. Resumen Enfatice los conceptos claves de la lección:

Trabajo en grupo y trabajo en equipo

Principios para la solución de problemas

Motívelos para el desarrollo del ejercicio transversal Por ultimo revise los objetivos planteados para esta lección y verifique su cumplimiento.

Page 72: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II LIMITE DE UNA FUNCION PL 2-1

Descripción de la Lección 2. Límite de una función

Duración 2 horas

Puntos a cubrir

Motivación a los límites.

Definición y notación de límites.

Definición de límites laterales.

Límites infinitos y asíntotas verticales.

Preparación

sugerida

Recuerde que la motivación es uno de los factores

más importantes al utilizar este método.

El concepto de “infinito” es complicado y debe tener

claro como abordarlo.

Debe aprovechar los conocimientos previos en

precálculo, particularmente desigualdades y

funciones.

Sistema de

evaluación

Evaluación de repaso al finalizar la lección.

El contenido de esta lección entra en el examen final

del curso.

Materiales y

recursos a

utilizar

Tablero.

Marcadores borrables.

(Recuerde que puede utilizar tantas ayudas como

necesite).

Importancia de

la Lección

Es importante por que hace la introducción al cálculo

en general (diferencial e integral), debido a que el

concepto de límite construye las definiciones de

derivada e integral.

Referencias Los textos al margen derecho son indicadores para el

Page 73: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II LIMITE DE UNA FUNCION PL 2-2

profesor. Los textos subrayados y en negrilla son

espacios para completar en el MP.

Recuerde guiar el participante a través de preguntas y

orientando el razonamiento, para encontrar conceptos

que permitan complementar el concepto estudiado.

Posteriormente concluya o cierre las intervenciones

para llegar a los conceptos correctos.

Page 74: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II LIMITE DE UNA FUNCION PL 2-3

Lección 2 Límite de una función

OBJETIVOS Al finalizar esta lección el participante será capaz de:

1. Explicar que se quiere decir con la notación de

límites. 2. Determinar el valor de los límites para funciones

dadas. 3. Mostrar ejemplos de funciones que cumplan con

límites planteados. 4. Determinar asíntotas verticales para funciones

dadas.

Presente la lección, Preséntese Indique la importancia de la lección dentro del curso Pida a los participantes leer los objetivos Pida cerrar el MP.

Page 75: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II LIMITE DE UNA FUNCION PL 2-4

1. Introducción

El cálculo es la matemática de los cambios –velocidades y aceleraciones, entre otras. Aunque las matemáticas previas al cálculo también tratan estos temas, existe una diferencia fundamental entre ellas y el cálculo, “el cálculo es dinámico”, por ejemplo:

Las matemáticas previas al cálculo permiten describir la pendiente de una recta, pero para describir la pendiente de una curva es necesario el cálculo

Esta situación involucra una estrategia general –la reformulación de las matemáticas previas al cálculo a través de un proceso de límite. Esto nos lleva hacia tres estadios, las matemáticas previas al cálculo, el proceso de límite y la formulación propia del cálculo.

2. Definición y notación de límites

El límite lo aplicamos para investigar el comportamiento de una función para valores cercanos a algún punto de nuestro interés, pero NO iguales al punto En general, usamos la siguiente notación, para describir lo antes mencionado:

Matemáticas

previas al cálculo

Proceso de

límite

Cálculo

Haga que alguien lea esta introducción Si alguien conoce mas ejemplos deje que los expongan y genere debate Deje que alguien lea esta primera parte. Haga especial énfasis en que no es evaluar en el punto

Page 76: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II LIMITE DE UNA FUNCION PL 2-5

",),("

)(lim

:)(

Laigualespatiendexcuandoxfdemitelíeldecimosy

Lxf

NotaciónDefinición

px

Si tomamos x lo suficientemente cerca de p, entonces, f(x) esta tan cerca como queramos de L. De ejemplos de esta sección.

3. Límites laterales Tomemos el siguiente ejemplo: La función de Heaviside H se define por:

01

00)(

tsi

tsitH

Su gráfica se muestra a continuación:

Podemos ver que el límite en 0, siguiendo la definición, es decir, acercarnos tanto como queremos no es un solo valor, por que H(t) tiende a 0 cuando t lo hace a 0 desde la izquierda y que esta función tiende a 1 cuando t lo hace a 0 desde la derecha, así que indicamos simbólicamente esto de la siguiente manera:

Deje que todos hablen sobre lo que entienden de la definición No es necesario seguir este ejemplo, deje que sus estudiantes lo guíen para poner el ejemplo que deje el concepto claro para todos NO TIENE SENTIDO QUE UD. RESUELVA EL EJEMPLO, UD. YA LO SABE HACER Esta función se usa con mucha regularidad en ing. eléctrica y electrónica para modelar interruptores Haga una lluvia de ideas sobre lo que ellos creen que pasa con esta función Con este ejemplo haga que ellos desarrollen la definición de límites laterales

Page 77: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II LIMITE DE UNA FUNCION PL 2-6

1)(lim0)(lim00

tHytHxt

El símbolo “ 0t ” indica que solo consideramos valores de t menores

que 0. Del mismo modo, “ 0t ” indica que solo consideramos valores de t mayores que 0. Esto nos da la motivación para nuestra siguiente definición, límites laterales:

",),("

)(lim

:

Laigualespatiendexcuandoxfdeizquierdomitelieldecimosy

Lxf

Definicion

px

Es decir, si tomamos x lo suficientemente cerca de p, pero menor que p, entonces podemos aproximar los valores de f(x) a L, tanto como queramos. De manera análoga, si queremos que x sea mayor que p, obtenemos el “límite derecho de f(x), cuando x tiende a p, es igual a L” y lo escribimos:

Lxfpx

)(lim

Si comparamos las dos definiciones que llevamos podemos concluir que

Lxfpx

)(lim Lxfpx

)(lim Y Lxfpx

)(lim

Al comparar la definición de límite con las definiciones de límites laterales. Ahora estamos listos para dar algunos ejemplos

4. Límites infinitos y asíntotas verticales

Después de ver los ejemplos empiezan a surgir algunas dudas sobre algunas funciones conocidas que tienen algunos patrones raros por ejemplo:

Según lo que ellos pudieron concluir deje que alguien lea la definición y comparen con lo descubierto anteriormente Deje que con las definiciones dadas concluyan la ecuación Los ejemplos deben aclarar conceptos, deje que sus estudiantes participen para ver que tienen claro y que no NO TIENE SENTIDO QUE UD. RESUELVA EL EJEMPLO, UD. YA LO SABE HACER Ellos ya saben gráficas de funciones, déjelos ver en donde esta el problema

Page 78: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II LIMITE DE UNA FUNCION PL 2-7

2

1)(

xxy

Cuya gráfica es:

Conforme x se aproxima a cero, 2x también se aproxima a cero y 2

1

x se

hace muy grande, de hecho al ver la gráfica de la función parece que los valores de f(x) se pueden aumentar arbitrariamente, si se escoge un x lo bastante cerca de cero. Esto nos hace llegar a nuestra siguiente definición, límites infinitos:

",),("

)(lim

:

finitoinespatiendexcuandoxfdemitelíeldecimosy

xf

Definición

px

Significa que los valores de f(x) pueden hacerse tan grandes como queramos, tomando x lo suficientemente cerca de p, pero distinto de p. De manera similar podemos definir límites tendientes a “menos infinito” como:

)(lim xfpx

Lo cual significa que los valores de f(x) pueden hacerse arbitrariamente grandes en valor negativo al tomar x suficientemente cerca de p, pero distinto de p.

Utilice la gráfica para aclarar donde esta el problema Ellos deben conocer la gráfica, pues hace parte de funciones conocidas que se ven en un curso básico de precálculo.

Recuerde que infinito no es un numero, simplemente estamos indicando que algo es tan grande como ud. Quiera “menos infinito” no es algo tan pequeño como quiera, es algo tan grande sino que con signo negativo

Page 79: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II LIMITE DE UNA FUNCION PL 2-8

Teniendo claros cuándo el cálculo de límites da como resultado infinito y o menos infinito podemos dar la definición de asíntotas verticales: Definición: la recta x=p se llama asíntota vertical de la curva y=f(x) si por lo menos una de las siguientes afirmaciones es verdadera:

)(lim xfpx

)(lim xfpx

)(lim xfpx

)(lim xfpx

)(lim xfpx

)(lim xfpx

Ahora hallemos algunas asíntotas verticales – Ejercicios.

5. Resumen Enfatice los conceptos claves de la lección:

Límites y su notación

Límites laterales

Límites infinitos y asíntotas verticales Para efectos de este curso, el concepto de límite no se presenta de manera formal (con épsilon y delta), solo mostraremos la intuición del mismo concepto debido a que seguimos el programa de cálculo de la Universidad de los Andes y este tema no se ve en la Universidad. Recuerde que la matemática se aprende haciendo ejercicios por su cuenta, que solo ver soluciones no hace que aprendan, deje algunos ejercicios que les pellizquen la curiosidad, aunque no se habla del ejercicio transversal guíelos hacia una probable solución. Por ultimo revise los objetivos planteados para esta lección y verifique su cumplimiento, recuerde que el objetivo 2 es todos los límites, incluye límites laterales e infinitos. El objetivo 3 se cumple en los ejemplos y ejercicios.

Recuerde qué es una asintota Deje que ellos digan qué características debe cumplir la asuntota antes de dar las afirmaciones

En los ejemplos muestre por que eso es asintótico En los ejercicios finales puede incluir todo lo visto durante la lección No descuide el objetivo 3, haga ejemplos guiados al cumplimiento de ese objetivo

Page 80: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II CALCULO DE LIMITES PL 3-1

Descripción de la Lección 3. Cálculo de límites

Duración 2 horas

Puntos a cubrir

Motivación al cálculo de límites

Descripción de las leyes de los límites

Aplicaciones de las leyes de los límites, para

funciones conocidas (polinomios, racionales,

exponencial, etc.) y las que pueden surgir a partir de

ellas.

Teorema del emparedado.

Preparación

sugerida

Recuerde que la interacción es uno de los factores

más importantes al utilizar este método, deje que los

estudiantes deduzcan la mayoría de las cosas.

Las demostraciones no se muestran, porque no se ve

la definición precisa de límite, es importante que

usted las conozca.

Se habla siempre de funciones como f(x) es

importante aclarar que puede ser cualquier función

Debe aprovechar los conocimientos previos en

precálculo, particularmente desigualdades y

funciones.

Sistema de

evaluación

Evaluación de repaso al finalizar la lección.

El contenido de esta lección entra en el examen final

del curso.

Materiales y

recursos a

Tablero.

Marcadores borrables.

Page 81: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II CALCULO DE LIMITES PL 3-2

utilizar (Recuerde que puede utilizar tantas ayudas como

necesite).

Importancia de

la Lección

Es importante por que facilita el trabajo, para la

resolución de límites complicados o de unciones que

no se conoce su gráfica.

Referencias

Los textos al margen derecho son indicadores para el

profesor. Los textos subrayados y en negrilla son

espacios para completar en el MP.

Recuerde guiar el participante a través de preguntas y

orientando el razonamiento, para encontrar conceptos

que permitan complementar el concepto estudiado.

Posteriormente concluya o cierre las intervenciones

para llegar a los conceptos correctos.

Page 82: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II CALCULO DE LIMITES PL 3-3

Lección 3 Cálculo de límites

OBJETIVOS Al finalizar esta lección el participante será capaz de:

1. Describir las leyes de los límites. 2. Usar las propiedades de los límites para determinar

límites de funciones. 3. Evaluar y determinar la existencia de límites

de funciones racionales o polinómicas. 4. Usar el teorema del emparedado para determinar

algunos límites.

Presente la lección, Preséntese Indique la importancia de la lección dentro del curso Pida a los participantes leer los objetivos Pida cerrar el MP.

Page 83: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II CALCULO DE LIMITES PL 3-4

1. Introducción

En la lección anterior introdujimos la notación de límites, la importancia de los mismos en el cálculo, además de ver algunos ejemplos, en esta lección empezamos a calcular límites, sin tener la gráfica de la función, simplemente conociendo algunas propiedades de los límites además de límites de algunas funciones conocidas como: polinomios, funciones racionales, exponenciales, etc. Estas herramientas harán más fácil el desarrollo de los límites y la aplicación de los mismos en muchos de los ejercicios. Ahora teniendo claro para dónde vamos, mostremos qué propiedades cumplen los límites y qué características deben tener las funciones para que estas propiedades se cumplan.

2. Propiedades de los límites

Estas leyes se pueden expresar de manera verbal de la siguiente manera:

El límite de una suma es la suma de los límites

El límite de una resta es la resta de los límites

El límite de la multiplicación de una constante por una función es la multiplicación de la constante por la función

El límite de un producto es el producto de los límites

El límite de un cociente es el cociente de los límites Estas propiedades son muy útiles para hallar límites de nuevas funciones partiendo de los límites de funciones conocidas, es necesario poner ciertas restricciones sobre los límites de las funciones de las que partimos, estas restricciones son muy sencillas:

los límites deben existir.

en el último caso el límite del denominador debe ser diferente de cero.

Haga que alguien lea esta introducción. Deje que ellos llenen los espacios en blanco.

Aclare que aquí trabajaremos sobre todo en polinomios y funciones racionales. Haga una lluvia de ideas con las propiedades que ellos creen que se pueden cumplir con los límites. Guíe el diligenciamiento de los espacios en blanco. Muestre algunos ejemplos donde no se cumplen las propiedades para que así vean que son necesarias estas características Deje que alguien lea esta primera parte.

Page 84: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II CALCULO DE LIMITES PL 3-5

Después de describir estas características de los límites de forma verbal lo podemos hacer con la notación matemática correspondiente:

0)(lim)(lim

)(lim

)(

)(lim.5

)(lim*)(lim)()(lim.4

)(lim)(lim.3

)(lim)(lim)()(lim.2

)(lim)(lim)()(lim.1

:.)(lim)(lim

:

xgsixg

xf

xg

xf

xgxfxgxf

xfcxcf

xgxfxgxf

xgxfxgxf

entoncesexistenxgyxf

límiteslosqueynteconstaunaescqueSupongamos

miteslilosdeLeyes

px

px

px

px

pxpxpx

pxpx

pxpxpx

pxpxpx

pxpx

Ahora introducimos a título de ley dos límites especiales, que son necesarios para el desarrollo de nuestro trabajo, aunque se pueden demostrar aquí solo los mencionaremos y utilizaremos:

px

cc

px

px

lim

lim

Estos límites son obvios desde un punto de vista intuitivo, basta graficar las funciones para calcularlos.

3. Cálculo de límites utilizando sus propiedades

Teniendo claras las propiedades de los límites y utilizando los dos últimos límites podemos empezar a hacer algunas deducciones sobre límites de funciones:

Como ellos ya conocen la notación de límites, deje que ellos traten de escribir matemáticamente las propiedades

Ayude a aclarar dudas con respecto a cómo se hallan esos límites Deje que ellos le digan como lo mostrarían Vea que realmente están claras las propiedades

Page 85: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II CALCULO DE LIMITES PL 3-6

n

px

n

pxxfxf

positivoenterounesnqueSupongamospotenciasdelímite

)(lim)(lim

:

Podemos ver que esta propiedad se deduce al aplicar la ley del producto repetidas veces con g(x)=f(x) De manera similar, aunque la demostración no es tan directa como la anterior, podemos enunciar la siguiente propiedad:

0)(lim,

)(lim)(lim

:

xfqueSuponemosparesnsi

xfxf

positivoenterounesnqueSupongamosraicesdelímite

px

npx

n

px

Utilizando las dos propiedades que acabamos de mencionar y aplicando los dos límites conocidos podemos concluir:

0,lim

lim

:,

pqueSuponemosparesnsipx

px

entoncespositivoenterounesnqueSupongamos

nn

px

nn

px

Ahora concluimos que:

)()(lim

:

,

pfxf

entonces

fdeDOMINIOelenestapyracionalfuncionunaopolinomiounesfsi

px

Esto se deduce aplicando las cinco propiedades de los límites y utilizando los dos límites que conocemos además de los límites que dedujimos anteriormente Estamos listos a aplicar esta teoría en algunos ejemplos.

Deje que ellos digan cómo se dedujo esta fórmula Vea la forma general de un polinomio y de una función racional y muestre donde se utiliza cada propiedad

Page 86: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II CALCULO DE LIMITES PL 3-7

4. Teorema del emparedado

En esta sección mencionaremos, sin demostración, una de las propiedades más importantes de los límites, cuya motivación no es más que solucionar límites difíciles comparando con límites conocidos, por ejemplo: Con los métodos dados hasta este momento es difícil demostrar cuanto da el límite de una función complicada, por ejemplo la que vemos en la gráfica: f(x). Motivándonos con la gráfica mostrada a continuación, podemos ver lo que queremos hacer, utilizando como comparación las dos parábolas que se ven en la gráfica.

Si una función g(x) se “comprime” entre otras dos funciones f(x) y h(x), cerca de un punto p, y si f y h tienen el mismo límite L en p, entonces es necesario que g tenga el mismo límite L en p. Ahora podemos escribir formalmente lo mencionado antes:

f(x)

El ejemplo es la mejor motivación No muestre la gráfica hasta que ellos lo mencionen Que cuando ellos vean la gráfica traten de enunciar el teorema Que traten de escribirlo formalmente de manera general

Page 87: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II CALCULO DE LIMITES PL 3-8

Lxg

entoncesLxhxf

ypdecercaestaxcuandoxhxgxfsiemparedadodelTeorema

px

pxpx

)(lim

)(lim)(lim

,)()()(:

5. Resumen Enfatice los conceptos claves de la lección:

Propiedades de los límites

Algunos límites de funciones conocidas

Teorema del emparedado Recuerde que la matemática se aprende haciendo ejercicios por su cuenta, que solo ver soluciones no hace que aprendan, deje algunos ejercicios que les pellizquen la curiosidad, aunque no se hable del ejercicio transversal guíelos hacia una probable solución. Por último revise los objetivos planteados para esta lección y verifique su cumplimiento, vea que la mayoría de los objetivos están guiados a la resolución de límites, así que lo que mejor puede hacer es dejar que ellos resuelvan muchos límites.

Recuerde que es una asintota Deje que ellos digan que características debe cumplir la asuntota antes de dar las afirmaciones En los ejemplos muestre por que eso es asintótico En los ejercicios finales puede incluir todo lo visto durante la lección No descuide el objetivo 3, haga ejemplos guiados al cumplimiento de ese objetivo

Antes del resumen pregunte si hay dudas o ejercicios para aclarar Verifique el cumplimiento de los objetivos preguntando Haga que alguien lea nuevamente los objetivos Si tiene tiempo mencione que sigue continuidad y que son aplicaciones de límites.

Page 88: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II CONTINUIDAD PL 4-1

Descripción de la Lección 4. Continuidad

Duración 2 horas

Puntos a cubrir

Motivación al concepto de continuidad.

Definición de continuidad en un punto y en un

intervalo.

Tipos de discontinuidad.

Propiedades de las funciones continuas y algunos

ejemplos de ellas.

Teorema del valor intermedio.

Preparación

sugerida

Recuerde que la interacción es uno de los factores

más importantes al utilizar este método, deje que los

estudiantes deduzcan la mayoría de las cosas.

Las demostraciones aunque no se muestran, por que

no se ve la definición precisa de límite, es importante

que usted las conozca.

Se habla siempre de funciones como f(x) es

importante aclarar que puede ser cualquier función.

Debe aprovechar los conocimientos previos en

precálculo, particularmente desigualdades y

funciones.

Sistema de

evaluación

Evaluación de repaso al finalizar la lección

El contenido de esta lección entra en el examen final

del curso

Materiales y

recursos a

Tablero

Marcadores borrables

Page 89: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II CONTINUIDAD PL 4-2

utilizar (Recuerde que puede utilizar tantas ayudas como

necesite)

Importancia de

la Lección

La mayoría de las funciones que se trabajan

cotidianamente, son continuas y esto le da ciertas

facilidades de manejo y ayudas en el momento de

resolver problemas.

Referencias

Los textos al margen derecho son indicadores para el

profesor. Los textos subrayados y en negrilla son

espacios para completar en el MP.

Recuerde guiar el participante a través de preguntas y

orientando el razonamiento, para encontrar conceptos

que permitan complementar el concepto estudiado.

Posteriormente concluya o cierre las intervenciones

para llegar a los conceptos correctos.

Page 90: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II CONTINUIDAD PL 4-3

Lección 4 Continuidad

OBJETIVOS Al finalizar esta lección el participante será capaz de:

1. Definir continuidad en un punto y en un intervalo. 2. Describir los diferentes tipos de discontinuidad y

hallar y describir discontinuidades de funciones. 3. Utilizar las propiedades de las funciones continuas

para verificar si nuevas funciones son continuas y sus intervalos de continuidad.

4. Aplicar el teorema del valor intermedio para resolver algunos ejercicios.

Presente la lección, Preséntese Indique la importancia de la lección dentro del curso Pida a los participantes leer los objetivos Pida cerrar el MP. Pregunte que entienden ellos por la palabra continuidad fuera del contexto matemático

Page 91: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II CONTINUIDAD PL 4-4

2. Introducción

Si nosotros queremos ir de un sitio a otro tenemos que pasar siempre por sitios intermedios, así que en el lenguaje habitual diríamos que nuestro movimiento es continuo, por que todavía no existe la tele-transportación, pero por ejemplo cuando vamos manejando podemos estar en un momento sin acelerar y en el instante siguiente acelerar al máximo, así que la aceleración en un carro puede ser repentina como un cambio brusco. De esta forma introducimos la palabra continuidad, que en el lenguaje cotidiano nos hace referencia a un proceso gradual, sin interrupciones ni cambios abruptos. En esta lección veremos que la definición matemática de continuidad corresponde con el significado habitual.

3. Definición de continuidad en un punto

De modo informal, se puede decir que una función es continua si su gráfica se puede hacer sin levantar el lápiz del papel. En las lecciones anteriores vimos que se pueden hallar límites de cuando x tiende a p con solo hallar el valor de la función en p, decimos que las funciones que cumplen esta propiedad son continuas en el punto p. Ahora definimos formalmente qué significa que una función sea continua en un punto:

)()(lim

::

pfxf

sippuntounencontinuaesfuncionunaDefinicion

px

Y definimos que una función es discontinua en p, si la función no es continua en p. Vemos que en las definiciones anteriores, realmente estamos pidiendo tres condiciones para que una función sea continua:

Haga que alguien lea esta introducción Pida ejemplos ellos ya vieron esos ejemplos Deje que ellos traten de escribir formalmente la definición Pregunte por qué eso es equivalente con lo explicado anteriormente, deje que ellos lo resuelvan Que ellos llenen los espacios en blanco, cuales son las condiciones pedidas Deje que alguien lea esta primera parte. Haga especial énfasis en que no es evaluar en el punto

Page 92: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II CONTINUIDAD PL 4-5

Que la función exista en el punto p

Que el límite de la función exista en el punto p

Que sean iguales la función y el límite Esto hace que realmente no sean tan comunes las funciones continuas, los fenómenos de la física clásica suelen ser continuos: desplazamiento, velocidad, etc. Pero como vimos en lecciones anteriores hay funciones utilizadas con regularidad que no son continuas por ejemplo: función de Heaviside. Ahora podemos ver ejemplos de funciones y decir si son discontinuas en algunos puntos.

4. Tipos de discontinuidades

Ya mostramos que las funciones discontinuas se pueden ver geométricamente como las funciones que no se pueden graficar sin levantar el lápiz del papel, ahora mostremos algunos ejemplos de funciones discontinuas y que podemos analizar de los mismos:

Antes de ver cada tipo de discontinuidad, analicemos por qué son discontinuas cada una de estas funciones:

a) No coincide el valor del límite con el valor de la función en ese punto.

b) No esta definida la función en 0, por lo tanto la función es discontinua en 0.

Hágalos dar mas ejemplos de funciones continuas y discontinuas, trate que no sean formulas matemáticas sino ejemplos cotidianos Deje que ellos digan cual de las tres condiciones falta para que sean continuas

Page 93: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II CONTINUIDAD PL 4-6

c) No existe el límite en el punto, por lo tanto no es continua en ese punto.

Después de analizar porque esas funciones son discontinuas en algunos puntos podemos analizar los tipos de discontinuidad que presentan:

a) Este tipo de discontinuidad se llama removible porque se puede eliminar al redefinir la función en el punto donde se presenta la discontinuidad

b) Esta discontinuidad se denomina infinita, su nombre viene de una manera evidente

c) El ultimo tipo de discontinuidad que analizaremos se llama por salto porque la función “salta” de un valor a otro

Este último tipo de discontinuidad nos hace definir, al igual que con los límites laterales, las continuidades laterales:

)()(lim

::

pfxf

sipenderechaladesdecontinuaesfuncionunaDefinicion

px

De la misma manera definimos cuando una función es continua por la izquierda Después de estas definiciones, analizamos tal vez una de las definiciones más importantes para esta lección, aunque es bastante clara no hay que subestimarla, por que hasta ahora hemos definido continuidad en un punto y pasamos a un concepto más general:

.

:

tervaloinelennumerotodo

encontinuaessitervaloinunsobrecontinuaesfuncionunaDefinicion

En un punto extremo del intervalo, se entiende que “continua” quiere decir “continua desde la izquierda” ó “continua desde la derecha”, según sea el caso. Estamos listos para dada una función hallar sus intervalos de continuidad y los tipos de discontinuidad que presenten:

Hágalos caer en cuenta de las características principales de cada discontinuidad Deje que ellos creen el nombre y la característica y usted refuerce el concepto

Es posible que no se llegue a la notación exacta, pero se puede hacer una aproximación en la definición. (Depende de la interacción que el profesor haga con los estudiantes, llegar o no a una buena aproximación) Como ya conocen la definición de límites laterales, deje que ellos definan continuidad lateral Aclare la importancia de continuidad en u intervalo y deje que ellos deduzcan la definición Aclare y enfatice que pasa si el intervalo es cerrado Muestre ejemplos que aclaren la teoría

Page 94: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II CONTINUIDAD PL 4-7

5. Propiedades de las funciones continuas Teniendo claro que la definición de continuidad, viene directamente de la aplicación de límites, podemos pensar que las propiedades de los límites se heredan a las funciones continuas, estas propiedades descritas verbalmente son:

Suma de funciones continuas es continua

Resta de funciones continuas es continua

Producto de una función continua con una constante, es una función continua

Producto de funciones continuas es continuo

Razón de funciones continuas es continua, si la función denominador no se hace cero

Composición de funciones continuas es continua Estas propiedades al igual que las de los límites se pueden escribir de manera formal:

)(,.60)(,.5.4

.3.2.1

:

,

agencontinuaesfsigfpgsifg

cfgfgf

pencontinuassontambienfuncionessiguienteslas

entoncesnteconstaunacypencontinuasfuncionesgyfsean

g

f

Las propiedades antes mencionadas son fácilmente demostrables siguiendo las propiedades de los límites, hagamos una demostración para comprobar la facilidad de las mismas.

)()(*)()(lim*)(lim)(*)(lim)(lim

:

,

pfgpgpfxgxfxgxfxfg

dem

pencontinuasfg

entoncespencontinuasfuncionesgyfsi

pxpxpxpx

Ellos ya vieron lo de límites, así que llenaran esto con facilidad La composición es la mas complicada y tal vez no se les ocurre ayúdeles Que ellos escriban estas propiedades formalmente solos Deje que traten de hacer esta demostración, es bastante sencilla

Page 95: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II CONTINUIDAD PL 4-8

Talvez la propiedad más difícil de mostrar, es la de la composición, para la demostración de esta propiedad es necesario, plantear un teorema antes que hace que la demostración de esta propiedad sea evidente.

)(lim))((lim

)())((lim,)(lim:

xgfxgf

igualesqueloo

qfxgfentoncesqxgyqencontinuaesfsiTeorema

pxpx

pxpx

Aunque no vamos a hacer una demostración formal mostraremos porque la propiedad que acabamos de mencionar, en intuitivamente cierta: porque si x esta cerca de p, entonces g(x) esta cerca de q y como f es continua en q, si g(x) esta cerca de q entonces f(g(x)) esta cerca de f(q). Después de mencionar esta propiedad, es fácil demostrar la propiedad que nos faltaba, la de composición de funciones continuas es continua. Terminando las propiedades de las funciones continuas, mostraremos los ejemplos más comunes de funciones continuas, para aplicar estas propiedades: Empezamos con las funciones que conocimos en lecciones anteriores: los polinomios y las funciones raíz, que como ya mostramos en lecciones anteriores son continuas. Partiendo de ellas obtenemos las funciones racionales, que son continuas en su dominio. Si analizamos las gráficas de las funciones trigonométricas básicas como sin y cos son continuas, así que utilizando las propiedades de funciones continuas podemos concluir que todas las funciones trigonometricas son continuas sobre su dominio. De igual manera, podemos decir que las funciones exponenciales y logarítmicas son continuas sobre su dominio. Con los ejemplos anteriores es posible dar nuevos ejemplos de funciones continuas, aplicando las propiedades vistas en la lección. Unos ejemplos nos ayudan a aclarar estas propiedades.

Deje que ellos expliquen este teorema y complemente con l texto de abajo Demuestre la propiedad, si tiene tiempo, no es indispensable para el desarrollo de la clase, se puede dejar como ejercicio Ellos conocen muchas funciones deje que digan todas las que conocen y después muestra las más populares Deje que utilicen las propiedades para dar nuevas funciones continuas y explicar las otras como tangente, etc. Pregúntese por las inversas!!

Page 96: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II CONTINUIDAD PL 4-9

6. Teorema del valor intermedio

Es tal vez de las propiedades más importantes de las funciones continuas, se utiliza con gran frecuencia para métodos numéricos, aunque el enunciado parece sencillo e intuitivamente el teorema es bastante claro, la demostración es muy complicada y no la desarrollaremos en este curso. Antes de mencionar el teorema del valor intermedio, vamos a mostrar como motivación un caso mas especifico:

En la gráfica anterior mostramos tres funciones continuas y todas ellas empiezan en un punto del semiplano (f2 y f3 en el superior, f1 en el inferior) y terminan en el semiplano contrario, de estas funciones observamos que todas pasan por la recta y=0, es decir, que si una función continua empieza en los positivos y termina en los negativos, necesariamente pasa por el cero. Como la mayoría de los conceptos vistos aquí se pueden escribir formalmente de la siguiente manera:

0)(),(,

0)(0)(,

cftqbacentonces

bfyafybatervaloinelsobrecontinuaesfquepongamosSu

De igual manera si empieza en los negativos y termina en los positivos, es decir, si f(a)<0 y f(b)>0.

Deje que ellos al mirar la gráfica encuentren patrones y cosas que ayuden a la introducción del teorema ¿Por qué es importante que la función sea continua? De ejemplos de qué pasa si la función no es continua.

Page 97: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II CONTINUIDAD PL 4-10

Después de esta introducción, aumentamos levemente la generalidad del teorema anterior de la siguiente manera:

Ncftqbacentonces

bfyafentrenteestrictamenumerocualquierNseay

batervaloinelsobrecontinuaesfqueSupongamos

)(),(,

)()(

,

Este enunciado se llama teorema del valor intermedio y lo podemos ver gráficamente de la siguiente forma:

Una de las aplicaciones más importantes es hallar raíces de funciones continuas, método bastante utilizado en métodos numéricos y optimización. Ahora es el momento de mostrar una de estas aplicaciones.

¿Cómo se puede aumentar la generalidad? Antes de ver la gráfica que se entiende por el teorema Recuerde que el punto c no es único, por ejemplo la función sin Explique como se puede usar para identificar raíces

Page 98: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II CONTINUIDAD PL 4-11

7. Resumen Enfatice los conceptos claves de la lección:

Definición de continuidad en un punto

Definición de continuidad en un intervalo

Tipos de discontinuidad

Propiedades de las funciones continuas y algunos ejemplos de ellas

Teorema del valor intermedio Recuerde que la matemática se aprende haciendo ejercicios por su cuenta, que solo ver soluciones no hace que aprendan, deje algunos ejercicios que les pellizquen la curiosidad, aunque no se hable del ejercicio transversal guíelos hacia una probable solución. Por ultimo revise los objetivos planteados para esta lección y verifique su cumplimiento, vea que la mayoría de los objetivos son básicamente teóricos y que los ejercicios ayudan a entender esta teoría, recuerde que la continuidad no es más que una de las aplicaciones de límites, pero las funciones continuas son las más trabajadas. El siguiente punto del ejercicio transversal se dará en la siguiente lección donde se hará la primera evaluación de trabajo y aumentara la dificultad del ejercicio para progresar en los temas del curso.

Pregunte y vea la claridad de los conceptos Deje ejercicios interesantes de trabajo en equipo y de pistas para el ejercicio transversal

Page 99: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II LÍMITES AL INFINITO Y ASÍNTOTAS HORIZONTALES PL 5-1

Descripción de la Lección 5. Límites al infinito y asíntotas horizontales

Duración 2 horas

Puntos a cubrir

Notación y definición de límites al infinito.

Definición de asíntotas horizontales.

Técnicas para hallar algunos límites al infinito.

Ejercicio transversal.

Preparación

sugerida

Recuerde que la interacción es uno de los factores

más importantes al utilizar este método, deje que los

estudiantes deduzcan la mayoría de las cosas.

Recuerde las etapas del ABP, en particular la etapa2.

El concepto de infinito, presenta ciertas dificultades

para ser entendido, tome el concepto con calma.

Debe aprovechar los conocimientos previos en

precálculo, particularmente desigualdades y

funciones.

Utilice las gráficas de las funciones para aclarar los

conceptos

Sistema de

evaluación

Evaluación de repaso al finalizar la lección.

El contenido de esta lección entra en el examen final

del curso.

Materiales y

recursos a

utilizar

Tablero

Marcadores borrables

(Recuerde que puede utilizar tantas ayudas como

necesite)

Page 100: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II LÍMITES AL INFINITO Y ASÍNTOTAS HORIZONTALES PL 5-2

Importancia de

la Lección

Este capitulo nos muestra la tendencia de las

funciones cuando dejamos que el dominio sea tan

grande como queremos.

Referencias

Los textos al margen derecho son indicadores para el

profesor. Los textos subrayados y en negrilla son

espacios para completar en el MP.

Recuerde guiar el participante a través de preguntas y

orientando el razonamiento, para encontrar conceptos

que permitan complementar el concepto estudiado.

Posteriormente concluya o cierre las intervenciones

para llegar a los conceptos correctos.

Page 101: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II LÍMITES AL INFINITO Y ASÍNTOTAS HORIZONTALES PL 5-3

Lección 5 Límites al infinito y asíntotas

horizontales OBJETIVOS Al finalizar esta lección el participante será capaz de:

1. Describir la definición de límites al infinito. 2. Describir y hallar asíntotas horizontales para

algunas funciones. 3. Aplicar las técnicas mostradas para resolver. 4. Algunos límites al infinito. 5. Presentar y realizar la segunda etapa del

problema transversal.

Presente la lección, Preséntese Indique la importancia de la lección dentro del curso Pida a los participantes leer los objetivos Pida cerrar el MP.

Page 102: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II LÍMITES AL INFINITO Y ASÍNTOTAS HORIZONTALES PL 5-4

1. Introducción

Aunque en lecciones pasadas vimos límites infinitos, es decir que cuando x tiende a un punto p, f(x) tiende a infinito, ahora veremos que pasa cuando x tiende a infinito, estos límites son de bastante utilidad para saber la estabilidad de ciertos sistemas hidráulicos, eléctricos y mecánicos.

2. Definición de límites al infinito

Antes de definir formalmente los límites al infinito vemos que es necesario plantear una notación, que matemáticamente se simboliza:

Lxfx

)(lim

Lo cual indica que los valores de f(x) se acercan tanto como uno quiera a L, cuando x se hace muy grande, esta descripción se puede hacer de una manera formal y se escribe de la siguiente manera:

NxquesiempreLxf

tqNientecorrespondnumerounexistetodoparaquesignifica

Lxf

entoncesatervaloingunalendefinidafuncionunafseaDefinicion

x

)(

,0

)(lim

).,(:

Expliquemos esta definición haciendo un dibujo

Page 103: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II LÍMITES AL INFINITO Y ASÍNTOTAS HORIZONTALES PL 5-5

De esta forma introducimos de manera formal el concepto de límite al infinito cuando este es igual a L, ahora veremos que los límites cuando tienden a infinito, también pueden ser infinito, y un ejemplo de esto es la clásica función identidad. Cuando un límite que tiende a infinito da infinito se escribe formalmente de la siguiente manera:

NxquesiempreMxf

tqNientecorrespondnúmerounexisteMtodoparaquesignifica

xf

entoncesatervaloingunalendefinidafunciónunafseaDefinición

x

)(

,0

)(lim

).,(:

De manera análoga podemos definir el resto de definiciones relacionadas con los límites que tienden a infinito y “menos infinito”, de modo que todas las definiciones que daremos están resumidas en el siguiente cuadro:

)(lim)(lim

)(lim)(lim

)(lim)(lim

xfxf

xfxf

LxfLxf

xx

xx

xx

Que ellos vean las variables de la definición en el dibujo y que nuevamente entiendan la definición Cuando ellos llenen los espacios, entenderán a que queremos llegar Deje que den mas funciones si conocen Deje que ellos traten de escribir la definición formal Simplemente son todas las posibles combinaciones de los infinitos

Page 104: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II LÍMITES AL INFINITO Y ASÍNTOTAS HORIZONTALES PL 5-6

3. Técnicas para hallar límites al infinito

Aunque hay técnicas mas avanzadas para hallar límites que tienden a infinito como la regla de L’Hospital, en esta lección veremos dos técnicas sencillas que ayudan a resolver algunos límites que tienden a infinito. Antes de mostrar las dos técnicas, es importante recordar que en funciones continuas los límites se hallan simplemente evaluando la función, pero hay que tener en cuenta que las propiedades de los límites solo se puede realizar si los límites existen así que cuidado con el manejo de límites infinitos. Las técnicas siguientes surgen de los errores más comunes que se cometen cuando se estas hallando este tipo de límites, pero para ejemplificar estos errores vamos a tratar de hallar unos límites:

xx

límitessiguienteslosCalculemos

x

xx

xx

x

1lim

lim

:

2

145

232

2

Límites como estos son los que hacen que se presenten errores en el manejo de los límites los principales errores al trabajar con límites al infinito son los siguientes:

Hacer la operación infinito sobre infinito y darle valor a eso generalmente el error es decir que eso es 1

Hacer la resta de infinitos, es decir, infinito menos infinito y decir que ese valor es 0

Para evitar estos trágicos errores plateamos dos técnicas que ayudan a resolver algunos de estos problemas, no son una receta para todos los problemas pero es una guía para algunos, las técnicas son las siguientes:

Para evaluar el límite en el infinito de una función racional, dividimos el numerador y el denominador por la mayor potencia de x que haya en el denominador.

Deje que alguien lea esta introducción Diga que la regla de L’Hospital se vera después en el curso Formalmente cuando un límite da infinito, no existe En el tablero, haga que ellos traten de resolver esos límites Que por la experiencia en el tablero, vean cuales fueron los errores que se cometieron y llenen el espacio

Page 105: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II LÍMITES AL INFINITO Y ASÍNTOTAS HORIZONTALES PL 5-7

La siguiente técnica es recurrir al algebra para reescribir la función, en general resulta útil es multiplicar en el numerador y el denominador por el conjugado de la función radical.

Pero estas técnicas son útiles si presentamos primero unos límites en el infinito conocidos que nos ayuden a relacionar las funciones con límites conocidos, estos son:

0lim0lim

,,0

:

0lim0lim

tanlimtanlim

11

2

1

2

1

rr xxxx

x

x

x

x

xx

entoncesracionalnumerounrsi

mencionastécnicaslasenaplicarparaútilmásteoremaelveztaly

ee

xx

Ahora estamos listos para poder resolver los límites que planteamos al comienzo de este punto:

xxx

xx

xx

x

1lim

lim

2

145

232

2

Además de estos ejemplos podemos ver algunos otros que aclaren los conceptos y las técnicas.

4. Asíntotas horizontales Como vimos en lecciones anteriores las asíntotas son bastante importantes para el estudio de las funciones, así que definimos las asíntotas horizontales de la siguiente manera:

LxfóLxf

scondicionesiguienteslasdecualquieracumplesesi

xfycurvaladehorizontalasíntotaunaesLyrectalaDefinición

xx

)(lim)(lim

:

)(:

Déjelos masticar las técnicas planteadas y explique porque ayudan a resolver algunos límites, recuerde las propiedades de los mismos. Si ellos conocen otros límites en el infinito deje que los propongan y aválelos en la clase, por ejemplo los polinomios Haga que ellos resuelvan los límites en el tablero, cada uno se resuelve una de las técnicas ¿Qué entienden de la definición, porqué se llaman TAMBIEN asíntotas?

Page 106: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II LÍMITES AL INFINITO Y ASÍNTOTAS HORIZONTALES PL 5-8

Después de este concepto podemos hacer algunos análisis de las funciones, estamos listos para revisar límites en puntos, continuidad e intervalos de continuidad, asíntotas verticales y horizontales.

Demos algunos ejemplos y ejercicios de estos análisis de las funciones. . 5. Problema transversal – Momento final.

Después de todo este conocimiento estamos listos para presentar el trabajo realizado hasta hoy y plantear una nueva tarea para nuestros equipos de trabajo. Haga una presentación por grupos del problema, como lo han trabajado y que llevan resuelto hasta este punto. Oiga todas las intervenciones y deje que expliquen todos los caminos que se plantearon antes de llegar a esa solución. No critique sus soluciones si cometieron un error, déles pautas para el mejoramiento del mismo, no deje que se desmotive y no les resuelva el problema. Haga una pequeña introducción y dificulte el problema, para que avancen según el conocimiento del tema.

Deje que digan que análisis le pueden hacer a una función Estos ejemplos son de los más importantes para el ejercicio transversal Tenga en cuenta que el ejercicio transversal es casi tan importante como los otros trabajos y debe toarse con la seriedad adecuada Esta primera presentación esta incluida en la nota del curso. Deje que ellos den todas las posibilidades. Las dudas puntuales de los equipo de trabajo las puede resolver en el horario de atención a estudiantes.

PROBLEMA TRASVERSAL – MOMENTO FINAL “Uno de los rescatistas que llega al accidente se da cuenta que el carro se encuentra volcado sobre el techo, por lo cual debe aproximar la forma en que se encuentra el techo, para estabilizar el vehículo de forma adecuada. Cerca del lugar del incidente y cercano al camión hay una pared que sirve como punto de apoyo del acuñamiento. ¿Qué debe hacer el rescatista para aproximar la forma del techo para estabilizar adecuadamente el camión, sin poner en riesgo su vida y la de los demás?”

Page 107: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II LÍMITES AL INFINITO Y ASÍNTOTAS HORIZONTALES PL 5-9

Comentarios para el profesor: Este problema se constituye en un segundo momento del problema enunciado en la lección 1. Abarcará el tema de la lección 6 y presenta modificaciones que se le imprimen al problema enunciado en la lección 1. Su carácter de transversal lo imprimen las modificaciones que se hacen al enunciado inicial y al manejo que se hace del mismo, para aplicar conceptos anteriores e introducir los conceptos de la última lección. El problema se podría utilizar en otros momentos del cálculo, pues aunque los estudiantes no lo saben, aplicarán el teorema fundamental del cálculo. Al solucionarlo aclara y desarrolla el concepto de DERIVADA. Lo que se espera al momento del enfrentamiento de los estudiantes con el problema, para que este cumpla el objetivo planteado por el ABP, es que los estudiantes construyan el conocimiento deseado: los objetivos planteados al inicio de la lección 6. Las primeras cosas que los estudiantes deben relacionar al momento de entender el problema son:

o ¿Qué es lo que el rescatista quiere hallar: “la forma del techo del vehículo?”

o ¿Cómo se ancla el acuñamiento a una pared? o ¿Qué otros datos podemos obtener del problema? o El problema del problema: ¿cómo podemos aproximar formas?

Ahora se desarrollan estos puntos para entender por qué este problema ayuda con el aprendizaje de los estudiantes en el concepto de derivada. Para esto realizaremos un dibujo:

Page 108: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II LÍMITES AL INFINITO Y ASÍNTOTAS HORIZONTALES PL 5-10

Para aclarar este dibujo vemos que (a) es la pared a la que vamos a anclar nuestra cuña escalonada, que (b) es el techo del vehiculo después del accidente (la forma en que queda el techo es lo que deseamos hallar) y por ultimo (c) la forma de poner una cuña escalonada anclada. Ahora, el profesor que ya sabe cálculo integral puede imaginarse la solución de este problema. Pero un estudiante de este curso aun no sabe cómo se puede relacionar el problema con las derivadas (esa es la idea). Por ultimo, el dato que puede (necesita) sacar el estudiante de nuestro problema es que cada vez que pone una hilera de bloques, puede hallar el AREA Después de aclarar los tres primeros puntos, pasamos al más importante: el problema con el problema y por qué solucionarlo nos ayuda a entender los conceptos de derivadas. La manera de hallar la forma del techo del vehiculo, no es mas que plantear el área que se va hallando por cada hilera de bloques como una función, y derivar esa función.

(b)

(a)

(c)

Page 109: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II LÍMITES AL INFINITO Y ASÍNTOTAS HORIZONTALES PL 5-11

6. Resumen

Enfatice los conceptos claves de la lección:

Límites al infinito y algunos ejemplos

Técnicas para resolver estos límites

Asíntotas horizontales

Segunda parte del ejercicio transversal Recuerde que la matemática se aprende haciendo ejercicios por su cuenta, que solo ver soluciones no hace que aprendan, deje algunos ejercicios que les pellizquen la curiosidad, aunque no se hable del ejercicio transversal guíelos hacia una probable solución. Por ultimo revise los objetivos planteados para esta lección y verifique su cumplimiento, vea que la mayoría de los objetivos son básicamente teóricos y que los ejercicios ayudan a entender esta teoría y deje claro el concepto de infinito, NO es un numero, simplemente ejemplifica algo que se hace muy grande

Pregunte y vea la claridad de los conceptos Aclare todo lo sucedido en la presentación del ejercicio transversal para que en la próxima presentación no se cometan los mismos errores

Page 110: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II RAZONES DE CAMBIO, LA DERIVADA Y SU FUNCIÓN PL 6-1

Descripción de la Lección 6. Razones de cambio, la derivada y su función

Duración 4 horas

Puntos a cubrir

Definición de la recta tangente

Algunas aplicaciones (velocidad)

Definición de derivada

Aplicación, como la pendiente de la recta tangente

Razón instantánea de cambio

La función derivada

Funciones diferenciadles y continuidad

Ejercicio final

Preparación

sugerida

Recuerde que la interacción es uno de los factores

mas importantes al utilizar este método, deje que los

estudiantes deduzcan la mayoría de las cosas

Sistema de

evaluación

Evaluación de repaso al finalizar la lección

El contenido de esta lección entra en el examen final

del curso

Materiales y

recursos a

utilizar

Tablero

Marcadores borrables

(Recuerde que puede utilizar tantas ayudas como

necesite)

Importancia de

la Lección

Es la más importante del curso, es donde se ven las

grandes diferencias entre la matemática antes del

cálculo y el cálculo.

Referencias Los textos al margen derecho son indicadores para el

Page 111: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II RAZONES DE CAMBIO, LA DERIVADA Y SU FUNCIÓN PL 6-2

profesor. Los textos subrayados y en negrilla son

espacios para completar en el MP.

Recuerde guiar el participante a través de preguntas y

orientando el razonamiento, para encontrar conceptos

que permitan complementar el concepto estudiado.

Posteriormente concluya o cierre las intervenciones

para llegar a los conceptos correctos.

Page 112: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II RAZONES DE CAMBIO, LA DERIVADA Y SU FUNCIÓN PL 6-3

Lección 6 Razones de cambio, la derivada y

su función OBJETIVOS Al finalizar esta lección el participante será capaz de:

1. Definir recta tangente a la curva y hallarla para

algunas curvas. 2. Definir velocidad instantánea y razón instantánea

de cambio. 3. Definir la derivada de una función en un punto. 4. Definir la función derivada y su notación. 5. Relacionar funciones con su función derivada. 6. Definir intervalos de derivabilidad y hallarlos

para algunas funciones. 7. Nombrar las formas en que una función es

no derivable.

Presente la lección, Preséntese Indique la importancia de la lección dentro del curso Pida a los participantes leer los objetivos Pida cerrar el MP.

Page 113: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II RAZONES DE CAMBIO, LA DERIVADA Y SU FUNCIÓN PL 6-4

1. Introducción

En la primera lección de límites, hablamos que era la interfaz entre las matemáticas previas al cálculo y el cálculo, y mencionamos algunos ejemplos de lo que podemos hacer utilizando el cálculo y no podemos hacer con las matemáticas previas, en esta lección retomaremos uno de los problemas clásicos del cálculo y empezaremos a ver las aplicaciones del mismo con la ayuda de los límites, el ejemplo que vamos a tomar es: la recta tangente a una función. En las matemáticas previas sabemos como hallar pendientes de rectas teniendo dos puntos sobre la recta:

segundodelscoordenadalasson

yxypuntoprimerdelscoordenadalassonyxdondemxx

yy),(),(, 221121

21

Y también sabemos hallar la ecuación de una recta si tenemos la pendiente y un punto sobre la recta:

punto

delscoordenadalasyxypendientelaesmdondexxmyy ),(),( 0000

Recordar estos conceptos va a ser de vital importancia en el desarrollo de esta lección, es por esto que los mencionamos para hacer la introducción al tema, ya que lo que haremos es desarrollar estos conceptos para funciones generales

2. Recta tangente

Para comenzar con uno de los conceptos más importantes en el cálculo como lo es el de la recta tangente en un punto p, realizaremos una gráfica que ayude a entender el concepto y como lo definiremos:

Haga que alguien lea esta introducción Haga que digan, todos los ejemplos que conozcan Deje que ellos hablen, que digan si realmente conocen eso ó tienen dudas. Deje que ellos hagan una definición de lo que creen que es una recta tangente

Page 114: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II RAZONES DE CAMBIO, LA DERIVADA Y SU FUNCIÓN PL 6-5

Como queremos hallar la recta tangente a la curva y=f(x) en el punto p, el problema se reduce a hallar la pendiente de esta recta, ahora si seguimos la gráfica para deducir la definición de recta tangente, lo primero será hallar las pendientes de las rectas que están entre los puntos p y cada uno de los Q, después utilizando lo que ya conocemos de límites, generalizaremos para llegar a una definición.

))(,())(,(,)()(

xfxQyafapdondem

pQrectaslasdependientes

ax

afxf

pQ

Y de la gráfica podemos ver que mientras Q este más cerca de p, la

recta pQ , se acercara más a la recta tangente. De este modo

conociendo el concepto de límite podemos dar la siguiente definición:

límiteesteexistaquesiemprem

pendienteconpporpasaquerectalaes

afappuntoelenxfycurvalaaTangenterectalaDefinición

ax

afxf

ax,lim

:

))(,()(:

)()(

Recuerde que ya sabemos escribir la ecuación de una recta si tenemos la pendiente y un punto por donde pasa. Ahora estamos listos para hallar algunas ecuaciones de rectas tangentes para funciones.

¿Qué entienden de la gráfica? ¿Por qué solo se reduce a esto? Deje que ellos digan que hacer para encontrar la definición, puede que salgan cosas mas interesantes Deje que ellos traten de escribir la definición formal Esto se aclaro en la introducción de esta lección

Page 115: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II RAZONES DE CAMBIO, LA DERIVADA Y SU FUNCIÓN PL 6-6

3. El problema de la velocidad

El cálculo se desarrollo a la sombra de algunos problemas en los que trabajaron los matemáticos en el siglo XVII, dos de estos problemas fueron:

El problema de la recta tangente

El problema de la velocidad y la aceleración Aunque ya mencionamos el primero, la definición también se puede usar para determinar el ritmo de cambio de una variable frente a otra, lo que es de gran utilidad en gran cantidad de aplicaciones, algunos ejemplos son: crecimiento de poblaciones, ritmos de producción, flujo de líquido y el problema de la velocidad. En esta sección haremos énfasis en el problema de la velocidad aunque los otros problemas se desarrollan de la misma manera. Supongamos que un objeto se mueve a lo largo de una línea recta, de acuerdo con una ecuación de movimiento s=f(t), donde s es el desplazamiento del objeto con respecto al origen, en el instante t. en el intervalo de t=a hasta t=a+h, el cambio de posición es f(a+h)-f(a) y definimos la velocidad promedio en ese intervalo como:

h

afhaf

tiempo

entodesplazamipromediovelocidad

)()(

De esta forma y queriendo definir la velocidad instantánea v(a) en el instante t=a, decimos que:

h

afhaf

hav

esatiempoelenAINSTANTANEvelocidadlaDefinición

)()(

0lim)(

::

Que si nos damos cuenta no es más que la pendiente de la recta tangente de la función desplazamiento, simplemente al hacer h=x-a, y podemos hacer la generalización a otras razones de cambio y simplemente diremos:

x

y

oxcambiodeneantainstaRazón

lim

Que es igual a la pendiente de la recta tangente de la función y=f(x).

Solo por curiosidad, los otros problemas fueron el de máximos y mínimos y el problema del área. Si conocen más ejemplos que los digan Haga una introducción al problema con el velocímetro del carro y análisis de unidades Este es el enunciado del problema Ellos como lo definirían, haga una lluvia de ideas, recuerde que casi todo es una aplicación de los límites Que completen los espacios con su propia motivación, igual asesore la llenada de los mismos

Page 116: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II RAZONES DE CAMBIO, LA DERIVADA Y SU FUNCIÓN PL 6-7

4. Derivadas

Hemos llagado a uno de los conceptos mas importantes del cálculo, aunque la definición no nos va a sorprender, sus aplicaciones si, el límite utilizado en la definición de la pendiente de una recta tangente se usa también para definir una de las dos operaciones del cálculo, la derivación.

existelímiteestesipf

esppuntoelenfunciónunadederivadalaDefinición

h

pfhpf

h,lim)´(

:,:

)()(

0

Como ya sabemos, lo podemos cambiar a:

px

pfxf

axpf

)()(lim)´(

Entonces al interpretar la derivada como la pendiente de la recta tangente, podemos decir que, la recta tangente a y=f(x), en el punto (a,f(a)), es la recta que pasa por (a,f(a)) cuya pendiente es igual a f´(a). De igual forma podemos concluir con lo visto anteriormente que la derivada f´(a) es la razón instantánea de cambio de y=f(x) con respecto a x cuando x=a. Podemos ahora, aunque ya lo hicimos antes, realizar algunos cálculos para hallar derivadas en puntos.

5. La función derivada En este momento lo que vamos a hacer es, partiendo de la definición de derivada en un punto hacer una función que describa las características de la derivada. Recordemos que una función es una regla que asigna a cada elemento x de un conjunto A exactamente un elemento, llamado f(x), de un conjunto B. Ahora aterricemos la definición de función al trabajo que venimos realizando, nuestros conjuntos A y B son los mismos y son los reales, y

Como vimos antes, se puede ver como la pendiente de la recta tangente ó como razón de cambio, por que las dos definiciones son idénticas, pero en diferente contexto

Como creen que se puede definir esa función para que cumpla las características de la derivada

Page 117: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II RAZONES DE CAMBIO, LA DERIVADA Y SU FUNCIÓN PL 6-8

partiendo de la función inicial f(x) definimos la función derivada de la siguiente manera:

h

xfhxf

hxf

)()(

0lim)´(

Aunque es sutil el cambio que hacemos entre la definición de derivada y la de función derivada, solo una letra, los conceptos son totalmente distintos, la función derivada es asignarle a cada punto x el valor de la pendiente de la recta tangente a la función en ese punto. A esta función la llamaremos la derivada de f, cuyo dominio es el

conjunto existexfx )´(/ y hay que tener en cuenta que este dominio

puede ser menor que el dominio de f. Veamos unas gráficas para aclarar un poco esta definición:

En la gráfica anterior vemos un esbozo de una función y su derivada, para analizar esta gráfica es importante ver los puntos p y q, vemos que en la gráfica de la función f(x) aunque su valor no es cero la pendiente de la recta tangente en esos puntos si lo es, por esto en la gráfica de su derivada vemos que en esos puntos es cero, además antes del punto p y después del punto q la pendiente es positiva que se puede ver en la gráfica de su derivada y en el intervalo (p,q) la pendiente es negativa y también lo podemos ver en la derivada.

Deje que traten de definir la función, solos. ¿Qué entienden por la definición? Esto nos dice que aunque la función este definida, pueden existir algunos puntos donde la derivada no este definida Esta gráfica de claridad en el concepto, deje que ellos SOLOS la analicen, solo guíe la discusión Este es el análisis que esperamos que ellos hagan de la gráfica, si los ve perdidos oriéntelos pero no les diga.

Page 118: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II RAZONES DE CAMBIO, LA DERIVADA Y SU FUNCIÓN PL 6-9

Aunque para este curso, la derivada la denotaremos como mostramos, es importante mostrar otras notaciones, para que cuando un estudiante lea otro texto no se confunda por la notación: Si usamos la notación tradicional y=f(x) para indicar que la variable independiente es x y la dependiente es y, entonces otras notaciones encontradas son:

)()()(´)´( xfDxDfxfyxf xdxd

dx

df

dx

dy

Estas notaciones resultan útiles en otro tipo de problemas o en el cálculo más avanzado, pero en este momento, simplemente hay que notar que son sinónimos de f´(x). Ahora podemos relacionar funciones con su función derivada y lo podemos ver en los siguientes ejercicios.

6. Funciones no derivables

Al igual que lo hicimos cuando definimos continuidad en un punto y después extendimos la definición a intervalos de continuidad, ahora extenderemos la definición de función derivable a intervalos de derivablidad, la extensión a intervalos se hace de manera natural y es la siguiente:

),(),(),(

),,()´(

),(:

óaóaformassiguientes

lasdetambiénserpuedetervaloinestebaptodoparaexistepfsi

baabiertotervaloinunenderivableesffunciónunaDefinición

Si definimos intervalos de derivabilidad es porque algunas funciones no son diferenciables en algunos puntos, y esto pasa simplemente porque el límite no existe en esos puntos. A ahora veremos un teorema que hará más fácil el trabajo de buscar estos intervalos:

pencontinuaesfentoncespenblediferenciaesfsiTeorema ,:

La demostración de este teorema es sencilla y la haremos a continuación, bastara ver que f(x) tiende a f(p) cuando x tiende a p:

En estos ejemplos esta la notación de Leibniz, útil cuando se con la notación de incrementos (deltas) y mas adelante se podrá ver como un “cociente” Deje que ellos definan estos intervalos Es importante por que es necesario que el intervalo sea abierto Deje que ellos traten de hacer la demostración en el tablero

Page 119: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II RAZONES DE CAMBIO, LA DERIVADA Y SU FUNCIÓN PL 6-10

0

)0(*)´(

,lim)()(

lim

1,)()(

lim)]()([lim

pf

miteslilosdespropiedadepxpx

pfxf

porcionmultiplicapxpx

pfxfpfxf

pxpx

pxpx

Como la diferencia entre f(x) y f(p) se hace cero cuando x tiende a p,

concluimos que )()]([lim pfxfpx

. Así que f es continua en p.

Del teorema anterior podemos concluir, que si una función no es continua en un punto, tampoco es diferenciable, pero cabe la pregunta, ¿toda función continua es diferenciable? Para contestar esa pregunta proponemos el siguiente ejercicio que los participantes ya están en capacidad de responder:

¿Dónde es derivable la función xxf )( ?

Respuesta: en todo punto menos en el cero, pero la función es continua en todas partes. Esto pasa por que la función tiene picos o cambios abruptos de dirección, y al tratar de calcular la derivada vemos que los límites por izquierda y derecha difieren. Para terminar esta sección, sabemos que una función no es derivable, simplemente si el límite no existe, y por las lecciones anteriores sabemos que un límite no existe si tiende a infinito y esto pasa cuando la función presenta una recta tangente vertical. Entonces, a manera de conclusión podemos dar las formas en que una función es no diferenciable:

Discontinuidad en un punto

Presenta picos o esquinas

Tiene una recta tangente vertical Ahora podemos hacer ejercicios para complementar la teoría.

Esta demostración ayuda a complementar lo visto en límites Esta conclusión puede no ser muy clara, explíquela muy bien En este ejercicio, hágalos hacer todos los límites y además pídales continuidad Deje que ellos digan cuando no existen los límites, y muestre que ya vimos varios, discontinuidad y picos falta límites que dan infinito Deje que ellos llenen los espacios Recapitule cuando la función no es derivable

Page 120: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

LÍMITES, CONTINUIDAD Y DERIVADAS

2006-II RAZONES DE CAMBIO, LA DERIVADA Y SU FUNCIÓN PL 6-11

7. ejercicio final El momento final del problema transversal fue enunciado en la lección anterior, con el fin de que investigaran y desarrollaran una posible solución. En este momento se deben hacer las presentaciones finales para cumplir nuestro objetivo de desempeño, refiriéndonos a las conclusiones en los dos momentos de nuestro problema transversal, por parte de cada uno de los equipos de trabajo.

8. Resumen Enfatice los conceptos claves de la lección:

Recta tangente

Razones de cambio (velocidad)

Definición de derivada

La función derivada Recuerde que la matemática se aprende haciendo ejercicios por su cuenta, que solo ver soluciones no hace que aprendan, deje algunos ejercicios que les pellizquen la curiosidad. Por último revise los objetivos planteados para esta lección y verifique su cumplimiento, este atento en el ejercicio final que presenta el mayor de los retos y hace parte fundamental de esta metodología de enseñanza.

Deje suficiente tiempo para la investigación y realice observaciones objetivas Pregunte y vea la claridad de los conceptos Comente todo el trabajo realizado a través del curso y apoye a sus estudiantes sobre el buen trabajo que hicieron recuerde MOTIVACION

Page 121: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

118

CONCLUSIONES

o Estos métodos a pesar que nacen en las ciencias de la salud, pueden

ser llevados al ambiente de la enseñanza-aprendizaje de otras

disciplinas, en particular de las matemáticas para grupos no

numerosos, permitiendo un equilibrio entre el esfuerzo del profesor y

del estudiante, de tal manera que se obtengan las características

deseables en una clase de matemáticas.

o Dentro del curso de Cálculo Diferencial, los temas de límites,

continuidad y derivadas, fueron desarrollados bajo el modelo

propuesto mostrando que es posible el diseño de cursos de

matemáticas siguiendo paralelamente el ABP y el MIE.

o La aplicación de los métodos Aprendizaje Basado en Problemas y el

Método Interactivo de Enseñanza a la enseñanza-aprendizaje de las

matemáticas es más efectiva si se desarrollan todas las materias del

ciclo básico de matemáticas con este método. Esto debido a que un

problema puede contener elementos cuyo análisis requiera de la

mirada que proporcionan otras materias.

Page 122: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

119

BIBLOGRAFIA

o Beltrán, Juan Carlos. Cálculo 21.

http://usuarios.lycos.es/juanbeltran/index.htm

o Carretero, Mario ¿Qué es el constructivismo? Desarrollo cognitivo y

aprendizaje” en: Constructivismo y educación

Ed. Progreso. México, 1997. pp. 39-71

o Centro Virtual Cervantes. Una comparación del campus virtual de

British Open University y el campus virtual de Florida State University:

constructivismo vs. Conductismo.

http://cvc.cervantes.es/obref/formacion_virtual/campus_virtual/nunez.ht

m.

o Cuneo, Carl. Problem-Based Learning (PBL). Septiembre 18 de 1997.

McMaster University, Hamilton, Ontario, Canada.

http://socserv2.mcmaster.ca/soc/courses/soc4jj3/pbl/index.htm

o De Guzmán, Miguel. MATEMÁTICA. Enseñanza de las Ciencias y la

Matemática en www.oei.org.co/oeivirt/edumat.htm.

o De la Paz Ramos, Guillermo. La enseñanza de las Matemáticas. Lic.

en Comunicación Educativa La Piedad, Mich. México.

o Del Río Lugo, Norma. Vygotski y la educación. Bordando sobre la

Zona de Desarrollo Próximo. Revista EDUCAR. Abril-junio de 1999.

o Donati, Gabriela. Guía para armar el plan de clases. Pontificia

Universidad Católica Argentina - Facultad de Derecho y Ciencias

Sociales del Rosario. Mayo de 2004.

http://www.ucaderecho.org/web/MATERIAL/Guia_Plan_de_Clases.doc

o Grugnetti, Lucia y Jaquet, François. La competencia matemática como

experiencia en resolución de problemas y educación en las

Page 123: Matemático UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Enero 2007

120

matemáticas. Journal of Matematical Behavior 24 (2005) 373-384.

ELSEVIER. www.elsevier.com/locate/jmathb.

o Larson, Hostetler y Edwards. Cálculo y geometría analítica 6ª Edición.

Volumen 1. Editorial Mc. Graw Hill

o McMaster University, Hamilton, Ontario, Canada. Problem-based

Learning, especially in the context of large classes.

http://www.chemeng.mcmaster.ca/pbl/pbl.htm

o Método de enseñanza-aprendizaje de la Universidad de los Andes,

Departamento de matemáticas, 2003. En

http://pentagono.uniandes.edu.co/~jarteaga/proyectos/coordinacion-

academica2/archivos/metodo-ea-uniandes.pdf

o Microsoft Corporation 1993-2002. La importancia del desarrollo

cognoscitivo en el proceso educativo. Biblioteca de Consulta Microsoft

Encarta, 2003.

o Montoya, Juny. Diseño curricular y enseñanza del derecho.

o Montoya, Juny. Diseño curricular y enseñanza del derecho. 2005

o Montoya, Juny. PBL – ABP - Descripción general.

o Navarro, Rubén Edel. El concepto de enseñanza aprendizaje.

REDcientífica.http://www.redcientifica.com/doc/doc200402170600.html

o Stewart, James. Calculus, Early Trascendentals. 5ª.ED. internacional

Thomson, 2003.

o USAID-OFDA Material de Referencia CPI, versión 2004,

o Woods, Donald R. Problem-based Learning: How to Gain the Most

from PBL. Mc Master University. ISBN 0-9698725-0-X. 2ª Edition,

1997.