Relaciones entre el proceso de configuración de una actividad en tanto que una labor conjunta y la evolución en las formas de pensar algebraicamente sobre generalización de patrones con estudiantes de grado quinto de primaria (9-11 años)

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Universidad Distrital Francisco José de Caldas

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Resumen

This doctoral thesis stems from a series of needs that have been recognized from my role as a classroom teacher, in which we identify that students arrive in class with particular interests, tastes, needs, and motivations that are often opposed to the approaches established by the educational institution, ideas that are not even in line with what I, as a teacher, would like to teach my students in relation to mathematics, life, and the world. In particular, about the teaching of school algebra, we identified that it has focused on the manipulation of symbolic expressions and the solution of fictitious problems (Valenzuela & Gutiérrez, 2018); However, it should be noted that algebraic thinking is not the manipulation of alphanumeric signs, but rather thinking in certain distinctive ways (Radford, 2008b) in which indeterminate quantities are recognized, idiosyncratic ways of representing and operating with those quantities, and above all, the way of approaching these indeterminate quantities analytically (Radford, 2018b). The emergence of algebraic thinking and how it is understood has been the subject of recent observation and study. Some authors, such as Kaput (2008), Radford (2018d), Pincheira and Alsina (2021b), and Vergel (2016b) suggest that elementary school students can perform algebraic generalization processes in which they establish rules that lead them to indicate both the concrete and the abstract in numerical and figural situations without the need to resort to the use of alphanumeric signs. In fact, one of the difficulties students have in performing algebraic generalizations is subject to the transition from the concrete perceptual to the non-existent in perception (Radford, 2013a), which requires an awareness of the spatial structure of sequences, as well as the recognition of at least one commonality, which implies a mobilization of semiotic resources (Vergel, 2015b). Considering the approaches of Vergel (2016c, p. 25), it is noted that “there is a gap between students' ability to recognize and verbally express a certain degree of generality and their ability to use algebraic notation with ease.” Therefore, it is appropriate to determine the semiotic-cultural practices present in mathematical activity that allow us to observe how mathematical ideas emerge that are expressed to characterize a commonality. We rely on the multimodal theoretical conception of human thought, under which the inclusion of the body in the act of knowing is considered important (Vergel, 2015a) to analyze the way mathematics is done. We also recognize that learning involves elements other than knowledge, such as the formation of subjects, classroom relationships, ethics, and the development of critical positions, among others. In this regard, Radford (2021a, p. 45) points out that "[...] learning mathematics involves emotions and affections in ways that deeply touch, affect, and shape us. Therefore, classrooms not only produce knowledge, but also subjectivities (that is, unique human beings)." Classrooms are filled with individuals who are in constant interaction, immersed in a culture of which they are a part, constantly transforming themselves and, in turn, generating culture. This leads us to recognize the need to identify how interaction occurs in the classroom and how, through joint work, social relationships are established around knowledge. Another of our observations refers to the fact that the types of interaction established in the classroom preserve traditional vertical structures, in which it is assumed that the teacher is above the student and only their voice has meaning and resonance in the classroom. Our efforts aim to promote a horizontal structure in which students feel recognized and can actively participate in class tasks and proposals, without fear of sharing their experiences, observations, and questions. This reflection shows that the type of relationship between teachers and students and among students themselves is decisive for the encounter with knowledge and for the constitution of subjects. Our perspective also calls us to be aware that learning does not only take place during class time and, therefore, there is an urgent need to seek to create a mathematics classroom with a critical perspective, with a human touch, an encounter with the world and a presence of ethics, where respect, commitment, and teamwork prevail, where there is the possibility of sharing, experimenting, and learning mathematics together. We will investigate the generalization processes and strategies used by fifth-grade students and their teacher, taking into account Objectification Theory (Radford, 2023a), strata of generality (Radford, 2010a), and the semiotic means of objectification (Radford, 2010a) through the inclusion of the body, recognizing cognitive, physical, and perceptual resources (Vergel, 2015c); as well as the impact of community ethics vectors: responsibility, commitment to collective work, and care for others (Lasprilla et al., 2021; Radford, 2023). Recognizing that there is a distinction between Activity and Joint Labor that is determined by the presence or absence of community ethics (Lasprilla, 2021b), we hope to analyze the relationships between the process of configuring an activity as joint labor and the evolution of algebraic thinking in fifth-grade students (9-11 years old) at Colegio Isabel II (Bogotá, Colombia) when performing tasks related to pattern generalization, in which the production of algebraic knowledge is linked to the establishment of non-alienating forms of human collaboration that demonstrate community ethics. We will identify both the emergence and evolution of algebraic thinking (Radford, 2008b, 2021f, 2022c; Vergel, 2015c; Vergel & Rojas, 2018) and the constitution of subjectivities (Leóntiev, 1984; Radford, 2017c; Radford & Lasprilla, 2020; Vergel, 2024) through a multimodal approach involving perception, gestures, mathematical symbols, and natural language. Qualitative data are collected to analyze activity, collective consciousness, classroom organization, community ethics, teacher management, algebraic thinking, attunement, and social relationships. From the cultural semiotics proposed by Objectification Theory (Radford, 2023a), we recognize that the most significant contributions of this work are related to building evidence that allows us to reflect on the materialization of the activity that is taking shape as joint labor between teachers and students as they perform different tasks to promote the emergence and evolution of algebraic thinking. presenting an idea of a reimagined mathematics classroom in which emancipatory practice (Radford, 2021e) prevails, enabling encounters with knowledge and beings, as well as recognizing that as community ethics take shape, more sophisticated ways of doing and thinking will emerge. The expected results allow us to reflect on non-alienating forms of human collaboration, as a characteristic of joint labor, which are based on the vectors of community ethics: commitment to joint labor, care for others, and responsibility (Radford, 2017d, 2020c); and on ways of producing knowledge related to the development of algebraic thinking and the strata of generality: factual, contextual, and symbolic (Radford, 2010b). Similarly, it allows us to reflect on new ways of perceiving the mathematics classroom in search of emancipatory practices. The work is divided into six chapters. Chapter 1 presents the state of the art, emphasizing activity and algebraic thinking. Chapter 2 outlines the research problem based on what has been discussed previously. Chapter 3 provides a theoretical description based on the principles of Objectification Theory, and we describe elements related to activity such as Joint Labor, community ethics, algebraic thinking, and multimodal analysis. Chapter 4 describes the research configuration based on the tasks designed and the methodological elements for data collection. Chapter 5 discusses the research results based on the constitution of the data and its analysis. Finally, Chapter 6 is devoted to the generation of theory, where the propositional nature of theoretical construction that underpins this study is articulated with solidity and coherence. Through the elements of reflection and the recommendations presented, the academic community is invited to look beyond traditional forms of teaching and analysis, exploring the possibilities that emerge when the activity is constituted as joint labor. This chapter not only culminates the research journey, but also opens horizons for new questions, dialogues, and practices that promote a more meaningful, critical, and collaborative mathematics education.

Descripción

Este trabajo doctoral parte de una serie de necesidades que han sido reconocidas desde el papel como docente de aula en el que identificamos que a las clases llegan estudiantes con intereses, gustos, necesidades y motivaciones particulares que en muchas ocasiones distan diametralmente de los planteamientos que establece la institución educativa, ideas que incluso no son acordes con lo que como profesora quisiera enseñar a mis estudiantes en relación con las matemáticas, la vida y el mundo. En particular, en lo que refiere a la enseñanza del álgebra escolar identificamos que esta se ha centrado en la manipulación de expresiones simbólicas y solución de problemas ficticios (Valenzuela & Gutiérrez, 2018); sin embargo, es preciso señalar que el pensamiento algebraico no es la manipulación de signos alfanuméricos, sino pensar de ciertas maneras distintivas (Radford, 2008b) en las que se reconocen las cantidades indeterminadas, los modos idiosincráticos de representar y operar con esas cantidades y sobre todo la manera de abordar estas cantidades indeterminadas de forma analítica (Radford, 2018b). La emergencia del pensamiento algebraico y su forma de comprenderlo ha estado en observación y estudio reciente. Algunos autores como Kaput (2008), Radford (2018d), Pincheira y Alsina (2021b) y Vergel (2016b) sugieren que los estudiantes de primaria pueden realizar procesos algebraicos de generalización en los que establecen reglas que los lleven a indicar tanto lo concreto como lo abstracto en situaciones numéricas y figurales sin la necesidad de recurrir al uso de signos alfanuméricos. De hecho, una de las dificultades que tienen los estudiantes al realizar generalizaciones algebraicas está sujeta a la transición entre lo concreto perceptivo a lo no existente en la percepción (Radford, 2013a), lo cual requiere una toma de conciencia de la estructura espacial de secuencias, así como el reconocimiento de al menos una comunalidad, la cual implica una movilización de recursos semióticos (Vergel, 2015b). Considerando los planteamientos de Vergel (2016c, p. 25), se señala que “hay un desfase entre la habilidad de los estudiantes para reconocer y expresar verbalmente un cierto grado de generalidad y la habilidad para emplear la notación algebraica con facilidad”, por tanto, es oportuno determinar prácticas semiótico-culturales presentes en la actividad matemática que nos permitan observar cómo emergen ideas matemáticas que son expresadas para caracterizar una comunalidad. Nos apoyamos en la concepción teórica multimodal del pensamiento humano, bajo la cual se considera que es importante la inclusión del cuerpo en el acto de conocer (Vergel, 2015a) para analizar la manera de hacer matemáticas. Reconocemos también que, en el aprendizaje están inmersos elementos diferentes al saber, por ejemplo, la formación de sujetos, las relaciones en el aula, la ética, la constitución de posturas críticas, entre otros. Al respecto, Radford (2021a, p. 45) señala que “[…] el aprendizaje de las matemáticas implica emociones y afectos de manera que nos tocan, afectan y moldean profundamente. Por ello, las aulas no solo producen conocimientos, sino también subjetividades (es decir, seres humanos únicos)”. En las aulas están presentes unos sujetos que se encuentran en constante interacción, inmersos en una cultura de la cual son parte, transformándose constantemente a ellos mismos y a su vez generando cultura. Lo que nos lleva a reconocer la necesidad de identificar la manera como se da la interacción en el aula y cómo a través de un trabajo conjunto se llega al establecimiento de relaciones sociales en torno a un saber. Otra de nuestras observaciones refiere a que los tipos de interacción que se establecen en el aula conservan estructuras tradicionales de mirada vertical, en la que se asume que el profesor está por encima del estudiante y solo su voz es la que tiene sentido y eco en el aula; nuestros esfuerzos pretenden propiciar una estructura horizontal, en la que los estudiantes se sientan reconocidos y puedan participar activamente de las tareas y propuestas de clase, en las que no sientan temor por compartir sus experiencias, observaciones y preguntas. Una reflexión que refleja que el tipo de relación entre profesores-estudiantes y estudiantes-estudiantes es determinante para el encuentro con el saber y para la constitución de sujetos. Nuestra mirada nos llama también a ser conscientes de que los aprendizajes no son solo para los momentos de la clase y, por tanto, la urgencia por la búsqueda de posibilitar un aula de matemáticas con perspectiva crítica, con sentido humano, de encuentro con el mundo y con presencia de la ética, donde prime el respeto, el compromiso y el trabajo en equipo, donde haya posibilidad de compartir, experimentar y aprender matemáticas juntos. Indagaremos acerca de procesos y estrategias de generalización utilizadas por estudiantes de grado quinto y la profesora, teniendo en cuenta desde la Teoría de la Objetivación (Radford, 2023a), los estratos de generalidad (Radford, 2010a), así como los medios semióticos de objetivación (Radford, 2010a) a través de la inclusión del cuerpo, reconociendo recursos cognitivos, físicos y perceptuales (Vergel, 2015c); así como la incidencia de los vectores de la ética comunitaria: responsabilidad, compromiso con el trabajo colectivo y cuidado del otro (Lasprilla et al., 2021; Radford, 2023). Reconociendo que existe una distinción entre Actividad y Labor Conjunta que está dada por la presencia o no de la ética comunitaria (Lasprilla, 2021b) se espera analizar relaciones existentes entre el proceso de configuración de una actividad en tanto que labor conjunta y la evolución del pensamiento algebraico de estudiantes de grado quinto de primaria (9-11 años), del Colegio Isabel II (Bogotá, Colombia) al realizar tareas relacionadas con generalización de patrones, en las que se vincula la producción de saberes algebraicos y el establecimiento de formas de colaboración humana no alienantes que den muestra de una ética comunitaria. Identificaremos tanto la emergencia y evolución del pensamiento algebraico (Radford, 2008b, 2021f, 2022c; Vergel, 2015c; Vergel & Rojas, 2018) como la constitución de subjetividades (Leóntiev, 1984; Radford, 2017c; Radford & Lasprilla, 2020; Vergel, 2024) por medio de un enfoque multimodal en el que intervienen la percepción, los gestos, los símbolos matemáticos y el lenguaje natural, se recopilan datos cualitativos para analizar la actividad, la conciencia colectiva, la organización del aula de clase, la ética comunitaria, la gestión docente, el pensamiento algebraico, la sintonía y las relaciones sociales. Desde la semiótica cultural que propone la Teoría de la Objetivación (Radford, 2023a), reconocemos que los aportes más significativos de este trabajo se encuentran relacionados con construir evidencias que permitan reflexionar en torno a la materialización de la actividad que se va configurando como labor conjunta entre profesores y estudiantes a medida que se realizan diferentes tareas para promover la emergencia y evolución del pensamiento algebraico; presentando una idea de aula de matemáticas reimaginada en la que prima una práctica emancipadora (Radford, 2021e) donde se posibilitan los encuentros con los saberes y los seres; así como reconocer que a medida que se va conformando la ética comunitaria aparecerán formas más sofisticadas de hacer y pensar. Los resultados esperados permiten reflexionar sobre las formas de colaboración humana no alienantes, como característica de la labor conjunta, que están basadas en los vectores de la ética comunitaria: compromiso en el trabajo conjunto, cuidado del otro y responsabilidad (Radford, 2017d, 2020c); y sobre las formas de producción de saberes relacionados con el desarrollo del pensamiento algebraico y los estratos de generalidad: factual, contextual y simbólico (Radford, 2010b). De igual manera, reflexionar acerca de nuevas formas de percibir el aula de matemáticas en búsqueda de prácticas emancipadoras. El trabajo se divide en seis capítulos. El Capítulo 1 presenta el estado del arte haciendo énfasis en la actividad y el pensamiento algebraico. El Capítulo 2 recoge el planteamiento del problema de investigación a partir de lo discutido previamente. En el Capítulo 3 se realiza una descripción teórica desde los principios de la Teoría de la Objetivación, y en particular describimos elementos relacionados con la actividad como Labor Conjunta, la ética comunitaria, el pensamiento algebraico y el análisis multimodal. En el Capítulo 4 se describe la configuración de la investigación a partir de las tareas diseñadas y los elementos metodológicos para la recolección de datos. El Capítulo 5 discute los resultados de la investigación a partir de la constitución de los datos y su análisis. Finalmente, el Capítulo 6 se dedica a la generación de teoría, donde se articula con solidez y coherencia el carácter propositivo de la construcción teórica que sustenta este estudio. A través de los elementos de reflexión y las recomendaciones presentadas, se invita a la comunidad académica a mirar más allá de las formas tradicionales de enseñanza y análisis, explorando las posibilidades que emergen cuando la actividad se constituye como Labor Conjunta. Este capítulo no solo culmina el recorrido investigativo, sino que abre horizontes para nuevas preguntas, diálogos y prácticas que impulsen una educación matemática más significativa, crítica y colaborativa.

Palabras clave

Teoría de la objetivación, Álgebra temprana, Labor conjunta, Ética comunitaria, Generalización de patrones

Materias

Doctorado Interinstitucional en Educación con Énfasis en Educación en Matemática -- Tesis y disertaciones académicas , Matemáticas -- Estudio y enseñanza , Álgebra , Aprendizaje

Citación