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Peça de conexão 
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matemática na Formação de Professores. Campinas: Autores Associados, p. 77-92, 
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Origami poliedros monografia

  1. 1. ORIGAMI MODULAR NA CONSTRUÇÃO DE POLIEDROS PARA O ENSINO DE GEOMETRIA Neirelise Buske, Mestranda, UNESP – Rio Claro (neirelise@yahoo.com.br) Prof. Dr. Claudemir Murari, UNESP – Rio Claro (murari@vivax.com) Programa de Pós-Graduação em Educação Matemática Introdução O presente trabalho faz parte de um estudo mais amplo, realizado para elaboração de uma dissertação de mestrado, que tem como título “Uma contribuição para o ensino de Geometria utilizando origami e caleidoscópio”, na qual desenvolvemos uma seqüência didática, seguindo a metodologia de ensino resolução de problemas, fazendo uso do origami e do caleidoscópio, visando oferecer a oportunidade de aprendizado de alguns conceitos importantes, relacionados à Geometria. Essa seqüência foi aplicada a alunos do segundo semestre do curso de Licenciatura em Matemática, de uma Universidade do interior do Rio Grande do Sul, durante os meses de agosto e setembro do ano de 2006. O trabalho aqui apresentado restringiu-se ao origami modular e a sua utilização na construção de poliedros, assim como algumas sugestões de conteúdos matemáticos que podem ser explorados com esse material no ensino de Geometria. A busca por novos materiais Ao iniciar as pesquisas sobre dobradura (ou origami), foi possível perceber que esse seria um recurso muito útil no ensino de Matemática, pois se caracteriza por utilizar materiais de baixo custo, que resultam na apresentação de formas e cores que despertam interesse devido à sua beleza. Além disso, o resultado final da construção de uma dobradura é um material manipulável, que permite ao aluno manusear o objeto em estudo, para analisar suas propriedades e características. Em busca, na literatura, de um embasamento teórico para justificar a relevância do estudo de novos recursos no ensino da Geometria, vimos ressaltadas a importância e a
  2. 2. 2 contribuição dessa área do saber no desenvolvimento do pensamento lógico e na compreensão do ambiente em que o aluno vive. Lorenzato (1995) afirma ser importante a presença da Geometria em nossas escolas, por auxiliar as pessoas na compreensão e solução de questões de outras áreas do conhecimento, bem como na resolução de problemas do cotidiano. Em um passado mais recente, ainda relativamente à situação do ensino da Geometria, encontramos o trabalho de Gazire (2000), no qual são apresentados alguns fatores que influenciam negativamente esse ensino: a dificuldade que os professores têm de romper com os procedimentos tradicionais da aula expositiva; a falta de informações sobre as várias perspectivas de cada conteúdo das Geometrias, que geram dificuldade de encontrar alternativas para a mudança de seu ensino; o uso inadequado dos materiais concretos, entre outros. Em relação a esse último fator, acrescentem-se, ainda, as preocupações de Pais (1996), Nacarato (2005) e Passos (2006) que ressaltam os aspectos positivos e negativos do uso de materiais manipuláveis para o ensino, trazendo reflexões sobre a importância da utilização desses materiais e alertando que os mesmos, por si só, não são capazes de promover a aprendizagem. Foi pensando em se contrapor, e ao mesmo tempo auxiliar, aos professores que têm a concepção de que o objetivo de se usar materiais manipulativos em sala de aula é apenas o de conquistar os alunos, é que desenvolvemos toda nossa pesquisa. Assim, em nosso trabalho de dissertação, além de mostrar a elaboração do material necessário e propor situações-problema para seu uso, apresentamos um embasamento teórico matemático que o justifica, ressaltando que todo o trabalho com o origami está fundamentado em uma Geometria do Origami1. Algumas pesquisas já realizadas, sobre a utilização do origami na Educação Matemática, revelam a tendência de esse recurso facilitar a visualização e entendimento dos objetos geométricos. No Brasil, há pouca literatura envolvendo poliedros e o origami. A maioria das publicações é feita no exterior e não está disponível em livrarias brasileiras. Podemos encontrar muitas referências em sites da internet pertencentes a associações de origamistas, principalmente da Espanha e Itália, além de encontrar subsídios nos sites pessoais dos autores de livros e teses sobre o origami. A falta de publicações em português também é um fator que justifica a importância de nossa investigação. 1 Trabalho desenvolvido pelo matemático Humiaki Huzita (MATTOS, 2001)
  3. 3. 3 Os nossos conhecimentos referentes ao origami foram aprofundados, nomeadamente, com base nas obras de autores como Imenes (1988), Franco (1999), Mattos (2001) e Kasahara (2005), nas quais encontramos subsídios para realizar todas as construções, assim como o embasamento matemático necessário para justificar tais construções. Considerando que neste artigo iremos focar apenas parte de nossa pesquisa, a seguir trataremos da construção de poliedros com o origami modular, trazendo sugestões de como utilizá-lo em sala de aula, além de apresentar alguns conteúdos que podem ser estudados com o seu uso. O origami modular Origami é uma arte, tradicionalmente japonesa, que se caracteriza por confeccionar figuras fazendo dobras no papel. A construção de um origami, na sua forma mais habitual, não envolve o uso de cortes nem colagem, partindo, na maioria das vezes, de um pedaço de papel quadrado com uma de suas faces colorida. O resultado final depende do corte do papel utilizado e da confecção de dobras perfeitas, exigindo paciência e concentração do executor ao seguir os passos indicados para cada figura. O origami distingue-se pela quantia de peças de papel utilizadas em sua confecção. O tradicional utiliza apenas uma peça de papel, e o modular se baseia na construção de módulos ou unidades (quase sempre iguais), formando figuras ao serem encaixados. É nos poliedros que se tem a principal fonte de inspiração do origami modular. Construção dos poliedros com origami modular Aqui apresentamos os diagramas para a construção de alguns dos módulos (origami modular) que, ligados uns aos outros, dão forma aos poliedros. Os diagramas foram retirados de livros de origami (os quais fazemos referência em cada construção), e por nós adaptados, a fim de facilitar o entendimento. Proporções dos quadrados utilizados na confecção dos módulos Para se obter módulos poligonais de lados congruentes, que se encaixem uns aos outros, é necessário, em sua construção, o uso de diferentes tamanhos de papéis. Quanto mais ângulos a figura tiver, maior deverá ser o tamanho do quadrado de papel utilizado.
  4. 4. Os passos para obtenção dos tamanhos dos quadrados empregados na confecção de cada módulo seguem a seqüência da construção do retângulo áureo, e são encontrados em Kasahara (2005, p.222-223). Sugerimos aqui alguns valores para os lados dos quadrados. Eles são aproximações e podem ser substituídos desde que se mantenham as proporções indicadas. Essas proporções são válidas somente para os módulos descritos neste trabalho. Assim, para a construção dos módulos, pode-se partir de quadrados com lados medindo: Módulo decagonal = 20 cm Módulo octogonal = 15 cm Módulo hexagonal = 12 cm Módulo pentagonal = 10 cm Módulo quadrangular = 6 cm Módulo triangular = 6 cm Peça de conexão = 3 cm Módulo decagonal = 30 cm Módulo octogonal = 22,5 cm Módulo hexagonal = 18 cm Módulo pentagonal = 15 cm Módulo quadrangular = 9 cm Módulo triangular = 9 cm Peça de conexão = 4,5 cm Construção dos módulos 4 proporção áurea tamanho do quadrado para construção do módulo decagonal módulo octogonal módulo hexagonal módulo pentagonal módulo triangular e quadrangular peça de conexão OU
  5. 5. Parte-se de um papel colorido, cortado em forma de um quadrado, que após ser dobrado de acordo com os passos indicados para cada tipo de módulo (triangular, quadrangular, pentagonal...), resultará em um polígono com bolsos de encaixe. Para unir um módulo a outro é necessário construir peças de conexão. Estas, são abas que, ao serem introduzidas nos bolsos, fazem a união dos módulos. Com a interligação dos módulos constroem-se os sólidos. Abaixo, como exemplos, mostramos a construção de alguns módulos: Módulo triangular (triângulo eqüilátero) Módulo quadrangular (quadrado) 5
  6. 6. Módulo pentagonal (pentágono regular) Seguindo os passos 1 a 10 encontramos o pentágono. A partir deste pentágono construímos o módulo pentagonal. 6
  7. 7. Peça de conexão Esta peça serve para unir um módulo ao outro, pois a construção do origami não pode envolver o uso de cola. A área do quadrado usado na construção desta peça 1 da área do papel utilizado para construir corresponde a 4 as faces do módulo triangular. 7
  8. 8. 1. Dobrar o papel em quatro partes e desdobrar. 8 2. Dobrar as pontas até o centro do papel. Peça pronta para o encaixe. Sugestão: para haver uma maior estabilidade nas construções pode-se colocar um pedaço de fita adesiva na peça de conexão, antes de introduzi-la no módulo. encaixe face Fazendo a união das peças encontramos os poliedros de Platão e os poliedros de conexão Arquimedes, cujo estudo incorpora conceitos de simetria e isometria. Seqüência para o encaixe dos módulos (construção do tetraedro) Passo 1 – Separar quatro módulos triangulares e seis peças de conexão. (fig. 1) Passo 2 - Unir os módulos triangulares introduzindo a peça de conexão nos bolsos de encaixe. (fig. 2) Passo 3 – Com todos os módulos ligados pelas peças de conexão, deixar 3 peças de conexão nas extremidades (triângulos vermelhos nos extremos) que servem como abas para fechar o poliedro. (fig. 3) Passo 4 - Tetraedro pronto. (fig. 4) Para os demais poliedros segue-se a mesma seqüência de encaixe dos módulos. No entanto, é necessário observar a quantia e tipos de polígonos que devem compor cada vértice.
  9. 9. Exemplos de poliedros construídos com origami modular 9 Possibilidades de utilização do material A utilização do origami em sala de aula auxilia no desenvolvimento da leitura e interpretação de diagramas, proporciona o uso de termos geométricos em um contexto, além de permitir a exploração de padrões geométricos. Com a confecção dos poliedros podem-se estudar os elementos que os compõem (face, aresta e vértice), observar as diferenças entre os tipos regulares e semi-regulares e entender a razão da existência de apenas cinco sólidos regulares (poliedros de Platão). Ainda é possível estudar eixos e planos de simetria, fórmula de Euler, áreas e volumes, planificação e vistas (ao empilharem-se vários cubos podemos pedir que os alunos desenhem a edificação de diferentes ângulos). É importante salientar que todo o trabalho com origami modular deve ser realizado em grupo, para que a produção dos módulos não se torne cansativa. Além disso, as atividades em grupo trabalham nos alunos o senso de solidariedade. Produzindo as peças juntos, com grupos formados por 5 ou 6 componentes, é possível fazer a construção de todos os poliedros regulares em mais ou menos 5 horas/aula.
  10. 10. 10 Além da construção de poliedros, é possível, também, utilizar os módulos para a visualização de poliedros em caleidoscópio generalizado. Esse caleidoscópio é formado por um conjunto de três espelhos, que representam uma pirâmide triangular (aberta na base), constituindo um triedro de espelhos em que todas as imagens de um ponto pertencem a uma esfera, cujo centro é o ponto de intersecção dos planos dos três espelhos e são utilizados para visualização de pavimentações esféricas e, também, de poliedros. Em Murari (2004) e Buske e Murari (2005) e (2006) encontram-se detalhes da construção dos caleidoscópios generalizados. Exemplificamos esta utilização colocando peças dos módulos quadrangulares e triangulares nos caleidoscópios. Visualizamos, respectivamente, o cubo (fig. 11) e o octaedro (fig. 12). Considerações Mediante observações extraídas das atividades já realizadas no desenvolvimento de nossa pesquisa, notamos que o trabalho com origami deve ser iniciado partindo-se de dobras mais simples No presente caso, iniciaríamos com a construção de polígonos, para depois introduzir o origami modular. Assim, o executor estaria mais familiarizado com os diagramas e dobras, sentindo-se mais seguro para realizar as construções que incluem mais elementos. A estética dos primeiros modelos nem sempre é boa, mas à medida que se vai repetindo o mesmo procedimento, o trabalho adquire melhor qualidade e os alunos sentem-se orgulhosos em exibir suas construções. Dentro do estudo de conceitos matemáticos com o origami notamos que um dos momentos em que os alunos demonstram maior facilidade de compreensão é quando tratamos da noção de eixo de simetria rotacional dos poliedros. Destaca-se tanto a
  11. 11. 11 atenção quanto o interesse deles, que alguns estudantes chegam a generalizar uma maneira de encontrar esses eixos. Inicialmente, eles imaginaram eixos que se cruzavam por uma de suas faces e, também, pela face oposta a essa. Depois, contaram quantas faces tinha o sólido e dividiram este valor pela metade. Os outros eixos de simetria foram encontrados ligando-se as arestas opostas do poliedro; então, dividiram o número de arestas pela metade. O mesmo procedimento foi feito com os vértices. O total de eixos de simetria foi encontrado fazendo-se a soma desses valores. Exemplo: CUBO 6 faces – 3 eixos passando, cada um, pelo centro de duas faces opostas. (fig.13) 12 arestas – 6 eixos passando, cada um, pelo centro de duas arestas opostas. (fig.14) 8 vértices – 4 eixos passando, cada um, por dois vértices opostos. (fig.15) Com relação aos planos de simetria dos poliedros, os alunos sentiram alguma dificuldade, não conseguindo estabelecer relações que pudessem ajudá-los nesse cálculo. Foi necessário riscar nos sólidos os locais por onde passava cada plano, o que foi uma tarefa demorada, cansativa e difícil de ser executada em poliedros com muitas faces, fato esse que os desestimulou a encontrarem, por exemplo, os planos de simetria do dodecaedro e icosaedro. Percebemos, assim, que o material desenvolvido não foi muito eficaz para o aprendizado deste conceito. Entretanto, mesmo diante de algumas dificuldades, e do caráter trabalhoso de se construírem os sólidos com origami, os alunos demonstraram muito interesse em trabalhar com os poliedros dessa maneira diferente, ficando, muitas vezes, surpresos (eles mesmos!) com a sua capacidade de concentração e paciência para realizar tal tarefa, pois no início do trabalho não se sentiam capazes de fazê-lo. Finalmente, apesar das limitações, reputamos por válido nosso trabalho se considerarmos que nossa intenção foi a de apresentar conceitos geométricos de uma maneira diferente da tradicional, oferecendo aos professores interessados em transformar a sua prática instrumentos de baixo custo e fácil execução, e aos alunos,
  12. 12. 12 materiais que podem ser manipulados e que geram bonitos visuais, razão pela qual despertam o interesse e prendem a atenção dos estudantes. Referências Bibliográficas BUSKE, N. e MURARI, C. Atividades para o ensino de Geometria utilizando origami e caleidoscópio. In: VIII Encontro Paulista de Educação Matemática - VIII EPEM, São Paulo, 2006. Anais do VIII EPEM, 2006, p.01–10. ___. Dobraduras para visualização do cubo em caleidoscópios, In: III Congresso Internacional de Ensino da Matemática, 2005, Canoas - RS. Anais do III Congresso Internacional de Ensino da Matemática, 2005, p. 01-09. FRANCO, B. Unfolding Mathematics with Unit Origami. Emerville, CA: Key Curriculum Press, 1999. GAZIRE, E. S. O não Resgate das Geometrias. Tese (Doutorado em Educação). Faculdade de Educação da Universidade Estadual de Campinas, Campinas, 2000. IMENES, L. M. Vivendo a Matemática: Geometria das dobraduras. São Paulo: Scipione, 1988. KASAHARA, K. Saishin-Origami no Subete. Tokyo : Nippon Bungeisha, 1997. ___. Origami Omnibus: Paper folding for everybody. 20. ed. Tokyo, New York: Japan Publications, 2005. LORENZATO, S. Por que não ensinar geometria? A Educação Matemática em Revista – Geometria. Blumenau, n. 4, p. 03-13, set. 1995. MATTOS, F. R. P. Números Construtíveis por Dobraduras ou Reflexões. 290 f. Dissertação (Mestrado em Matemática Aplicada) Instituto de Matemática Aplicada da Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2001. MURARI, C. A tesselação (5,6,6) – a bola de futebol visualizada em caleidoscópio generalizado. In: VIII Encontro Nacional de Educação Matemática - ENEM, 2004, Recife (PE): SBEM, p. 01-09. NACARATO, A. M. Eu trabalho primeiro no concreto. Revista de Educação Matemática, ano 9, n. 9-10, 2005. PAIS, L. C. Intuição, experiência e teoria geométrica. Revista Zetetiké, v.4, n. 6, p. 65- 74, jul/dez, 1996. PASSOS, C. L. B. Materiais Manipuláveis como Recursos Didáticos na Formação de Professores de Matemática. In: LORENZATO, S. (org.). O Laboratório de Ensino de
  13. 13. 13 matemática na Formação de Professores. Campinas: Autores Associados, p. 77-92, 2006.

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