La enseñanza de la multiplicación aritmética:
una barrera epistemológica
José Antonio Fernández Bravo *
La composition multiplicative des nombres se constitue
sur le plan opératoire en même temps que celle des
classes (ensemble d'unités). II n'y a pas un stade de la
multiplication arithmétique; sitôt découvert,
ce pouvoir se généralise immédiatement.
J. Piaget1
SÍNTESIS: El aprendizaje de la matemática
en educación primaria necesita incorporar un significado
que dote de fundamento epistemológico el conocimiento adquirido.
Cuando buscamos ese significado para un concepto matemático
corremos el riesgo de desnaturalizar los principios científicos
que dan sentido al concepto, en este caso, en la estructura matemática.
Al expresar, en los procedimientos didácticos, la multiplicación
aritmética como suma de sumandos iguales, arriesgamos la
comprensión del concepto en su auténtica ortodoxia.
En este artículo se dan razones que se apoyan fundamentalmente
en errores cometidos por los escolares. Para finalizar, se sugiere
un procedimiento para la intervención educativa en la enseñanza
de la multiplicación.
SÍNTESE: A aprendizagem da matemática na
educação primária necessita incorporar um
significado que dote de fundamento epistemológico o conhecimento
adquirido. Quando buscamos esse significado para um conceito matemático,
corremos o risco de desnaturalizar os princípios científicos
que dão sentido ao conceito, neste caso, na estrutura matemática.
Ao expressar, nos procedimentos didáticos, a multiplicação
aritmética como soma de parcelas iguais, arriscamos a compreensão
do conceito em sua autêntica ortodoxia. Neste artigo, apresentam-se
razões que se apóiam fundamentalmente em erros cometidos
pelos escolares. Para finalizar, sugere-se um procedimento para
a intervenção educativa no ensino da multiplicação.
ABSTRACT: Mathematics' learning in primary school needs
to incorporate meanings. Meanings that give epistemological foundations
to acquired knowledge. While looking for a meaning for a mathematical
concept, we take the chance of denaturalizing the scientific principals
that confer sense to the concept, in this case, mathematical structure.
When we express, during didactic procedures, that arithmetic
multiplication is the addition of equal addends, we jeopardize
the comprehension of the concept in its authentic orthodoxy. Reasons
given in this article are fundamentally grounded in mistakes made
by students. Finally, a procedure for educative intervention in
the teaching of multiplication is suggested.
1. INTRODUCCIÓN
No es difícil recordar alguna situación en la que
nos enseñaron algo que nosotros desconocíamos. La
acción de "retener" lo que se nos había
dicho implicaba, para nosotros, el haber "aprendido" y,
generalmente, percibíamos como verdadero ese conocimiento.
Que sea verdad que sabemos, nada dice de la verdad de ese saber.
Durante años se enseñaba en las escuelas: que la tierra
era plana, que el sol giraba alrededor de ésta, que todo
círculo quedaba dividido en dos partes iguales por un diámetro...
Supongo que, cuando el aprendizaje de estas afirmaciones fuese evaluado,
el calificar con un "bien" o un "mal", se correspondería
con la "verdad" o la "mentira", respectivamente.
La verdad no se refiere, en esta clasificación, a la verdad
del conocimiento adquirido sino a la verdad de adquirir así
ese conocimiento2.
2. UNA SERIA DIFICULTAD DIDÁCTICA
El conocimiento heredado nos dice que la multiplicación
debe ser introducida, didácticamente, como "una suma
de sumandos iguales". No obstante, una suma no es una multiplicación.
Mientras que en las situaciones sumativas sólo aparece un
conjunto (manzanas y manzanas; peras y peras; estanterías
y estanterías), en las situaciones en las que interviene
la multiplicación aparecen dos conjuntos, claramente definidos,
y una relación constante (cajas y manzanas, bollos y euros,
estanterías y libros, años y días). Les decimos
a los niños que sólo se pueden sumar "cosas iguales"
y aunque en la multiplicación aparezcan "cosas distintas"
nos empeñamos en que sea una suma o, peor aún, que
la actitud mental sea la misma en ambas situaciones3.
La mayoría del profesorado asegura que los niños
tienen dificultades con los problemas de multiplicar puesto que
no son pocos los que, en principio, los confunden con la suma y,
ante este problema: "Tengo 3 estanterías y en cada estantería
hay 5 libros, ¿cuántos libros tengo en total?",
responden: 3 + 5 = 8. El niño ha hecho problemas de sumar
pero no de multiplicar, pero si le decimos que la multiplicación
es una suma, ¿qué error ha cometido? Posteriormente,
y a fuerza de hacer problemas iguales, el niño logra intuir
la aplicación del símbolo "x", más
o menos "correctamente". Mucho se desprende esta manera
de proceder de los fundamentos de las matemáticas para la
distinción intelectual operativa, por tanto, mucho se aleja
de la posibilidad de que el alumno sea consciente de su pensamiento
relacional.
Nos encontramos con una seria dificultad didáctica respecto
a la comprensión del concepto, cuando decimos que una multiplicación
es una suma de sumandos iguales ya que, no sólo estamos diciéndole
al niño que la multiplicación es "eso",
sino que todo lo que no sea "eso", no vale como multiplicación4.
3. RAZONES DE DIFERENCIACIÓN
No podríamos hablar de construcción del conocimiento
matemático si las ideas que son "válidas"
no son válidas para siempre. Una idea D se ha descubierto
y ha surgido a partir de otra idea C, anterior a D, y ésta
se ha construido apoyándose en B, que ha surgido de la validez
de la idea A, anterior a B. Una idea es matemática si es
verdadero lo que afirma o falso lo que niega, se expresa con el
mínimo discurso y es demostrable, con independencia de espacio
y tiempo. Si 2 más 2 son 4 cuando se tienen siete años
no se puede admitir un resultado distinto a 4, por ejemplo, a los
doce años.
"Demostramos" que una multiplicación es una suma
de sumandos iguales mediante, supongamos la expresión: 5
+ 5 = 2 x 5; pero, con cierta objetividad, cualquier niño
percibe diferencias. El pri-mer miembro de la relación aparecen
dos números iguales con el símbolo "+",
en el segundo miembro aparecen dos números distintos con
el símbolo "x", luego es evidente que se diferencian,
y si hay diferencias, ¿cómo pueden ser iguales? Matemáticamente
se respeta esta relación en tanto que: 5 + 5 = 10 y 2 x 5
= 10; lo único que dice es que equivalen al mismo número,
respetándose así la relación "="
en esas expresiones.
Que el agua hierva cuando se pone al fuego y que el agua hirviendo
queme, no quiere decir que el agua sea fuego. Habrá gente
que llegue a Madrid por la Nacional II y gente que llegue a Madrid
por la Nacional VI, pero eso no significa que esas carreteras sean
iguales. Que el rayo de sol sea necesario para que una hoja esté
verde, no quiere esto decir, como afirma Sujomlinski, que se identifique
el sol con la hoja verde.
Si partiésemos, utilizando la reversibilidad de las relaciones
anteriores, por ejemplo del número ocho (8), como este número
se podría expresar como: 7 + 1, y también como: 9
- 1, se me puede respetar la relación: 7 + 1 = 9 - 1, pero
de ahí no puedo inferir que una suma sea una resta.
Es matemáticamente correcto que: 35 = 7 x 5 = 40 - 5, ¿diríamos,
entonces, que una multiplicación es una resta? Seguramente,
estamos pensando que todo esto no tiene nada que ver con la expresión,
por ejemplo: 3 + 3 + 3 + 3 = 3 x 4, ya que lo que siempre sucede
es que una multiplicación se puede hacer mediante sucesivas
sumas.
La multiplicación 36 x 99 se puede calcular:
(36 x 100) - (36 x 1); pero, ¿qué les diríamos
ahora?, ¿que una multiplicación son dos sumas y una
resta? Apoyándose en la multiplicación como suma de
sumandos iguales a ningún alumno se le ocurriría calcular
78 x 396 como: (78 x 400) - (78 x 4), una manera rápida y
mucho más matemática que seguir unas estereotipadas
indicaciones.
Si pensamos que eso de la suma de sumandos iguales sirve para que
a los niños les cueste menos entender lo que es una multiplicación5
y que, según vayan creciendo se les va cambiando lo que se
les ha dicho otorgando al cambio un rigor matemático, hay
que decir que estamos engañando su pensar lógico,
que no nos podremos apoyar en lo que saben para conducir el avance,
que su respuesta intelectual no se apoyará en el razonamiento.
Una cosa es añadir a un concepto más saber sobre él
según avance el conocimiento, y otra, muy distinta, cambiar
el saber anterior sobre el concepto para entender su significado.
Rigor es ante todo claridad, y éste se debe dar a cualquier
edad.
Pensemos en la multiplicación de un número cualquiera
por el número uno (1), en la forma "una vez". Pensemos
por ejemplo en, "una vez siete". Una vez 7 es igual a
7, y es difícil ver esta multiplicación como una suma
de sumandos iguales debido a que, para hablar de sumandos, deben
existir al menos dos. Quizás falte algo que añadir
a la definición. Digamos que se podrá expresar como
una suma de sumandos iguales, excepto cuando se multiplica por el
número 1. Mejor aún, podríamos decir que la
multiplicación de un número cualquiera por el número
1, no debe ser considerada como una multiplicación y, así,
nos seguiríamos sujetando a la ¿auténtica definición?
Supongamos que afirmo que un número es el producto de su
raíz cuadrada y que tomo esto como definición de número.
No tendría sentido, ¿qué tiene que ver eso
con el concepto número? Habría que estudiar la estructura
interna de esa operación con radicales y las propiedades
implícitas que verifican un resultado numérico, distinguiendo
la representación de los símbolos de las relaciones
entre las representaciones simbólicas.
No he conocido ningún libro que desarrolle la expresión:
7 x 3 x 2 x 2 como suma de sumandos iguales; sería verdaderamente
complicado. Si aplicamos esa expresión a una situación
real tendríamos cuatro conjuntos diferentes: 7 casas; en
cada casa 3 habitaciones; en cada habitación 2 camas; en
cada cama 2 sábanas.
Si avanzamos un poco más en el programa matemático
que se establece por currículum en los colegios, para la
etapa de educación primaria, llegaríamos a calcular
áreas y volúmenes; por ejemplo el área de un
rectángulo y valiendo eso de "largo por ancho",
por mucho que se sume una longitud jamás equivaldría
a una superficie. O, si hablásemos de volúmenes, y
valiese eso de "superficie por altura", ¿cómo
lo comprenderían a través de una suma de sumandos
iguales?: por mucho que sumemos una superficie nunca saldríamos
del plano para situarnos en el espacio.
Supongamos un prisma de 7 cm2 de base y una altura de 3 cm. Podríamos
sumar 3 veces 7 cm2 y formaríamos una superficie de 21 cm2.
Ese número 21, coincidiría con el número 21
del volumen, pero que el número coincida no quiere decir
que la suma de superficies equivalga al volumen, o decir que un
volumen es una suma de repetidas superficies, o que una superficie
es una suma de repetidas longitudes.
Pero..., supongamos que alguien nos dice, como me han llegado a
decir, que una superficie se puede sumar "hacia arriba"
consiguiendo así el volumen, ¿qué podríamos
decirle? Creo que más que decirle habría que plantearle
dos preguntas: ¿cuántos centímetros cuadrados
equivalen a un centímetro cúbico?, ¿depende,
quizás, del grosor del centímetro cuadrado?
Es imposible permitir un aprendizaje heurístico, llegando
los alumnos al saber por sus propios descubrimientos, cuando los
conceptos en los que se apoyan les llevan a confusiones por ser
éstos cambiados de curso en curso, que una cosa es contenido
y, otra, conocimiento.
4. EL LENGUAJE Y LA SIMBOLIZACIÓN
La palabra "por" que utilizamos al leer el signo "x"
no tiene para el niño ningún significado ni asociación
con la realidad. Identifica "por" con el signo "x",
pero más que asociar imágenes debe intelectualizar
una simbología. Entendiendo, que no existen símbolos
matemáticos sino una interpretación matemática
de los símbolos, es la palabra "veces" la que les
acerca a una buena intuición del signo "x". Cuando
el alumno asocie el concepto a la palabra "veces" y al
signo "x" de forma correcta y en repetidas ocasiones,
podremos indicarles que, en matemáticas, lo que nosotros
leemos por "veces" se lee: "multiplicado por"
y, para abreviar decimos, simplemente: "por".
El arduo empeño que tenemos en que el alumno escriba al
revés de como lee o, si se prefiere, en que lea al revés
de como escribe, la expresión, por ejemplo: "tres veces
cinco", que debería escribirla según el monopolio
didáctico de los libros de texto como: 5 x 3, no constituye
más que una reeducación metodológica. Nunca
me he encontrado con la expresión: a2 + a3 = a5 (dos a +
tres a = a cinco a).
Análogas consideraciones podríamos hacer sobre las
palabras "multiplicando" y "multiplicador".
¿Cuál es el multiplicando? ¿Cuál es
el multiplicador? Decimos que 5 x 4 = 4 x 5, entonces, ¿el
multiplicando puede ser multiplicador y el multiplicador multiplicando?
Pero, si el multiplicando puede ser multiplicador y el multiplicador
multiplicando, ¿cómo los distingo? ¿Es quizás
una cuestión de orden más que de concepto? Si es una
cuestión de orden no tendría relevancia su distinción
y, si es una cuestión de concepto, ¿qué sentido
matemático tiene para el niño su distinción?
Digamos, entonces: "factores", palabra admitida y que
pertenece al lenguaje objeto de la Matemática. ¿Cuánto
de amplia puede ser la epistemología? Chevallard (1992) nos
hace ver que la concepción tradicional de la epistemología
es "restringida" pues se preocupa principalmente por la
producción del saber. Sin embargo, el saber también
puede ser utilizado, enseñado y aprendido, y esto nos permite
tener una visión más amplia de la epistemología.
24 = 2 x 2 x 2 x 2
[(2 + 2) + (2 + 2)] + [(2 + 2) + (2 + 2)]
Encuentro también en los libros de texto utilizados por
nuestros alumnos, y de forma habitual, órdenes como ésta:
"Escribe en forma de producto: 17 + 17". ¿Qué
quiere decir eso? ¿Es el producto una forma de la suma? Se
ha inventado un postulado didáctico y a partir de él
se ha dado significado a otros elegidos conceptos, se han elaborado
correspondientes procedimientos y se han creado fieles ejercicios.
Y ¿qué tiene que ver la propiedad con la definición?
Digo "elegidos conceptos" porque no he encontrado en ningún
material escrito órdenes como: "Expresa como suma de
sumandos iguales "2 elevado a 4"". ¿Por qué?
Si se acepta que la multiplicación es una suma de sumandos
iguales y la potencia es una multiplicación, se podría
definir potencia a partir de multiplicación y decir que una
potencia es una "suma larga de sumandos iguales".
Podríamos definir una potencia "a elevado a n"
como una suma que tiene tantos sumandos iguales como indica el resultado
de calcular "a elevado a n-1". Nos encontraríamos
con una proposición recurrente ya que tendríamos que
definir "a elevado a n-1", (es mejor no intentarlo por
el mismo procedimiento).
Entonces, cuando alguien nos invitase a inventarnos un problema
en el que intervenga para su solución la potencia "2
elevado a 4" podríamos proceder así: "Tengo
8 bolsas y en cada bolsa 2 botones, ¿cuántos botones
tengo?" Si damos eso por válido, tendríamos que
admitir la igualdad de estas dos siguientes situaciones problemáticas:
- Tengo 3 euros y me dan 2 euros. ¿Cuántos euros
tengo en total?
- Tengo 7 euros y me gasto 2. ¿Cuántos euros me
quedan?
Pero no se puede admitir la igualdad de esas dos situaciones problemáticas,
porque una cosa es que tengan el mismo resultado y otra, muy distinta,
es que la conducción intelectual sea la misma.
Es de comprensión ambigua para el pensamiento la utilización
de una pareja permutable para la demostración de la propiedad
conmutativa de la multiplicación en N, pero restringe más
la clarificación de tal demostración si atendemos
a:
3 x 4 = 4 x 3; porque 3 + 3 + 3 + 3 = 4 + 4 + 4
y no percibo, por más que miro esta última expresión,
el cambio de orden de los factores. Ahí no hay factores sino
sumandos y, ¿qué es lo que hay que ver?, que siempre
que haya cuatro sumandos iguales ¿es lo mismo que tres sumandos
iguales? ¿La propiedad conmutativa consiste en tener un sumando
más en un miembro de la igualdad? Y ¿qué tienen
que ver las propiedades de la suma con las de la multiplicación?
¿Es posible demostrar las propiedades de la multiplicación
con las propiedades de la suma? En cierta ocasión me dijo
un niño que "una multiplicación no podía
ser una suma porque multiplicar no era lo mismo que sumar cero,
y cero y uno no eran iguales". ¿Qué quiso decir?
¿Tendrá esta afirmación algo que ver con lo
que estamos diciendo?
Confundir la didáctica de la matemática, que debería
estar apoyada en el descubrimiento del conocimiento completo de
las alternativas, con la exposición de un modo de hacer,
trae como consecuencia la transformación de "la fundamentación
lógica" en "una psicología del convencimiento"6.
Quiero terminar diciendo que en este momento llevo puesto un jersey
de color verde. Es verdad que he dicho que llevo puesto un jersey
de color verde, pero
¿será verde el color de
mi jersey? Que sea verdad que se haya escrito esto, nada dice de
la verdad de lo que se ha escrito.
5. PROCESO DIDÁCTICO DE INICIACIÓN A LA MULTIPLICACIÓN
Presentar al alumno
el concepto "veces", de forma intuitiva. Es un concepto
que debe intelectualizarse a partir de dos universos o clases
de elementos y una relación constante. Así, por
ejemplo: vagones y pasajeros, sobres y cromos, libros y páginas;
la igualdad del número de pasajeros, cromos y páginas
en cada vagón, sobre o libro, respectivamente, representaría
la relación constante7.
Utilizar la palabra
veces correctamente en situaciones de su entorno. 2 coches y cada
coche 4 ruedas: 2 veces 4 ruedas; 3 botes y en cada bote 8 lapiceros:
3 veces 8 lapiceros.
Distinguir situaciones
en las que se puede, o no, utilizar la palabra veces. 2 botes,
en uno 3 lapiceros, en el otro 5 lapiceros: no se puede expresar
de la forma dos veces.
Asociar a la palabra
"veces" el signo "x", que se lee: "multiplicado
por", y de forma abreviada "por". Veces = x.
Expresar matemáticamente
situaciones con el signo "x".
2 coches y cada coche 4 ruedas: 2 veces 4 ruedas (2 x 4);
3 botes y en cada bote 8 lapiceros: 3 veces 8 lapiceros (3 x 8).
Distinguir situaciones
multiplicativas de situaciones sumativas. Las situaciones sumativas
tienen una sola clase de elementos, y pueden o no tener una relación
constante: 3 frutas y 2 frutas; 5 cucharas y 5 cucharas. Las situaciones
multiplicativas tienen al menos dos clases de elementos y, necesariamente,
al menos una relación constante.
Construir las tablas
de multiplicar. Antes de llegar a este punto, y como se habrá
observado por la lectura de los anteriores, el alumno sabrá
resolver cualquier problema multiplicativo, no calcularlo. Así,
iremos del problema al cálculo; no al revés. Muchos
alumnos saben cómo se calcula, pero no saben qué
significa lo que están calculando: una cosa es hacer multiplicaciones
y, otra, muy distinta, saber multiplicar. Las tablas no se le
deben dar hechas al alumno; tiene que ser él quien las
construya apoyándose en un material manipulativo. Empezar
por las más fáciles para dar seguridad; un posible
orden, podría ser el siguiente: 1, 10, 5, 2, 4, 3, 6, 8,
9, 7.
Reconocer la propiedad
conmutativa de la multiplicación.
a x b = b x a.
Estudiar relaciones
entre las tablas. Los resultados de la tabla del 4 son dobles
de los resultados de la tabla del 2; los resultados de la tabla
del 8 son dobles de los resultados de la tabla del 4; los resultados
de la tabla del 9 son los resultados de la tabla del 10 menos
los resultados de la tabla del 1; la tabla del 7 coincide con:
la tabla del 5 más la tabla del 2.
Entender el algoritmo
de la multiplicación por una cifra y calcular correctamente
mediante su utilización.
Descubrir otras formas
de calcular, más rápidas y sencillas a partir de
la aplicación de las relaciones estudiadas entre las tablas.
124 x 7 = 124 (5 + 2); 124 x 5 = 1240/2;
124 x 7 = 620 + 248; 124 x 7 = 868.
Multiplicar por el
uno seguido de ceros y sus múltiplos. La tabla del 20 es
10 veces los resultados de la tabla del 2; la tabla del 500 es
100 veces la tabla del 5.
Entender el algoritmo
de la multiplicación por cualquier cifra y calcular correctamente
mediante su utilización.
124 x 45 = 124 x 5 + 124 x 40.
Descubrir otras formas
de calcular, más rápidas y sencillas a partir de
la aplicación de las relaciones estudiadas entre las tablas.
124 x 45 = 124 (50 - 5) = 6200 - 620;
124 x 45 = 5.580.
Resolver y formular
situaciones problemáticas.
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Notas:
* Profesor de Didáctica de la Matemática en el Centro
de Enseñanza Superior «Don Bosco» de la Universidad
Complutense de Madrid, España.
1 Citado por Beauverd (1967, p. 48). Traducción: «La
composición multiplicativa de los números se constituye
sobre el plan operatorio al mismo tiempo que la de clases (conjunto
de unidades). No hay un estadio de la multiplicación lógica
y un estadio de la multiplicación aritmética; tan
pronto es descubierta esa capacidad se generaliza inmediatamente».
2 «Dotar la investigación de una aproximación
sistémica y situada, que permita incorporar las cuatro componentes
fundamentales en la construcción del conocimiento: su naturaleza
epistemológica, su dimensión sociocultural, los planos
de lo cognitivo y los modos de transmisión vía la
enseñanza.» R. Cantoral y R. M. Farfán (2003,
p. 36).
3 Parece que nos hubiéramos quedado en Egipto y la Mesopotamia.
En Egipto la operación aritmética fundamental era
la suma y la multiplicación se hacía por sucesivas
duplicaciones. Seguimos utilizando hoy esa acepción de «múltiple»
sin profundizar en el sentido y significado matemático actual
de esta operación. En la Mesopotamia hacían uso de
muchas tablas, entre las que había tablas de multiplicar
y el uso que de éstas hacían los escribas tenía
como función principal el cálculo rápido y
no la intencionalidad del recuerdo memorístico de resultados.
4 Cuántas veces he soñado con un grupo de buenos
profesores, que presenten, encaminen, traten y sugieran. Quizás
algún día podamos reescribir desde un punto de vista
didáctico estas palabras de Sergio Yáñez (2005,
p.108): «En esas épocas de múltiples agitaciones,
cuando se leía y se hablaba de psicoanálisis, de Marx,
de Platón y Aristóteles, de Balzac, Dostoievski y
Thomas Mann, de Foucault, Althouser y muchos otros, apareció
el nombre de Nicolás Bourbaki, seudónimo de un grupo
de los mejores matemáticos de la época que pretendían
redactar un tratado que presentara en forma axiomática el
cuerpo esencial de la matemática contemporánea».
5 «Las matemáticas están en evolución
constante, son una herramienta, una necesidad. El espíritu
matemático en el desarrollo del pensum y el espíritu
filosófico en el aprendizaje eran actitudes indispensables
en una orientación meditada de la Escuela.» (Santamaría,
citado por C. H. Sánchez B., 2005, p. 97).
6 Utilizando palabras de Wittgenstein (1987).
7 Esta explicación sirve para dar significado a expresiones
matemáticas de la forma: a x b, con dos factores. Las expresiones:
a x b x c, precisan de tres universos y dos relaciones constantes
(a, b y b, c); y así, sucesivamente, en función del
número de factores. Cuando el número tomado por la
relación constante es el mismo y coincide con el número
de elementos del universo, trabajamos con el significado epistemológico
del concepto matemático de potencia: a x a x a x a.
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