The definite integral from the perspective of Mathematics Teacher Specialised Knowledge

Authors

DOI:

https://doi.org/10.46219/rechiem.v17i2.175

Keywords:

knowledge of topics, definite integral, teacher training, MTSK, concrete-pictorial representation

Abstract

This article presents the analysis of a task designed to describe the definite integral as the area under the curve, supported by the use of GeoGebra. The theoretical framework adopted is the Mathematics Teacher’s Specialised Knowledge (MTSK) model. A descriptive qualitative case study was conducted, organized into three phases—design, analysis, and reflection—in the context of a task carried out in 2023 with preservice mathematics teachers enrolled in the Didactics of Calculus course at the University of Tarapacá (Chile). The findings highlight the students’ productions in each phase: activation of disciplinary knowledge, analysis and interpretation of procedures, and reconstruction of the meaning of the definite integral from its phenomenology. It is concluded that the use of the MTSK analytical model facilitated the study of the task within teacher education, involving categories of Knowledge of Topics (KoT) to describe the definite integral as the area under the curve, and fostering the articulation between pictorial representations supported by technology.

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Author Biographies

Jorge Hernández-Tello, Universidad Nacional de Educación a Distancia (UNED)

Magister en Didáctica de la Matemática; Estudiante del Programa de Doctorado en Educación, Escuela internacional de doctorado UNED (EIUNED), Juan del Rosal 14 (Madrid, España).

Alvaro Cortínez Pontoni, Universidad de Tarapacá

Doctor en Ciencias Matemáticas; Profesor Titular del Departamento de Matemática (Universidad de Tarapacá), 18 de septiembre 222 (Arica, Chile).

Blanca Arteaga-Martínez, Universidad Nacional de Educación a Distancia (UNED)

Doctora en Ciencias de la Educación; Profesora de Didáctica de la Matemática (Universidad Nacional de Educación a Distancia), Juan del Rosal 14 (Madrid, España).

References

Arteaga-Martínez, B., & Arnal-Palacián, M. (2022). Análisis del conocimiento especializado en matemáticas con maestros en formación: una experiencia con la representación de fracciones. Educatio Siglo XXI, 40(1), 107-130. https://doi.org/10.6018/educatio.436461

Ballesteros, V. A., Lozano, S., & Rodríguez, Ó. I. (2020). Noción de aproximación del área bajo la curva utilizando la aplicación Calculadora Gráfica de GeoGebra. Praxis & Saber, 11(26). https://doi.org/10.19053/22160159.v11.n26.2020.9989

Barrera, V. J., Liñán, M. M., Muñoz-Catalán, M. C., & Contreras, L. C. (2019). El uso de MTSK en el diseño de tareas formativas para estudiantes para profesor de educación primaria. En J. Carrillo, M. Codes y L. C. Contreras (Eds.), IV Congreso Iberoamericano sobre Conocimiento Especializado del Profesor de Matemáticas (pp. 110-118). Universidad de Huelva.

Belbase, S. (2015). A preservice mathematics teacher's beliefs about teaching mathematics with technology. Online Submission, 1(1), 31-44. https://doi.org/10.21890/ijres.36926

Bezuidenhout, J., & Olivier, A. (2000). Students' conceptions of the integral. Proceedings of the Conference of the International Group for the Psychology of Mathematics Education (PME), 2, 73-81.

Bricio-Barrios, E. E., Arceo-Díaz, S., & Maravillas, J. A. (2020). Proposal of an algorithmic methodology in Geogebra for the teaching of the Riemann sum a tool for approximating definite integrals. Journal of Physics: Conference Series, 1702, 012021. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1702/1/012021

Bustos, C., & Ramos, E. (2022). Una mirada sobre conceptos del cálculo desde el conocimiento de los temas del profesorado de matemática de secundaria. Innovaciones educativas, 24(36), 86-100. https://doi.org/10.22458/ie.v24i36.3893

Camacho, M., Depool, R., & Garbín, S. (2008). Integral definida en diversos contextos: Un estudio de casos. Educación matemática, 20(3), 33-57.

Carrillo, J., Escudero, D. I., & Flores, E. (2014). El uso del MTSK en la formación inicial de profesores de matemáticas de primaria. Revista de Análisis Matemático-Didáctico para profesores, 1, 16-26.

Carrillo, J., Climent, N., Montes, M., Contreras, L. C., Flores-Medrano, E., Escudero-Ávila, D., Vasco, D., Rojas, N., Flores, P., Aguilar-González, A., Ribeiro, M., & Muñoz-Catalán, M. C. (2018). The mathematics teacher’s specialised knowledge (MTSK) model. Research in Mathematics Education, 20(3), 236-253. https://doi.org/10.1080/14794802.2018.1479981

Delice, A., & Sevimli, E. (2010). An investigation of the pre-services teachers' ability of using multiple representations in problem-solving success: the case of definite integral. Educational Sciences: Theory and Practice, 10(1), 137-149.

Dominguez, A., Barniol, P., & Zavala, G. (2019). Evaluación del entendimiento gráfico de derivada e integral definida mediante un examen en castellano de Opción Múltiple. Formación Universitaria, 12(6), 41-56. http://dx.doi.org/10.4067/S0718-50062019000600041

Dreyfus, T., Kouropatov, A., & Ron, G. (2021). Research as a resource in a high-school calculus curriculum. ZDM-Mathematics Education, 53, 679-693. https://doi.org/10.1007/s11858-021-01236-3

Ďuriš, V. (2020). Geometric applications of measure as a definite integral in mathematics education. Journal of Interdisciplinary Mathematics, 23(3), 739-753. https://doi.org/10.1080/09720502.2020.1743507

Escudero, A. M., Muñoz-Catalán, C., & Montes, M. A. (2021). Conocimiento didáctico del contenido de un professor de infantile para la enseñanza de cuerpos geométricos. En J. G. Moriel-Junior (Ed.), Actas de CIMTSK, V Congreso Iberoamericano sobre Conocimiento Especializado del Profesor de Matemáticas (pp. 192-199). Instituto Federal de Mato Grosso, Brasil.

Fuentes, C. (2020). Conocimiento especializado de un profesor de matemáticas asociado al concepto de proporcionalidad: un estudio de caso a través del modelo MTSK. Épsilon, 104, 25-43.

Freudenthal, H. (1983). Didactical Phenomenology of Mathematics Structures. Reidel.

Hitt, F. (2003). Una reflexión sobre la construcción de conceptos matemáticos en ambientes con tecnología. Boletín de La Asociación Matemática Venezolana, X(2), 213–223.

Hong, D. S., & Kwaka, D. (2024). How do widely-used calculus textbooks introduce the concepts of definite integrals? International Journal of Mathematical Education in Science and Technology, 55, 1–21. https://doi.org/10.1080/0020739X.2024.2348145

Jones, S. R. (2018). Prototype images in mathematics education: The case of the graphical representation of the definite integral. Educational Studies in Mathematics, 97(3), 215-234. https://doi.org/10.1007/s10649-017-9794-z

Kaput, J., Hegedus, S., & Lesh, R. (2020). Technology becoming infrastructural in mathematics education. En R.A. Lesh, E. Hamilton, & J.J. Kaput (Eds.), Foundations for the future in mathematics education (pp. 173-191). Routledge.

Kontorovich, I. (2023). “Find the area enclosed by...” Parceling an especially robust model of reasoning among first-year students. International Journal of Research in Undergraduate Mathematics Education, 9, 149-172. https://doi.org/10.1007/s40753-023-00213-3

Kontorovich, I., & Li, T. (2022). Not as straightforward as it appears: undergraduates leverage areas to find definite integrals. International Journal of Science and Mathematics Education, 21, 2027-2044. https://doi.org/10.1007/s10763-022-10339-6

Lehmann, T. H. (2024). Sustaining quantitatively-grounded meanings for definite integrals in high school calculus. Mathematical Thinking and Learning, 256, 1-30. https://doi.org/10.1080/10986065.2024.2384689

Liljedahl, P., Durand-Guerrier, V., Winsløw, C., Bloch, I., Huckstep, P., Rowland, T., Thwaites, A., Grevholm, B., Bergsten, C., Adler, J., Davis, Z., Garcia, M., Sánchez, V., Proulx, J., Flowers, J., Rubenstein, R., Grant, T., Kline, K., … Chapman, O. (2009). Components of Mathematics Teacher Training. In R. Even & D. Ball (Eds.), The Professional Education and Development of Teachers of Mathematics. New ICMI Study Series, 11 (pp. 25-33). Springer. https://doi.org/10.1007/978-0-387-09601-8_4

Liñán, M. M., Barrera, V., & Infante, J. M. (2014). Conocimiento especializado de los estudiantes para maestro: la resolución de un problema con división de fracciones. Escuela Abierta, 17, 41-63. https://doi.org/10.29257/ea17.2014.04

López-Leyton, C., Aldana, E., & Erazo, J. D. (2019). El papel de la resolución de problemas para la enseñanza del Cálculo Integral: un estudio de caso. Espacios, 40(17), 12-19.

Martínez-Miraval, M. A., & García-Cuéllar, D. J. (2020). Estudio de las aprehensiones en el registro gráfico y génesis instrumental de la integral definida. Formación universitaria, 13(5), 177-190. https://doi.org/10.4067/s0718-50062020000500177

Mateus-Nieves, E., & Montañez, W. H. (2020). Significado global de la integral articulando su complejidad epistémica. UNIÓN-Revista iberoamericana de educación matemática, 16(60), 196-211.

McGee, D. L., & Martinez-Planell, R. (2014). A study of semiotic registers in the development of the definite integral of functions of two and three variables. International Journal of Science and Mathematics Education, 12, 883-916. https://doi.org/10.1007/s10763-013-9437-5

MINEDUC (2021). Estándares de la profesión docente carreras de pedagogía en matemática educación media. Ministerio de Educación Chile.

Nagel, K., Schyma, S., Cardona, A., & Reiss, K. (2018). Análisis de la argumentación matemática de estudiantes de primer año. Pensamiento Educativo (PEL), 55(1), 1-12. https://doi.org/10.7764/PEL.55.1.2018.10

Nedaei, M., Radmehr, F., & Drake, M. (2021). Exploring undergraduate engineering students’ mathematical problem-posing: the case of integral-area relationships in integral calculus. Mathematical Thinking and Learning, 24(2), 149-175. https://doi.org/10.1080/10986065.2020.1858516

Nowell, L. S., Norris, J. M., White, D. E., & Moules, N. J. (2017). Thematic analysis: striving to meet the trustworthiness criteria. International Journal of Qualitative Methods, 16(1). https://doi.org/10.1177/1609406917733847

Padilla-Escorcia, I. A., & Acevedo-Rincón, J. P. (2022). Conocimiento especializado del profesor de matemáticas en la enseñanza de la modelación de la elipse a través de recursos tecnológicos. Revista Lasallista de Investigación, 19(1), 67-83. https://doi.org/10.22507/rli.v19n1a4

Peña, C. A., Ramírez-Sánchez, M., & Rivas-Trujillo, E. (2019). La integración numérica en la integral definida: caso de estudio. Espacios, 40(19), 23-30.

Pérez-Montilla, A., & Cardeñoso, J. M. (2020). Explorando el conocimiento de los temas (KoT) sobre el límite desde la perspectiva del MTSK. En AA.VV., Avances en Matemática Educativa. Teorías Diversas (pp. 99-120). Editorial Lectorum.

Quiroz, C., Vásquez, C. R., González, F., Torres, J., & González, I. (2022). Estudio socioeducativo de los principales errores que realizan los alumnos en el tema de la integral definida como factor que impide la competencia requerida. RIDE. Revista Iberoamericana para la Investigación y el Desarrollo Educativo, 13(25), e421. https://doi.org/10.23913/ride.v13i25.1347

Rasslan, S., & Tall, D. (2002). Definitions and images for the definite integral concept. En A.D. Cokburn & E. Nardi (Eds.), Proceedings of the 26th Conference of the International Group for the Psychology of Mathematics Education, 4 (pp. 89-96). Norwich, England.

Sánchez, N., Espinoza, G., Segura, C., Contreras, L. C., & Sosa, L. (2025). Conocimiento especializado de una profesora de matemática en la ejemplificación de la ecuación cuadrática. El caso de la descomposición de radicales. Cuadernos de Investigación y Formación en Educación Matemática, 18(1), 201-215.

Sari, C., Machromah, I., Utami, N., & Zakiyyah, Z. (2019). The existence of the definite integral: students’ understanding. En N. Ishartono, N. Adhantoro, Y. Sidiq, & Y. Sulistyono (Eds.), Proceedings of the 4th Progressive and Fun Education International Conference. Makassar, Indonesia. http://dx.doi.org/10.4108/eai.7-8-2019.2289033

Serhan, D. (2015). Students' understanding of the definite integral concept. International Journal of Research in Education and Science, 1(1), 84-88. https://doi.org/10.21890/ijres.00515

Sevimli, E., & Delice, A. (2012). The relationship between students' mathematical thinking types and representation preferences in definite integral problems. Research in Mathematics Education, 14(3), 295-296. https://doi.org/10.1080/14794802.2012.734988

Sosa, L., Flores-Medrano, E., & Carrillo, J. (2016). Conocimiento de la enseñanza de las matemáticas del profesor cuando ejemplifica y ayuda en clase de álgebra lineal. Educación Matemática, 28(2), 151-174. https://doi.org/10.24844/EM2802.06

Tatar, E., & Zengin, Y. (2016). Conceptual understanding of definite integral with geogebra. Computers in the Schools, 33, 120-132. https://doi.org/10.1080/07380569.2016.1177480

UCE, Unidad de Curriculum y Evaluación (2021). Programa de estudio Limites, Derivadas e Integrales para formación diferenciada 3° y 4° medio. Ministerio de Educación de Chile. https://www.curriculumnacional.cl/614/articles-140143_programa.pdf

Vasco, D., & Climent, N. (2018). El estudio del conocimiento especializado de dos profesores de Álgebra Lineal. PNA, Revista de Investigación en Didáctica de la Matemática, 12(3), 129-146. https://doi.org/10.30827/pna.v12i3.6454

Vasco, D., Moriel, J. G., & Contreras, L. C. (2017). Subdominios del Mathematics Teacher’s Specialised Knowledge (MTSK). KoT y KSM: definición, categorías y ejemplos. En J. Carrillo y L.C. Contreras (Eds.), Avances, utilidades y retos del modelo MTSK. Actas de las III Jornadas del Seminario de Investigación de Didáctica de la Matemática de la Universidad de Huelva (pp. 29-37). CGSE

Yin, R. K. (2018). Case Study Research and Applications Design and Methods (6th ed.). CA Sage.

Wagner, J. F. (2017). Students’ obstacles to using Riemann sum interpretations of the definite integral. International Journal of Research in Undergraduate Mathematics Education, 4(3), 327-356.

Published

2025-08-01

How to Cite

Hernández-Tello, J., Cortínez Pontoni, A., & Arteaga-Martínez, B. (2025). The definite integral from the perspective of Mathematics Teacher Specialised Knowledge. Chilean Journal of Mathematics Education, 17(2), 66–84. https://doi.org/10.46219/rechiem.v17i2.175

Issue

Section

Artículos de investigación