MathMap — Карта математического мышления
Авторская методология · Алгебра 7–9 класс

MathMap

Карта математического мышления

Когнитивно-профильная методология персонализированного обучения математике. Вместо диагностики «по темам» строится динамическая когнитивная карта ученика из шести слоёв, которая обновляется после каждого занятия и управляет индивидуальной образовательной траекторией.

6 слоёв когнитивной карты 9 кодов классификатора ошибок Модули М1–М9 Протокол урока КАРТА Шкала статусов 0–4

Концепция

В чём суть подхода

Традиционная диагностика отвечает на вопрос «какие темы ученик не знает». MathMap отвечает на вопрос «как устроено мышление ученика» — и потому позволяет точно понять, почему возникает ошибка и что с ней делать. Методология не претендует на открытие новых приёмов: её авторская ценность — в оригинальной интеграции шкал, классификаторов и алгоритмов в единую операциональную систему.

1Практика

Рабочий инструмент для репетиторов и методистов: одна страница на занятие, понятный протокол, измеримый прогресс.

2Наука

Операциональные определения и протокол согласования экспертов для научной апробации и публикации с данными пилота.

3Масштаб

База для коммерческого масштабирования: школы, онлайн-платформы, сертификация преподавателей.

Зачем это нужно

Какие проблемы решает методология

Проблемы массового обучения

!Диагностика «по темам». Фиксирует, ЧТО не решено, но не объясняет, ПОЧЕМУ — концептуальный пробел, нестабильный навык или невнимательность.
!Обучение «для среднего». Один темп и одно объяснение для всех, без учёта реального профиля ученика.
!Невидимая ретенция. Освоенное забывается, но это не отслеживается отдельно от текущего качества.
!Субъективность. Оценка «на глаз», без воспроизводимых критериев и согласованности между преподавателями.

Что даёт MathMap

Причинная диагностика. Классификатор из 9 кодов отделяет концептуальные ошибки от процедурных, стратегических, метакогнитивных и эмоциональных.
Точная траектория. Эвристика приоритизации выбирает, какой навык укреплять первым, исходя из влияния, зависимостей и риска забывания.
Отдельный слой ретенции. Сохранение навыка во времени измеряется самостоятельно и встроено в маршрут повторений.
Воспроизводимость. Поведенческие критерии шкал и граничные правила дают согласованность экспертов (целевой Cohen's kappa ≥ 0.7).

Архитектура

Когнитивная карта ученика — 6 слоёв

Слои 1–5 описывают качество прямо сейчас. Слой 1а (ретенция) — это отдельное временно́е измерение: его принципиально нельзя смешивать с основной шкалой качества.

1
Предметные знания
Статус каждого микроскилла по шкале 0–4
Ретенция · отдельное измерение
Сохранение навыка во времени: подтверждена / частичная / полная потеря
2
Профиль NRC
Пять компонентов математической компетентности
3
Стратегическое мышление
Разнообразие стратегий, их выбор и своевременная смена
4
Метакогнитивный профиль
Планирование, мониторинг, контроль, рефлексия
5
Карта ошибок
9 кодов ошибок с граничными критериями различения
6
Динамика обучения
Скорость освоения и реакция на учебную нагрузку

Слой 2 — пять компонентов NRC

Conceptual Understanding — понимание смысла операций

Procedural Fluency — точное выполнение процедур

Strategic Competence — выбор и формулирование подхода

Adaptive Reasoning — логическое обоснование и проверка

Productive Disposition — восприятие математики как доступной

Измерительные инструменты

Шкала статусов навыка (0–4)

СтатусНазваниеКритерий
0Не сформированНе приступает / случайные действия
1С существенной подсказкойТребуется ≥ 3 подсказок уровня A–B
2Типовая задача0–1 подсказка уровня C; 80%+ верных ответов
3Изменённая задачаУспешно решает 2 из 3 задач на перенос
4Встроен в системуОбъясняет чужую ошибку; выбирает между двумя способами

Классификатор ошибок — 9 кодов

Код ставится только после ≥ 2 наблюдений (для A и E — после ≥ 3): однократная ошибка не даёт права на вывод.

КодТипГраница различения
CКонцептуальнаяНе понимает смысл (а не путает механически)
PПроцедурнаяПонимание есть, навык нестабилен
SСтратегическаяСтратегия выбрана, но неэффективна
RПредставленияПонятие знает, но модель не строит
LЛогическаяМодель верная, но вывод нарушен
MМетакогнитивнаяОтсутствие контроля (а не тревожность)
AНевнимательностьЗнает правило, теряет при нагрузке
EЭмоциональнаяПоведение (в отличие от M — отсутствия контроля)
TОтсутствие переносаПонимание есть, но перенос не работает

Протокол занятия

КАРТА — структура урока

Два режима: формирование навыка и закрепление / перенос. Шаг Т обязателен только во втором режиме.

К
Контрольное извлечение
1–2 задачи по прошлым темам (5–7 мин)
А
Анализ задачи
Что дано, что ищем, какой способ
Р
Реконструкция
Один ведущий модуль М1–М9
Т*
Трансфер
Задача с изменённой структурой
(*режим закрепления)
А₂
Актуализация карты
Обновить статусы, коды, дату повтора

Педагогическая библиотека

Модули М1–М9

На каждое занятие выбирается один ведущий модуль (шаг Р протокола). Каждый модуль запускается конкретным наблюдаемым триггером.

МодульНазначениеТриггер
М1Концептуальная реконструкцияСтатус 2 при C-ошибках
М2Процедурная беглостьP-ошибки при наличии понимания
М3Стратегическая гибкостьT-ошибки, привязанность к шаблону
М4Математическая речьДействует, но не объясняет
М5Метакогнитивный контрольM-ошибки, не замечает тупик
М6Когнитивная разгрузкаТеряет структуру при длинном условии
М7*Productive Failure*Только при статусе предпосылок ≥ 2
М8Интервальное закреплениеНавык освоен, ретенция не подтверждена
М9Восстановление уверенностиКод E ≥ 3 занятий подряд

Эвристика приоритета узлов

Приоритет = [Влияние на цель 1–3] × [Зависимые темы 1–3] × [Глубина пробела 1–3] × [Дефицит переноса 0/1] × [Риск забывания 0/1]

Порог высокого приоритета — ≥ 12 баллов. При равном счёте — узел с более ранней позицией в графе предпосылок. Формула трактуется как эвристика, не как психометрический алгоритм.

Доказательная база

На каких исследованиях основана методология

Каждый компонент архитектуры опирается на признанные исследования в области математического образования и когнитивной науки.

NRC — Adding It Up (2001)
Пять компонентов компетентности → верхний уровень профиля (Слой 2)
Schoenfeld — Learning to Think Mathematically
Знания, эвристики, метакогниция, убеждения → Слой 4 и модуль М5
Herliana et al. — Cognitive Diagnostic Assessment (обзор 2026)
CDA для выявления слабых мест → Q-матрица и банк задач (Б-1)
Zhang et al. (2025, PISA)
Шесть компетенций через CDA → диагностика по атрибутам
Verschaffel — Strategy Flexibility
Два уровня гибкости → Слой 3 и модуль М3
Sweller (2024) — Cognitive Load Theory
Ограниченность рабочей памяти → дифференциация и модуль М6
McGinn et al. — Worked Examples & Self-Explanation
Проработанные примеры с объяснением → модуль М2 и шаг Р
Kapur, Saba & Roll (2023, Nature)
Разнообразие изобретённых решений предсказывает обучение → модуль М7 с критерием допуска
Murray, Horner & Göbel (мета-анализ 2025)
Интервальное повторение (g = 0.28) → модуль М8 без завышенных обещаний
Söderström & Palm — обзор обратной связи
12 категорий feedback → пятиэлементная структура в КАРТЕ
Sammallahti et al. — математическая тревожность
Когнитивная поддержка и регуляция эмоций → модуль М9
Hattie & O'Leary (2025) — стили обучения
Matching hypothesis даёт пренебрежимый эффект → теория стилей намеренно исключена

Дорожная карта разработки

6 фаз · 17 блоков

Методология разрабатывается последовательно: каждый блок имеет явные зависимости и разблокирует следующие. Разработка построена вокруг пилота.

1Фундаментдо пилота
А-1 Граф микроскиллов (30–50 узлов)
А-2 Глоссарий терминов
А-3 Шкала статусов 0–4 + ретенция
А-4 Шкала подсказок A–D
А-5 Классификатор ошибок (9 кодов)
2Диагностикадо пилота
Б-1 Банк задач (80–120) с Q-матрицей
Б-2 Протокол входной диагностики (7 режимов)
Б-3 Первичная анкета (блоки A, B, C)
3Траекториядо / начало пилота
В-1 Алгоритм приоритизации
В-2 Библиотека модулей М1–М9
В-3 Шаблон маршрута на 4 недели
4Урокв ходе пилота
Г-1 Полевое руководство (протокол КАРТА)
Г-2 Шаблон когнитивной карты ученика
Г-3 Шаблон отчёта для родителей
5Валидацияв ходе / после
Д-1 Протокол пилота
Д-2 Межэкспертное согласование (kappa)
Д-3 Анализ данных пилота (до/после)
6Масштабированиепосле пилота
Е-1 Методическое руководство (полная версия)
Е-2 Программа обучения преподавателей
Е-3 Научная публикация

Критический путь

А-1 А-3 А-5 Б-1 Б-2 В-1 В-2 В-3 Г-1 Д-1 Д-2 Е-3
Параллельно: А-2 и А-4 (с А-1/А-3), Б-3 (с Б-2), Г-2 и Г-3 (после Г-1), Е-1 и Е-2 (после Д-3). Нарушение последовательности на критическом пути делает невозможной следующую разработку.

Авторская новизна

Что является объектом разработки

Новизна методологии MathMap заключается в интеграции предметной диагностики, профиля математической компетентности, анализа стратегической гибкости, операционального классификатора ошибок, метакогнитивного наблюдения и отдельного измерения ретенции в единую динамическую когнитивную карту ученика, используемую для построения и регулярной корректировки индивидуальной образовательной траектории в формате репетиторского обучения.

Требования к научной апробации

≥ 0.7
Cohen's kappa по классификатору ошибок
15–20
учеников в пилотной выборке
≥ 8
занятий на каждого ученика

Принципиальные позиции

Что нельзя нарушать

Нет теории стилей обучения. Визуал/аудиал исключены по Hattie & O'Leary (2025).

Ретенция — отдельное измерение, а не уровень шкалы 0–4.

М7 только при предпосылках ≥ 2, иначе закрепляет беспомощность.

Код ошибки после ≥ 2 наблюдений (A и E — после ≥ 3).

Формула приоритета — эвристика, а не психометрический алгоритм.

Шаг Т обязателен только в режиме закрепления, не формирования.