認知發展論

皮亞傑的認知發展理論 （英文：Piaget's theory of cognitive development，在下文稱：認知發展論）是瑞士心理學家尚·皮亞傑(J.Piaget)所提出，被世界公認為20世紀發展心理學上最權威的理論。認知發展（英語：Cognitive development）是指個體自出生後在適應環境的活動中，吸收知識時的認知方式以及解決問題的思維能力，其隨著年齡增長而改變的歷程。

在1919年，皮亞傑在巴黎的阿爾弗雷德·比奈實驗室中進行研究工作時發現，不同年齡段的兒童在解決問題時「會犯下和其他兒童不同的錯誤，且每個兒童犯下的錯誤並不相同」，而他對此感到好奇。^[1]皮亞傑認爲任何兒童都擁有很豐富的認知能力，只是知識儲備致使其思考方式的不同。他對此針對兒童提出了四個認知發展階段，並通過反復的測試使其理論得到了相當的證實。^[2]

皮亞傑的研究方法不採用當時流行的等實驗組及多人資料統計的方式，而採用對於個別兒童（他女兒）在自然的情境下連續、細密的觀察紀錄他們對事物處理的智能反應，屬於質的研究。而他這種研究方式，廣為現時兒童心理學家所採用。

皮亞傑認爲，認知發展是個體逐漸成熟及外爍經驗所致心理過程的不斷同化與重組（基於此，該理論也被稱之爲「建構主義」）。^[3]兒童的心理建構的過程基於對周圍世界的不斷理解，不斷經歷他們成長過程中發現事物的差異，從而相應地調整他們的認知。^[4]認知發展過程是人類的核心，而人類語言語言的形成正是通過認知發展中所獲得的知識及理解為基礎。

在皮亞傑認知發展理論直接或間接地啓發了以兒童為中心的開放式教育理論。即使皮亞傑的理論獲得廣泛的認同，他也承認到該理論存有局限性：比如該理論僅支持階段性發展，而非其持續性。^[5]

理論

皮亞傑提出認知發展過程或建構過程有三個核心概念：

• 認知結構（cognitive structure）與基模 (schema)
  • 基模（圖式）^[6]：個體運用與生俱來的基本行為模式，瞭解周圍世界的認知結構。基模有時也稱為認知基模或圖式。讓·皮亞傑將其視為為人類吸收知識的基本架構。
• 組織與適應：
  • 組織：指個體在處理其周圍事務時能統合運用其身體與心智的各種功能，達到目的的一種身心歷程。
  • 適應：在其理論中，指的是個體的認知結構或基模因環境限制而主動改變的心理歷程。在此過程中會因需要產生兩種彼此互補的心理。
    • 同化：個體運用其既有基模解決問題時，將遇見的新事物吸納入既有基模，此一新事物及同化在他既有基模之內，成為新的知識。
    • 順應(調適)：在既有基模不能同化新知識時，個體主動修改其既有基模，而達到目的的歷程。
• 失衡與平衡
  • 平衡：當個體能輕易同化新知識經驗時，心理上自然會感到平衡。平衡有三種：
    • 第一種平衡是同化和順應之間的聯繫。
    • 第二種平衡是個體基模中子系統的平衡。
    • 第三種平衡是一種調節個體部分知識與整體知識之間關係的平衡。
  • 失衡：當個體不能同化新知識經驗時，心理上自然會感到失衡。失衡時會產生一內在驅力,驅使個體改變既有基模。

情報的本質：操作性和象徵性

皮亞傑認為現實是一種建構。現實的定義參考定義動態系統的兩個條件。具體而言，他認為現實包含變換和狀態。^[7]變換是指事物或人可能經歷的各種變化。狀態是指事物或人在不同變換之間所處的狀態或外觀。例如，形狀或形式的變化（例如，液體在從一個容器轉移到另一個容器時會重新成形，類似地，人類隨著年齡的增長其特徵也會發生變化），尺寸的變化（幼兒走路和跑步時會摔倒，但 7 歲以後，孩子的感覺運動解剖學發育良好，現在學習技能的速度更快），或空間和時間位置的變化（例如，不同的物體或人可能在一個時間出現在一個地方，而在另一個時間出現在另一個地方）。因此，皮亞傑認為，如果人類智能要具有適應性，它必須具備表現現實的變換和靜態兩個方面的能力。^[8]他認為操作智力負責對現實的動態或轉換方面進行表現和操縱，而形象智力負責對現實的靜態方面進行表現^[9]。

操作智力是智力的主動方面。它涉及為跟蹤、恢復或預測感興趣的對象或人物的變化而採取的所有公開或隱蔽的行動。^[10]形象智力是智力的或多或少靜態的方面，涉及用來記住介於變化之間的狀態（即連續的形式、形狀或位置）的所有表現手段。也就是說，它涉及感知、模仿、心理意象（英語：Mental_image）、繪畫和語言。^[11]因此，智力的形象方面的意義源於智力的操作方面，因為狀態不能獨立於將它們相互連接起來的轉換而存在。皮亞傑指出，智力的形象方面或表現方面從屬於其操作和動態方面，因此，理解本質上源於智力的操作方面。

在任何時候，操作智力都會構建世界理解的方式，如果理解不成功，操作智力就會發生變化。皮亞傑指出，理解和改變的過程包含兩個基本功能：同化和順應^{[11][12][13][14]} 。    

同化與適應

皮亞傑在教育領域的研究中，重點研究了兩個過程，他將其稱為同化和順應。對皮亞傑來說，同化意味著將外部元素整合到生活或環境結構中，或者我們通過經驗獲得的結構中。^[15]同化是人類感知和適應新信息的方式。它是將新信息融入已有認知圖式的過程。^[16]同化是指重新解釋新的經驗，以適應或同化舊觀念，並據此分析新事實。^[17]當人類面對新的或不熟悉的信息時，會參考以前學過的信息來理解它，就會發生這種情況。相反，順應是在環境中獲取新信息並改變已有圖式以適應新信息的過程。當現有圖式（知識）不起作用，需要進行更改以應對新對象或情況時，就會發生這種情況。^[18]適應至關重要，因為人們將通過適應來繼續詮釋新概念、新模式、新框架等等^[19]。

基於皮亞傑的見解，人們已經開發出各種教學方法 ，這些方法呼籲使用基於提問和探究的教育（英語：Inquiry_education）， 幫助學習者更坦率地面對他們先前存在的、有利於學習的圖式所存在的各種矛盾^[20]。

皮亞傑認為，人類大​​腦在進化過程中被設定為能夠達到平衡，他認為，平衡最終會通過同化和適應等內部和外部過程來影響大腦結構^[17]。

皮亞傑的理解是，同化和順應缺一不可。^[21]它們是一枚硬幣的兩面。要將一個物體同化到現有的心理圖式中，首先需要在一定程度上考慮或適應該物體的特殊性。例如，要將蘋果識別（同化）為蘋果，必須首先關注（適應）該物體的輪廓。要做到這一點，需要粗略地辨別出物體的大小。發展可以增強這兩種功能之間的平衡。當它們相互平衡時，同化和順應會生成操作智力的心理圖式。當一種功能主導另一種功能時，它們會產生屬於形象智力的表現^[22]。

認知平衡

皮亞傑同意大多數其他發展心理學家的觀點，認為發展有三個非常重要的因素：成熟、經驗和社會環境。但他的理論的不同之處在於，他增加了第四個因素——平衡，它「指的是有機體試圖保持其認知圖式的平衡「。^[23][24][25]另請參閱Piaget^[26]和Boom的詳細論述^[27]。

平衡是引導認知發展的動力要素。作為人類，我們天生就需要理解我們在世界各個方面遇到的事物，以便加深對世界的理解，並最終在其中蓬勃發展，這就是平衡概念發揮作用的地方。如果孩子接觸到的信息不符合他或她先前持有的認知模式，就會出現失衡。可以想像，這對孩子來說是不令人滿意的，所以他或她會試圖去彌補。這種不一致可以通過以下三種方式之一來解決：孩子要麼忽略新發現的信息，要麼將信息融入已有的認知模式，要麼通過修改不同的認知模式來適應這些信息。使用任何一種方法都可以使孩子恢復平衡狀態，但是，根據呈現給孩子的信息，這種平衡狀態不太可能永久保持。

舉個例子，假設戴夫是一個三歲的小男孩，從小在農場長大，經常看到馬。有一天，他被父母帶到動物園，第一次看到了大象。他立刻喊道：「媽媽，看，馬！」因為戴夫沒有大象的圖式，所以他根據大象的大體型、顏色、尾巴和長臉，把大象理解成了馬。他一直以為大象就是馬，直到媽媽糾正他。戴夫收到的新信息讓他失去了平衡。現在，他必須做三件事之一。他可以：

（1）轉過頭，走向另一組動物，忽略新出現的信息；

（2）扭曲大象的定義特徵，以便將其融入到他的「馬」圖式中；

（3）他可以修改他先前存在的「動物」圖式，通過稍微改變他對動物的認識來適應關於大象的新信息。

隨著年齡的增長，發展階段會進入更高的階段。話雖如此，隨著年齡的增長，先前持有的方案（以及持有這些方案的孩子）更有可能面臨不一致的信息。Silverman 和 Geiringer 認為，通過讓孩子接觸反映更高而非更低發展階段的概念，改變孩子的思維模式會更容易成功。此外，與低於其發展水平或高出其水平兩個或多個階段的模仿行為相比，高於其發展水平一個階段的模仿行為更容易影響孩子^[28][29][30]。  

階段觀

皮亞傑把兒童的認知發展（英語：Cognitive development）分成以下四個階段：

1. 感知運動階段（感覺動作期，Sensory Motor Stage，0-2歲）：1歲時發展出物體恆存性的概念，以感覺動作發揮其基模的功能。由本能的反射動作到目的性的活動。
2. 前運算階段（前運思期，Pre-Operations Stage ，3-7歲）：已經能使用語言及符號等表徵外在事物，不具保留概念，不具可逆性，以自我為中心，能思維但不合邏輯，不能見及事物的全面性。
3. 具體運算階段（具體運思期，Concrete Operations Stage，8-11歲）：能根據具體經驗思維解決問題，能使用具體物之操作來協助思考，能理解可逆性與守恆的道理。
4. 形式運算階段（形式運思期，Formal Operations Stage，12歲以上）：開始會類推，有邏輯思維和抽象思維。能按假設驗證的科學法則思考解決問題。

這四個階段有以下的特色：

1. 發展順序不變，但具有個別差異。
2. 具有普遍性（不具文化特別性）。
3. 依賴認知發展，但可普遍化為其它功能。
4. 各發展階段都是在邏輯上有組織的整體。
5. 各階段的順序是自然的階層（所有成功發展的階段都會有前面階段的元素參與合作，但後一階段比起前面的階段，更加不同，而且更加統整）。
6. 每個階段，在思考模式上會表現出質的不同，而不僅僅是量的差異。

感知運動階段^[31]

「在這個階段，嬰兒通過協調感覺經驗（例如看或聽）與身體的肌肉運動，來建構對世界的理解（如看到和聽到的是對世界的理解）。」「嬰兒以肢體動作接觸周遭環境的過程中, 逐漸認識這個世界。」「嬰幼兒從出生時的本能反射行為，到本階段結束時，開始出現符號思維。」。

• 年齡：感知運動階段的跨度，大約為從出生到2歲。

• 表現：在最初的幾個月中，嬰兒的大部分行動都是以天生的有限基模（schemas）（皮亞傑理論中個體能夠理解世界的心理結構）為基礎，例如吮吸、觀看、抓握和推。在第一年中，感覺運動序列得到改善、組合、協調和整合。隨著他們發現自己的行為對外界有影響，他們的行為變得更加豐富多彩。

• 特徵：兒童以生來就有的一小部分感覺運動反應開始了生活。兒童發展出客體恆常性和開始進行符號思維。

• 分段：皮亞傑將感知運動階段又分為6個子階段：

子階段	月齡	描述
1 簡單反射	出生-6周	通過先天的反射行為來協調感覺和行為[31]。皮亞傑描述了三種基本的反射：用嘴來吮吸物體；用眼睛掃視或直視物體；以及當一個物體接近手時，用手掌去抓握（達爾文反射）。到第6周以後，這些反射開始變為有意識的行為：例如，達爾文反射變成了有意的抓握[32]。
2 第一習慣和初級循環反應階段	6周-4個月	"協調感覺和兩種類型的圖式：反射動作和初級循環反應（嬰兒重複做最初偶然發生的事件）。反應的主要焦點仍集中於嬰兒自身的身體." [31] 。作為這種反應的例子，嬰兒可能會重複用手通過他們臉的動作。此外，在這一階段，因為古典制約反射或操作制約反射而引起被動反應[32]。
3 次級循環反應階段	4-8個月	習慣的發展。嬰兒的關注對象從集中於自身轉移到更為關注於物體；他們會重複那些帶來有趣的或令人愉快的結果的行為[31] 。這一子階段，主要是發展了視知覺與抓握（prehension）之間的視—動協調（visual-motor coordination）。在這一子階段，出現三種新的能力：有意識地抓住所需物體，次級循環反應，以及目的和手段之間的分化。在這一子階段，嬰兒能夠有意識地抓住所需對象方向的空氣，經常成為朋友和家人的娛樂。次級循環反應，或者說重複一個涉及外部對象的行為開始了。例如，轉動一個開關，反反覆覆開關一盞燈。有意識的目的和手段之間的協調還沒有正式發生。一樣完全被藏起來的物體沒有尋找的想法。
4 次級循環反映的協調階段	8-12個月	視覺和觸覺 - 手-眼協調；基模（schemes）與意向（intentionality）的協調。「 [31] 這一子階段，主要是發展目的和手段之間的協調能力。擁有了皮亞傑所說的「第一次真正的智力。」此外，這一階段標誌著目標取向的開始，蓄意的分步驟計劃，以完成一個目標。例如在一次明顯藏匿處把物體找到，在其他人把物品當著它面的時候轉移到其他處，它還是會重複在上一個地方找尋，如果找找不到，就放棄。[32]。
5 三級循環反應階段、新穎性（novelty）和好奇心（curiosity）	12-18個月	嬰兒變得對物體的許多屬性，以及他們可以對物體做很多事情，而感到好奇，他們嘗試新的行為[31]。這個子階段的主要特徵，是發現新的手段，來達成目標。皮亞傑描述了兒童這時正處於「年輕的科學家」的關鍵時刻。例如在上一次曾經看到物體的地方去找那個物體。但是對於背後隱藏的物體轉移無法成功找尋。
6 基模的內化	18-24個月	嬰兒發展了使用原始符號，形成持久的心理表象（representation）的能力[31]。這個子階段主要特徵是出現了頓悟（insight），或者真正的創造性。例如有3個地方可以藏匿物體，它在一個地方找不到以後會再另外兩個地方繼續找尋，甚至背對孩子藏匿物體後，孩子堅持尋找，直到找到，這也象徵著孩子的認知發展正處於通往前運算階段的階段。

「到感知運動階段的末期，認識到對象是獨立於自身，並且是永恆的^[31]。物體恆存（Object permanence）是對物體即使不能看見、聽到或觸摸到，仍繼續存在的理解^[31]。皮亞傑認為，獲取對物體恆存的認識，是嬰兒最重大的成就之一^[31]。

前運思階段^[31]

通過觀察遊戲的過程，皮亞傑能夠證明，幼兒在接近兩歲時，發展出新的心智能力。

運思（Operatory Thought）在皮亞傑理論中是對於物體的任何心理行為過程。前運思階段的特點是頭腦可運作但動作不可逆。在這一階段，兒童運思會產生一些錯誤特點，比如思維以自我中心為主：難以採取對方的角度。

根據皮亞傑理論，該階段在感知運動階段之後(2-7歲)，包括以下運算錯誤類型:

• 自我中心：表現為難以採取別人的角度去看待問題，產生偏差。

• 分類不按上位概念和下位概念：表現為物體有兩種，有生命和無生命。有生命的為上位概念，他的下位概念比如為動物-哺乳類-狗-臘腸犬。如果人拿圖片(共8隻狗，3隻臘腸犬，5隻公主狗)問孩子，臘腸犬多，還是狗多，通常孩子回答狗多。

• 擬人化思維：表現為賦予無生命的物體以人一樣的想法，目標與感受。

• 缺乏守恆概念：表現為通過皮亞傑的守恆實驗（質量，體積和數量守恆），皮亞傑認為前運思階段的兒童不能理解原來的形式改變以後，物體的質量，體積和數量不變；如將同樣的水倒進高而細的容器，和倒入矮而粗的容器，水的總數不變。

前運思階段又可以分為兩個子階段。

符號功能子階段

包括2-4歲的階段，兒童能夠闡明不在現場之物體的形象。心智能力的其他例子包括語言和角色扮演遊戲。雖然在過程中有進步，但是仍然有諸如「自我中心」和「擬人化思維」的限制。「自我中心」表現為兒童不能區分他們自己的觀點與他人的觀點。兒童傾向於選擇他們所看到的，而不是顯示給他人的真實情況。有一個例子，皮亞傑和巴貝爾做了一個實驗。給孩子們看關於一座山的三張圖片，問他們一個旅行的娃娃, 在不同的角度將會看到什麽。孩子都挑選他們自己所見到的，而不是娃娃實際上的視角。「擬人化思維」相信沒有生命的物體也可以行動，並將無生命的物體賦予生命的特徵。有一個例子是兒童相信是人行道發了瘋，才讓他們跌倒。

直覺思維子階段

包括4-7歲之間的階段。這個階段的孩子變得非常好奇，問很多問題，開始使用原始的推理。出現了對推理的興趣，並想知道事物為什麽會是這個樣子。皮亞傑將其稱為直覺思維子階段，因為兒童擁有關於許多事物和現象的知識，然而並不知道這些事物和現象背後的原理。前運思思維涉及到「集中偏向」和「缺乏守恆概念」。集中偏向是將所有的注意力集中在事物的一個特徵，而不去注意其它特徵。集中偏向反映在缺乏守恆概念中。守恆的意思是，改變一種物質的外觀，並不會改變它的基本性質。 兒童在這個階段不知道守恆。他們無法掌握這樣的概念：液體可以保持不變，而與容器的形狀無關。在皮亞傑最有名的試驗中，讓一名兒童觀察兩個裝有等量液體的相同燒杯 , 孩子通常會注意到，兩個燒杯擁有等量的液體。但是將其中一個燒杯的液體倒入一個較高的容器時，通常小於7或8歲的兒童就會說現在的兩個燒杯含有不等量的液體。 孩子只是側重於容器的高度和寬度，而不具有整體的概念。皮亞傑認為，如果兒童未能通過液體守恆試驗，這是一個跡象，表明他們處於認知發展的前運思階段。兒童同樣也不具有數量，長度，體積，面積等方面守恆的概念。另一個例子是，給孩子看7隻狗和3隻貓的圖片，問他們狗是否比貓多，孩子們會回答"是"。但是當被問貓是否比狗多，孩子將再次回答"是"。這樣在邏輯上基本的錯誤，顯示兒童在解決問題時處於直覺和真正的邏輯推理之間的過渡期，兒童在幾年後才會獲得真正的邏輯推理。

皮亞傑認為，在前兩個階段，兒童主要是通過模仿和遊戲來進行學習，因為他們通過內部化的活動來建構符號意象。

在其他國家進行的研究，證明皮亞傑的理論具有普遍的意義。心理學家帕特裏夏菲爾德在西非國家塞內加爾進行了類似皮亞傑的燒杯實驗。她的結果表明，只有百分之五十的10-13歲孩子具有守恆概念。在其他文化中，如澳大利亞中部和新幾內亞，也得到了類似的結果。如果成年人不能獲得這一概念，他們就無法理解他人的觀點。人們還發現，如果守恆概念在某個國家未被廣泛接受，這個概念可以教給孩子，訓練可以提高孩子的理解。 因此，我們注意到，達到對守恆概念的理解所具有的年齡差異，是基於所在文化對這些試驗的教導程度。

皮亞傑認知發展理論的下一個階段是具體運思階段。

具體運思階段

從7歲到12歲，表現為兒童獲得邏輯運算能力的基礎，例如，時間，空間等概念。該階段的重要進展是：

• 克服自我中心：兒童多方面看問題以解決問題。

• 因果關係：兒童開始理解一些物理和生物方面的運轉過程，而不單純用擬人化思維來理解。

• 可逆性：兒童理解數字或物體改變後，可以回到原來的狀態。

• 守恆：懂得條目的數量或長度與物體或條目的排列或外觀無關。

• 連續性：根據大小、形狀或其他特徵排列物體的能力。

• 分類：命名並根據外觀、大小或其他特徵給一批物體進行分類的能力，包括一類物體可以包括另一類的觀念。

形式運思階段

這個階段在具體運思階段之後，從大約12歲開始，持續到成年時期。表現為獲得抽象思維能力和從可得到的信息得出結論。當兒童進入青春期，皮亞傑說，許多人可以熟練解決假設命題並使用演繹邏輯作為系統性解決問題的方法: 如果A，則B。另外還有比例性思維的產生。以下不同觀點值得注意：皮亞傑理論意味著認知能力的突然改變。

方案、圖式和階段背後的假定物理機制

首先要注意「圖式」（類似於一維的動作指令列表。例如，引導用戶完成單獨的筆畫）和比喻性「圖式」（又稱「schemata」，類似於二維繪圖/草圖或虛擬三維模型）之間的區別；參見圖式。這種區別（譯者常常忽略）被皮亞傑和因海爾德^[33][34]以及其他^[35]+^[36]（附錄第 21-22 頁）所強調；在更早的（1958 年）心理學詞典^[37]中也有所提及。

在1967 年，皮亞傑考慮了RNA分子作為其尚屬抽象的圖式（他將其提升為行動單位）的可能體現——儘管他並未得出任何確切的結論。^[38]當時，由於瑞典生物化學家霍爾格·海登（Holger Hydén）等人的研究，RNA濃度確實已被證明與學習相關^[39][40]。  

迄今為止，除了一個例外，我們無法通過傳統的直接觀察和邏輯推理來研究此類 RNA 假說。唯一的例外是，此類超微型位點幾乎肯定需要使用光通信，而最近的研究表明，神經纖維確實可以傳輸光/ 紅外線（除了它們公認的作用之外）。^[41][42][43]然而，對由於實際原因本質上無法觀察的現象進行間接研究符合科學哲學，尤其是科學實在論。其技巧在於從間接證據中構建一個合理的跨學科案例（就像兒童在概念發展過程中所做的那樣）。然後保留該模型，直到它被可觀察或其他新證據推翻，屆時需要進行新的調整。

本著這種精神，現在或許可以說 RNA/紅外模型是有效的（可以解釋皮亞傑的高級智力）。無論如何，當前的狀況^[44]為進一步的檢驗和在多個方向上的進一步發展開闢了道路，包括皮亞傑議程中更精細的要點。

實際應用

家長可以通過多種方式運用皮亞傑理論來支持孩子的成長。^[45]教師也可以運用皮亞傑理論來幫助學生。例如，最近的研究表明，同一年級、同一年齡的兒童在衡量基本加減運算準確性的任務上表現不同。^[46]處於前運算水平和具體運算水平的兒童在執行算術運算（例如加減運算）時的準確性相似；然而，具體運算水平的兒童在執行加法和減法運算時總體上精度更高。^[47]教師可以通過與學生及其家長討論教學大綱，運用皮亞傑理論來了解班上每個孩子在每門學科上的表現^[48]。

每個人的認知發展階段各不相同。認知發展或思維是一個從生命開始到結束的主動過程。智力的進步源於每個年齡段和發展階段的人都在尋求認知平衡。為了實現這種平衡，最簡單的方法是用已有的觀念來理解新的體驗。嬰兒學會了用抓取熟悉物體的方式抓取新物體，成年人則將當天的頭條新聞解釋為他們既有世界觀的證據^[49]。

然而，將標準化的皮亞傑理論和程序應用於不同社會，結果卻大相逕庭，這導致一些人推測，不僅某些文化比其他文化更容易產生認知發展，而且如果沒有特定的文化體驗和正規的學校教育，發展可能會在某個階段停止，例如具體的運算階段。^[50]一項程序遵循日內瓦開發的方法（即水位任務）。向參與者展示兩個周長和高度相等的燒杯，裡面裝滿了等量的水。將一個燒杯中的水倒入另一個周長更高、更小的燒杯中。來自特定年齡段非文盲社會的兒童和年輕人更有可能認為更高、更薄的燒杯中的水更多。另一方面，一項關於修改測試程序以適應當地文化的效果的實驗產生了不同的結果模式。在修改後的程序中，參與者用自己的語言解釋，並指出雖然水現在「更多」，但數量是一樣的。

^[51]福爾曼（英語：Anton_Formann）（Formann） 也將皮亞傑的水位任務應用於老年人。結果顯示，隨著年齡的增長，老年人的表現呈非線性下降^[52]。