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另一个年龄阶段却能有效学习；第二类研究应能做到，考虑了一般的和特殊的准备因素，从而提高了学习成绩；第三类研究涉及教学方法与策略的改进，这种研究应显示出，由于改进了教学方法与策略，使通常在较低年龄阶段不能学习的困难学科或其中的某些部分，变得不用花费过多的时间和精力就能进行有效的学习。
认知发展的理论及其教学含义
长期以来，心理学家对认知发展进行了多方面的研究，其中最有影响的当推皮亚杰的研究，他提出的认知发展阶段论至今仍对学校教学产生着广泛的影响。此外，信息加工心理学家和维果茨基的发展理论也日益受到重视。
儿童认知发展的理论
皮亚杰的认知发展阶段论
以皮亚杰为首的日内瓦学派经过长期研究，确定了儿童认知发展一般要经历以下四个阶段：感知运动阶段（0～2岁）、前运算阶段（2～7岁）、具体运算阶段（7～11岁）和形式运算阶段（11～15岁）。它们彼此衔接，依次发生，不能超越，也不能逆转，各阶段发生的时间大致对应于上述的年龄阶段，但也存在较大的个体差异。由于后三个阶段与学校教育关系较密切，下面就简述这三个阶段的主要特征及有关概念。
前运算阶段
“运算”是皮亚杰从逻辑学中借用的一个术语，指借助逻辑推理将事物的一种状态转化成另一种状态。例如，“3＋2＝5”可以说成“5是由3和2转化而来的”。又如，两只同样低而宽的杯子装着同样多的水，其中一只杯子中的水倒进另一只高而窄的杯子内，则两杯水的外表形状变了。但经逻辑转换（运算），即一个维度（高度）的增加被另一维度（宽度）的减少抵消，便知两杯水数量不变。处于前运算阶段的儿童不能进行这样的转换，他们的思维具有单维性、不可逆性、静止性等特征。所谓单维性是指儿童只能从单一维度进行思维；不可逆性是指儿童无法改变思维的方向，使之回到起点；静止性则是指他们的认知被静止的知觉状态支配，不能同时考虑导致这个状态的转化过程。前运算阶段儿童的思维仍受具体知觉表象的束缚。
在语言方面，这个阶段的儿童已经掌握口头语言，头脑中有了事物的表象，而且能用词代表头脑中的表象。他们能进行初级的抽象，能理解和使用从具体经验中习得的概念以及其间的关系。
具体运算阶段
这一阶段出现的标志是“守恒”概念的形成，即指儿童认识到客体尽管在外形上发生了变化，但其特有的属性不变。该阶段的儿童已经能进行逻辑思维，相对于前运算阶段儿童，其思维具有多维性、可逆性和动态性。在语言方面，尽管这一阶段儿童已经能通过下定义的方式获得概念，但在获得和使用此类概念时，需要实际经验或借助具体形象的支持。
形式运算阶段
“形式运算”是指对抽象的假设或命题进行逻辑转换。这一阶段儿童或青少年已完全具备进行以下思维的能力：（1）假设—演绎思维，即不仅在逻辑上考虑现实的情境，而且根据可能的情境（假设的情境）进行思维；（2）抽象思维，即能运用符号进行思维；（3）系统思维，即在解决问题时，能够在心理上控制若干变量，同时还能考虑到其他几个变量。在此阶段，认知趋于成熟的儿童逐渐摆脱对具体实际经验的依赖，能够理解并使用相互关联的抽象概念。
大量研究表明，皮亚杰揭示的认知发展的阶段性是普遍存在的。思维、语言等的发展由低一级水平向高一级水平过渡，这种顺序是不可改变的。
认知发展的信息加工理论
自20世纪五六十年代认知革命爆发以来，信息加工心理学家主要是从信息加工的角度来研究成人的认知过程。自20世纪七八十年代起，一部分发展心理学家开始从信息加工的角度来研究儿童的认知发展。他们认为，儿童在成长过程中，接受、思考、记忆以及在心理上加工信息的方式不断发生变化。有些信息加工理论家甚至认为，这种变化是以稳步、渐进的方式进行的，而不是皮亚杰所讲的按阶段发展的。随着这方面研究的深入，有信息加工偏向的发展心理学家又逐渐认识到，特定内容领域的知识是发展的一个重要维度。凯瑞（S．Carey）提出的如下论断集中代表了这部分心理学家的认识：儿童与成人相比，是完全不同的思维者与学习者；儿童与成人的差别只在于知识的积累。从知识的角度来刻画认知发展过程，被威纳特（F．E．Weinert）称为是一次革命性的变革。接下来，我们结合发展心理学家的相关研究，对这一观点作进一步论述。
注意的发展
注意的发展主要表现在注意的分散性降低，对注意的意识和控制能力增强上。年幼儿童很容易受无关物体和事件的吸引而导致注意经常而又迅速的转移。随着他们的发展，儿童能更有意识地将注意集中并维持在具体的任务上，不会为无关事件所分心。对注意的意识和控制在心理学中称为元注意。如，学生关上收音机，是因为它干扰了学习，或者学生开始记笔记以防止听讲时走神，都是元注意的表现。有关元注意的研究发现，年长儿童与年幼儿童在如下三方面存在差异：他们更能意识到注意在学习中的作用；他们更善于忽视无关或干扰刺激；他们更善于将注意集中于重要的信息上。
如希金斯和特纳（A．T．Higgins & J．E．Turnure，1984）让不同年级的儿童完成一件困难的学习任务。一些儿童在安静的房间里完成，另一些在有少许背景噪声的房间里学习，还有一些在有大量背景噪声的房间里学习。学前和二年级儿童在安静的条件下学得最快，在有很大噪声的条件下学得最慢。但六年级儿童在有噪声的和安静的条件下都能轻松地学习。显然，年长的儿童能忽视噪声，而年幼的儿童则不能。
又如雷尼和皮尔逊（D．Lane & D．Pearson，1982）给不同年龄的儿童呈现卡片：一些卡片上画的是圆，另一些画的是三角。然后要求儿童将卡片分成两堆，实验者在旁边计算他们完成分类任务的时间。为研究儿童抗干扰的能力，研究者又将不同数量的无关刺激，如星形或其他形状添加到有圆和三角的卡片上。年长的儿童和成人在分出无关信息上几乎没遇到什么困难。年幼的儿童（6～9岁）花了近10倍多的时间来对卡片进行分类。他们还未形成识别干扰、集中注意于任务的主要方面的能力。
记忆的发展
（1）随着年龄增长，儿童更善于运用策略来帮助记忆。许多研究证实，年长儿童比年幼儿童更有可能生成和使用记忆策略。如弗拉维尔（J．Flavell）等人发现，要求不同年龄的儿童按呈现顺序记住一系列物体时，托儿所儿童没有使用复述策略，四年级学生不仅出声复述，而且在下一个项目呈现之前还通过对项目的命名来进行预期。伯克（L．Berk，1994）发现，学前儿童不会运用分类组织策略进行记忆，四年级学生能对记忆系列进行分组和重组；幼儿园儿童不会有效地使用想象策略，四年级儿童却能运用。随着儿童的成长，使用的策略还逐渐变得更为复杂。例如，年幼儿童在复述时，只局限于在每个项目呈现时对其进行命名；年长儿童在每次复述时，更有可能重复系列的更大的组块（如奶牛，奶牛—树，奶牛—树—香蕉等等）。
（2）元记忆能力逐渐得到发展。元记忆是指儿童对自己记忆过程的意识和控制。研究发现，到5岁或6岁时，大多数儿童意识到，熟悉的项目要比不熟悉的项目容易记住，短的系列要比长的系列更容易记住，再认比回忆容易，随着时间的延长，遗忘更有可能增加。弗拉维尔等人还发现，年幼儿童对自己能记住多少内容过分乐观。随着他们的成长，才开始认识到他们的记忆是不完善的，他们不能记住自己接触的所有事物，换句话说，儿童逐渐意识到自己记忆的限制。弗拉维尔等人选择了四个年龄组的儿童（从学前到四年级），然后给他们看印有10个不同物体的图片，要求他们预测短时间内他们能记住几个物体。每个年龄组的预测数和实际记住的数目见表10…1。
表10…1 不同年龄组的预测数和实际记住数
年龄组
预测数
实际记住数
学前儿童
7。2
3。5
幼儿园
8。0
3。6
二年级
6。0
4。4
四年级
6。1
5。5
从表中可见，四组的预测数都比实际记住的数目要多，但年长儿童要比年幼儿童更能明确意识到其记忆的限制。
还有研究发现，年长儿童更善于有意识有目的地进行记忆。如给1—7年级学生一项记忆任务，要求记住呈现给他们的卡片的颜色，而呈现的卡片上又画有不同物体，即在不同颜色背景中有不同物体的图画。年长儿童要比年幼儿童更准确地记住背景色，但在记忆卡片上的物体时，年长儿童并不优于年幼儿童。这说明年长儿童在记忆时，能有意识地按照要求和目的进行记忆而不会去记忆与要求无关的信息。
（3）随着年龄的增长，记忆变得更富有建构性。这主要表现在儿童更有可能超越给定的信息而做出推论。帕瑞斯和林道尔（S．G．Paris & B．K．Lindauer， 1976）让7岁、9岁和11岁儿童阅读如下句子：他／她妈妈烤了一个面包；他／她的朋友打扫了厨房的地板。随后要求儿童回忆句子。给一半儿童提供回忆线索，线索是句子暗含的工具的名称：烘箱（第一句）和扫帚（第二句）等等。给线索的11岁儿童要比没有得到这种帮助的儿童回忆得更多，但7岁和9岁儿童并不像11岁儿童那样，能从线索中受到那样多的帮助。显然，年幼儿童并没有自发地进行推论（如从“烤面包”中推断出“烘箱”来）。
（4）工作记忆的发展。加拿大心理学家凯斯（R．Case）将皮亚杰的理论与信息加工理论紧密结合在一起，集中研究了工作记忆的发展。他认为，工作记忆能力包括两方面，即操作空间和短时贮存空间。前者用来对信息进行加工，后者用来贮存加工所需的信息。凯斯认为，认知发展的变化并非起因于工作记忆能力的整体变化，而是由于操作空间效率的提高。而操作空间效率的提高主要有两方面的原因：一方面，随着儿童不断成熟，他们的神经结构越来越高效；另一方面，随着儿童经验的增长，他们将现有的图式整合成更高层次的新图式。
规则的发展
辛格利（R．Siegler）认为，儿童认知发展的某些重要方面可以用规则的建构来刻画，即用更为具体的规则代替皮亚杰的运算来解释认知的发展。他利用皮亚杰研究过的杠杆平衡问题证实了这一点。给儿童呈现一个简单的杠杆，在离支点不同距离处，可以放上不同的重量，要求儿童判断杠杆是平衡还是哪一端下降。辛格利运用心理学的任务分析技术，确定出儿童完成这一任务可能需要如下四个规则：（1）用规则1的儿童会认为，有更多重量的一边会下沉，如果两边重量相等，则杠杆平衡。（2）用规则2的儿童会认为，如果两边重量不等，则根据重量判断；如果重量相等，则考虑距离。（3）用规则3的儿童会同时考虑重量和距离，当重量或距离有一种相等或都相等时，他们能正确判断。（4）用规则4的儿童已掌握了重量×距离的规则：向下的力等于重量乘以离支点的距离。
接下来，辛格利又设计了六类平衡问题，以便引出不同规则支配下的反应模式。他将每个问题类型的五个变式呈现给5～17岁儿童。90％的儿童一致地遵循四个规则中的某一个。正如所预期的，选择规则的复杂性随年龄增加，大多数5岁儿童用规则1，17岁儿童则常用规则3和规则4（见表10…2）。
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维果茨基的认知发展理论
俄罗斯心理学家维果茨基（L．S．Vygotsky）在20世纪20年代至30年代早期做了许多儿童思维的研究，提出儿童认知发展的理论。他的理论强调社会文化在儿童认知发展中的作用，而社会文化的影响作用又主要表现在社会性的相互作用以及语言的习得与使用上。
社会性的相互作用
维果茨基认为，儿童的认知发展可以通过与更有能力个体（如父母、教师等）的相互作用而得以促进。这一发展是借助维果茨基提出的最近发展区实现的。维果茨基区分了儿童认知能力发展的两种水平：一是儿童能独立解决问题的水平，即实际发展水平；二是在更有能力个体的帮助下解决问题的水平，即潜在发展水平。维果茨基把儿童不能独立完成但在他人帮助指导下能完成的任务范围叫做最近发展区（zone of proximal development，ZPD）。儿童只有尽力去解决最近发展区内的任务才能促进认知发展。
当更有能力的个体帮助儿童完成困难的任务时，他们常常采用支架（scaffolding）的技术来进行。支架的概念来源于建筑行业的脚手架。当建筑工人建造大楼时，会在大楼四周搭建脚手架，为工人的工作提供支持。当大楼建造好后，脚手架就不大需要了，可以逐渐撤去。促进儿童认知发展的支架是由更有能力的个体提供的、旨在帮助儿童成功完成最近发展区任务的支持机制。当儿童能力有所发展时，就可以逐渐撤去支架。
奥姆罗德（J．E．Ormrod）列举了一些在不同情境中经常用到的支架：（1）与儿童一起制定一个解决新问题的方案；（2）以儿童易于模仿的方式演示如何完成任务；（3）简化任务；（4）将复杂的任务分解为几个更简单的小任务；（5）通过提问，让儿童以适当方式思考如何完成任务；（6）将儿童的注意维持在任务的相关方面；（7）激发并维持儿童完成任务的动机；（8）提示儿童完成任务的目标。
语言
维果茨基认为，语言的习得与使用是儿童智慧能力的一个主要成分。他提出，儿童在语言的使用上经历了三个阶段。第一阶段是社会言语，这时的语言主要被用作交流的手段，与儿童的思维过程还没有联系，语言的交流功能游离于语言的智慧功能之外。第二阶段是自我中心的言语阶段，儿童开始用言语来形成思想并调节智慧能力，但这时的儿童必须通过自己跟自己讲话的方式才能调节和指导思维行动。第三阶段是内部言语阶段，儿童将自我中心的言语加以内化，转变为内部言语，儿童可以不出声地用内部言语调节思维和行动。
认知发展理论的教学含义
皮亚杰的认知发展阶段理论强调认知发展对学习的制约作用，强调教学应该适应学生的认知发展水平。维果茨基则主张通过有目的、系统的教学促进儿童认知发展。我们认为，这两派讲的是同一事物的不同方面，在教学时要将两者结合起来，一方面应依据儿童的认知发展水平进行教学，另一方面则应通过精心组织的教学内容与方法促进儿童认知发展。
教学要适应认知发展水平
根据小学生认知发展的具体、直觉水平进行教学
小学儿童认知发展的局限性使他们需要凭借具体的实际经验来理解并运用定义性概念以及这些概念之间的关系，并且他们倾向于直觉地理解抽象的关系，但这些并不意味着学校只能教他们读、写、算等基本知识、技能。实际上，只要方法得当，他们可以直觉地或半抽象地掌握许多科学概念。正如布鲁纳所指出的，许多复杂的概念可以在充分简化之后使之适合某一认知发展水平。这样，每个正常儿童就能在与其年龄相对应的认知发展水平上掌握这些概念。尽管如此，当教师面对认知发展处于具体、直觉水平的儿童时，他们的困难任务就是用适合儿童特点的语言描述科学的概念和原理，便于儿童理解。许多教师往往不易做到这一点。据心理学研究，其原因是：（1）教师在教别人时，他的自然倾向是采用与他自己学习新知识时相同的讲解水平；（2）教师一旦获得了困难的新概念，便倾向于把这个概念看成是不证自明的，忘了儿童学习过程中局限的发展因素、需要纠正大量的错误概念和含糊的认识。教师一旦掌握了一个特殊学科的结构以后，倾向于按学科的有关概念和原理之间的逻辑关系考虑学科结构，忘了学生在学习新知识时不断分化的心理过程；（3）教师自己由于知识丰富和认知结构高度分化，能意识到许多简单概念中的细节、内容的意义和限制条件，而常常不能意识到，介绍这些复杂内容只能使学生更加糊涂。因此，如何使教学内容适合儿童心理发展特点是教学成败的关键。
应该指出，小学生认知发展的具体性和直观性，并不意味着对他