天才就是1%的靈感加上99%的汗水，認知呢？

通過上篇文章認知、智力和智商，99%的人不知道其區別，我們知道了什麼是認知以及它和智力及智商的區別。對於認知，大家非常關心的一個話題（或者爭論）就是認知到底是後天還是先天的？有些人在某些認知任務中表現得比較好，是由於他們天生就被賦予了更強的執行這些任務的能力，還是由於他們學習了更多的與這些任務有關的知識？毫無疑問，兩種原因都有。

圖片來自知乎貢臨淵的回答（https://www.zhihu.com/question/20959742）

通過本篇文章（本文較長，預計閱讀時間18分鐘），你將了解到：

• 兒童在成熟過程中，其思維是如何發展的？

• 神經發育和經驗對兒童智力發展的相對貢獻是什麼？

• 在成年時期我們的智力能力發生了什麼變化？

認知發展

雖然在子宮內發育了9個月，人類嬰兒在誕生時仍然非常無助，需要花費相當長的時間來長大成人——大約15年，約是人生的五分之一的時間。然而，一隻小狗的妊娠期只有9個星期，它在出生時比人類的新生嬰兒更有能力。在一年之內，即不到其生命的十分之一的時間，狗就發育完全並具備了生殖能力。

人類的兒童期之長超出了其碩大的腦在發育中所需的時間。實際上，神經系統的大部分發育在5歲時已經完成。人類漫長兒童期是由於身體發育緩慢。有人推測，這種身體的緩慢發育是讓兒童維持對成年人的依賴。成長為合格的成年人之前兒童需要學習很多東西，兒童期如此之長使得兒童有足夠的時間來獲得這些知識，兒童期是步向成人期的學徒時期。

現代社會如此複雜，使得我們不能僅僅通過簡單地跟父母交往15年就能學會所需的知識。為了提供所需要的訓練，社會創建了社會性機構，例如中學、大學、大學之後的研究生院等。人們通常要花上超過25年的時間，幾乎是與職業生命相同的時間來準備他們在社會中擔當的角色。

皮亞傑的發展階段

按照皮亞傑的觀點，在一個兒童進入這個世界的時候，他幾乎缺乏所有的成人所具備的基本認知能力。但是通過一系列的發展階段，兒童逐漸地發展出了這些能力。

皮亞傑區分了四個主要的階段。人生最初的兩年是感知運動階段（sensory-motor stage）。在這個階段，兒童發展了用來思考物理世界的圖式。例如，他們逐漸形成了物體在這個世界持久存在的概念。第二個階段是前運算階段（preoperational stage），它刻畫了2~7歲的兒童的特徵。與前一階段的兒童不同，這個階段的兒童能夠對世界進行內在的思考，但是這種心理過程是直覺性的，缺乏系統性。例如，當要求一個4歲大的孩子說明他所畫的農場和一些動物的圖畫時說：「首先，這邊是動物住的一個房子。我住一個房子，媽咪和爹爹住一個房子。這是馬。我在電視裡看見馬了。你有電視嗎？」

第三個階段是具體運算階段( concrete-operational stage)，7-11歲。在這個階段，兒童發展出一系列心理操作，使得他們能夠以一種系統的方式對待物理世界。然而，兒童對世界進行形式化推理的能力仍然非常有限。形式化的推理能力出現在皮亞傑所說的第四個階段，形式運算階段(formal-operational stage)，跨度為11歲到成人。一旦進入這個階段，儘管仍然有很多東西需要學習，但是兒童已經成長為一個概念上的成人，並且能夠進行科學推理——皮亞傑將她作為成熟的智力功能的一個範例。

皮亞傑的階段概念一直是發展心理學的一個痛處。很顯然，兒童不會在11歲生日的那一天突然從具體運算階段進入形式運算階段。不同的兒童和文化之間存在著巨大的差異，各階段對應的年齡只能是一個大概值。然而，仔細分析單個兒童的發展過程，同樣也找不到在任何年齡出現的突然變化。對這種漸變的一種解決辦法是將各個階段再細分成更小的亞階段。另一種解決方法是將階段解釋為對逐漸的、連續的內在變化過程的一種簡單的刻畫。西格勒認為，經過仔細地分析，所有的認知發展都是連續的、漸變的。他把關於兒童的成長經歷了離散的階段的信念稱為是「完美躍遷神話」。

與皮亞傑的階段分析一樣重要的是，他對兒童在這些階段內的一些特定任務上的表現所進行的分析。這些任務分析為他對各階段的寬泛而抽象的刻畫提供了實證基礎。也許他最有名的任務分析是對守恆的研究。

守恆

術語守恆（conservation)通常是指對世界的理解和知識在各種變換下保持不變。兒童對守恆的理解沿著皮亞傑所謂的各個成長階段而發展。

感知運動階段的守恆(conservation in the sensory-motor stage)：兒童必須了解物體經過時間和太空的變換仍然持續存在。如果用布擋住嬰兒正在伸手去抓的玩具,6個月大的嬰兒會停止動作，並且表現出對這個玩具不再有興趣(如下圖)。似乎對這個孩子來說，當物體不在視線內時它就不存在了。皮亞傑從他的實驗中總結道，兒童不是生來就有關於客體持久存在的知識，而是在生命的第一年發展出這種概念的。

一個關於嬰兒不能理解物體持久存在的例子。(資料來源： Monkmeyer Press PhotoService, Inc. From Santrock and Yussen, 1989.)

按照皮亞傑的觀點，嬰兒的客體持久存在的概念發展緩慢，它是感知運動階段智力發展的一個主要表現。年長一點的嬰兒會去尋找藏起來的物體，但是要求更高的測試表明，他們還不能理解客體持久存在的概念。在一項實驗中將一個物體放在覆蓋物A下面，然後，當著兒童的面，將這個物體拿走，放在覆蓋物B下面。兒童仍會經常在覆蓋物A下面去尋找那個物體。皮亞傑主張兒童沒有理解物體將在位置B出現。只有在12個月之後兒童才能在該任務中取得一致性的成功。

前運算階段和具體運算階段的守恆( conservation in the preoperational and concrete-operational stages)：在大約6歲的時候，兒童的守恆概念出現了許多重要的進展。按照皮亞傑的觀點，這個年紀是前運算階段向具體運算階段轉變的時期。在6歲之前，兒童在推理中表現出一些明顯的錯誤。6歲時，他們開始糾正自己的這些錯誤。關於這種變化的原因一直存在爭論，不同的理論家指出了不同的原因，包括語言、入學以及其他的原因。這裡我們將介紹一種導致兒童理解數量守恆的變化。

作為成年人，我們幾乎一瞬間就能辨認出盤裡有四個蘋果，而且很肯定把它們倒進一個袋子裡，這些蘋果仍然是四個。皮亞傑感興趣的是兒童如何發展出數量概念的以及他們如何知道數量在各種變換之下，例如將物體從盤裡倒進袋子裡，仍然保持不變。下圖顯示的是心理學家們在許多實驗中向學齡前兒童呈現的一個典型的守恆問題。向兒童呈現兩排物體，例如棋子。它們包含相同數量的物體，並且兩排物體平行排列，一一對應。當問兒童這兩排物體的數量是否相同時，兒童回答『是』，可以通過要求兒童數出這兩排物體的個數以確認他們的答案。現在，當著兒童的面，將其中一排壓縮得比另一排短，但是不添加或移走任何棋子。然後再次問兒童哪一排有更多的物體，此時兒童會說長的那一排更多。兒童似乎不知道數量在像太空壓縮這樣的變換之下是保持不變的。如果讓他們數出兩排物體的個數，兒童會非常驚奇地發現他們的數量相同。

測試數量守恆的一個典型實驗情境。(資料來源： Monkmeyer Press Photo Service，Inc. FromSantrock and Yussen. 1989)

顯示兒童缺乏守恆的各種實例的一個普遍特點是，與任務無關的物理特徵的呈現干擾了兒童。另一個例子是如圖14.4所示的液體守恆任務。向兒童呈現兩個同樣的玻璃杯，裡面裝有同樣多的水，另外還有一個空的、又高又瘦的玻璃杯。當問兒童這兩個同樣的玻璃杯裡是否裝有同樣多的水時，兒童回答「是」。然後把一個玻璃杯裡的水倒進高而瘦的玻璃杯裡，再問這兩個玻璃杯中的水是否相同，此時兒童會說高玻璃杯裡裝的水更多。

年幼兒童被外在物理特徵所干擾，從而不能將他們看到的水從一個玻璃杯倒進另一個玻璃杯與液體的量並未發生改變聯繫起來。布魯納( Bruner,1964)的實驗表明，如果在向高玻璃杯裡倒水時，遮擋住高玻璃杯，使兒童看不到高的水柱，不受物理外觀的干擾兒童就很少會在液體守恆任務中失敗。因此，這是一個被物理外觀弄得不知所措的案例。兒童其實是知道倒出的水的量保持不變的。

兒童的守恆失敗也表現在固體的重量和體積上。曾經有一種觀點認為，成功地完成所有這些任務的能力取決於獲得一種單一的抽象的守恆概念。然而現在我們都很清楚，在一些任務上獲得守恆比在另一些任務上早。例如，數量守恆通常早於液體守恆。另外，在由前運算階段向具體運算階段轉變時期的兒童，會在一個實驗情境中表現出數量守恆，但卻在另一個實驗情境中守恆失敗。

圖14.4 測試液體守恆的一個典型實驗情境。(資料來源： Monkmeyer Press Photo Service，Inc. From Santrock and Yussen, 1989)

形式運算階段的守恆( conservation in the formal-operational period)：當兒童發展到形式運算階段，他們對守恆的理解達到了新的抽象水準。他們能夠理解作為現代科學的一部分的理想化守恆，包括能量守恆和動量守恆這樣的概念。在一個沒有摩擦力的世界，一個物體一旦運動就會一直持續運動下去，這是兒童從來沒有經歷過的一種抽象形式。然而，兒童開始理解這種抽象形式及它與現實世界經驗的關聯。

什麼在發展

很顯然，正如皮亞傑和其他研究者所證明的，主要的智力變化發生在兒童期，然而，有一些很重要的問題是這些變化的基礎是什麼。有兩種路徑可以解釋為什麼隨著年齡的增長兒童在各種認知任務中的表現越來越好：一種是他們的「更好的思維」，另一種是他們的「更好的知識」。

更好的思維這一觀點認為兒童的基本認知過程變得更好。也許他們的工作記憶能包含更多資訊，或者對資訊的加工變得更快。更好的知識這一觀點認為，隨著年齡的增長，兒童習得了更多的事實和更好的方法。我稱它為「更好的知識」，而不是「多的知識」，是因為它不僅僅是增加知識，而且也包括去除錯誤的事實和不合適的方法(例如在守恆任務中對外觀的依賴)。也許這些較好的知識使他們能更有效地執行任務。用電腦來打個比喻：一個電腦應用項目可以通過在記憶體更大、速度更快的電腦上運行同樣的程式而提高績效，或者通過在同樣的電腦上運行更好的程式而提高績效。兒童發展屬於哪一種情況呢，更好的機器還是更好的程式?

原因並非是其中的一個或另一個，這兩者都是兒童發展的原因，但是他們各自的貢獻是什麼？西格勒( Siegler,1998)認為，兒童在最初兩年發生的許多發展變化可以理解成與神經系統的變化有關。在最初兩年裡神經系統的變化相當大。我們已經提到，剛出生的嬰兒比年紀大一點的兒童有更多的神經元。

如下圖所示，在最初的兩年裡，神經元的數量有所減少，但突觸連接的數量卻增加了10倍。在大約2歲時，突觸的數量達到頂峰，隨後開始下降。早期對神經元的修剪和後來對突觸連接的修剪可以被認為是使得腦能夠自我精細調整的過程。最初的過度生成保證了有足夠的神經元和突觸來加工所需的資訊。當一些神經元和突觸不再被使用，因此被證明是不必要時，它們會消失。

在兩歲之後，神經元和它們的突觸連接沒有出現太多的進一步增長。腦的持續成長是由於其他細胞的增殖，尤其是神經膠質細胞的增加，包括提供包圍神經元軸突的髓鞘的細胞的增加（髓鞘能使軸突迅速傳遞腦信號）。髓鞘化的過程以漸進的方式持續到接近成年。這種漸進的髓鞘化的效應相當可觀。例如，成年人的神經衝動在大腦兩半球之間的傳遞時間大約是5毫秒，是4歲兒童速度的45倍(Salamy,1978)。

人出生之後其大腦皮層環布羅卡區的發展（從左到右分別為：新生兒，3個月，24個月），資料來源：Lenneberg，1967.

加工能力的提高是兩歲以後發展的基礎。畢竟我們要考慮一個兩歲兒童和成人在生理上的差別。我兒子兩歲時，他難以解開睡衣的扣子。如果他的肌肉和協調能力已經如此成熟，為什麼他的腦還沒有成熟呢?然而這個類推並不成立，一個兩歲兒童只有其成年期身體重量的20%，然而他的腦已經達到了它最終大小的80%。兒童兩歲之後的認知發展可能更多地取決於輸入腦中的知識而不是腦的生理能力的任何改進。

本文摘錄自《認知心理學及其啟示》，（美）約翰?安德森著，秦裕林等譯。