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新ピアジェ理論は、ピアジェ理論における以下の弱点の1つ以上を修正することを目的としている。
ピアジェ理論のこれらの弱点を修正するために、新ピアジェ派理論家として知られるさまざまな研究者が、ピアジェ理論の概念と認知心理学や差異心理学の新しい概念を統合した認知発達モデルを作成しました。[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]
当初、新ピアジェ派の理論家たちは、ピアジェの発達段階に沿った認知発達を説明する際に、情報処理能力を、ある段階から次の段階への発達と発達速度の個人差の両方の原因として挙げた。フアン・パスクアル＝レオーネはこのアプローチを最初に提唱した。[ 10 ]
パスクアル＝レオーネは、人間の思考は2つのレベルで組織化されていると主張した。これは構成演算子理論（TCO）で概説されている。[ 11 ]
パスクアル＝レオーネは、人が同時に表象できる精神的単位の数が増えることで、より複雑な概念を扱えるようになると提唱した。例えば、ある数が別の数より大きいかどうかを判断するには、2つの精神的単位を心に留めておく必要がある。それらを足し合わせるには、3つの単位、つまり2つの数と、加算や減算といった適用する算術演算を心に留めておく必要がある。比例関係を理解するには、5つの単位、つまり比較する2組の数とその関係を心に留めておく必要がある。
パスカル＝レオーネによれば、精神力は2～3歳では1スキーマ、つまり情報単位に相当し、15歳で最大値の7単位に達するまで2年ごとに1単位ずつ増加します。彼は8歳、10歳、12歳、14歳の子供と成人を研究し、短期記憶の発達は容量の増加によるものであることを発見しました。[ 13 ]彼は、ピアジェの古典的な7つの段階（前操作期、直観期、初期具体的、後期具体的、具体的から形式的への移行期、初期形式的思考、後期形式的思考）には、それぞれ7つの精神単位の精神力が必要であると主張しました。課題に必要な精神力よりも低いレベルの精神力では、必要な関係を表現および計算できないため、その課題の解決は不可能になります。したがって、年齢とともに精神力が増加するたびに、概念とスキルを新しい容量レベルに構築する道が開かれます。特定の年齢に典型的な精神力に満たない場合、または超える場合は、それぞれ発達速度が遅くなったり速くなったりします。
パスクアル＝レオーネに基づき、他の研究者数名が能力発達の代替モデルを提唱した。ロビー・ケースは、処理能力の変化がパスクアル＝レオーネの単一の発達線に沿った進歩として説明できるという考えを否定した。[ 14 ]その代わりに、彼は処理能力の発達は4つの主要な段階の連続で循環し、それぞれの段階は異なる種類の精神構造によって特徴付けられると主張した。これらの段階は、ピアジェの感覚運動期、前操作期、具体的操作期、形式的操作期という主要な思考段階に対応する。これら4つの段階のそれぞれには、表現の媒体と、その段階で可能な関係の種類によって定義される独自の実行制御構造が含まれる。
実行制御構造により、人は次のことができるようになります。[ 15 ]
ケースは、経営管理構造には4つのタイプがあると主張した。[ 16 ]
ケースはまた、これら4つの主要段階における発展は、次の4つの複雑性のレベルと同じ順序で進化すると主張した（したがって、4つのレベルそれぞれにおいて、複雑さが増していく構造を扱うことができる）。
ケースによれば、この短期記憶容量の拡大は、運用効率の向上によってもたらされる。つまり、各実行制御構造を定義する操作の統制力が向上し、それによって目標や目的を表現するための空間が確保されるのである。例えば、年齢を重ねるにつれて数を数える速度が速くなり、子どもはより多くの数を記憶できるようになる。
しかし、連続する段階は無関係ではありません。つまり、ある段階の最終レベルは、同時に次の段階の最初のレベルでもあるのです。例えば、関係段階の精緻化された調整の最終レベルで数の概念が十分に確立されると、子どもたちは数を互いに関連づけて捉えることができるようになり、これは次の次元段階の操作的統合の最初のレベルに相当します。このように、ある段階の構造が一定の複雑さのレベル（精緻化された調整のレベルに対応）に達すると、新しい精神構造が作られ、サイクルが最初から繰り返されます。
ケースは、各領域における意味の組織化の仕方の違いにより、異なる領域の組織化と発達に差異が生じる可能性があることを認識した。具体的には、ケースは中心となる概念構造が存在することを認識した。これらは「非常に広い（ただしシステム全体ではない）適用領域を持ち、その領域における子どもの機能の中心となる意味的注釈と関係のネットワーク」である。[ 17 ]
ケースとその同僚は、量、空間、社会的行動、物語、音楽、運動行動に関する中心的な概念構造を特定した。これらの構造はそれぞれ、幅広い状況を整理する一連の中核的なプロセスと原理を含むと考えられている。例えば、量については「多い」「少ない」という概念、空間については「隣接関係」と「包含関係」、社会的行動については「行動」と「意図」といった概念が挙げられる。このように、これらは非常に広範な構造であり、個人の経験やニーズに応じて、多くの実行制御構造が構築され得る。
例えば、数量を整理する中心的な概念構造の中に、算術問題を解くための実行制御構造、天秤を操作するための構造、住所に基づいて住居の位置を表すための構造などが構築される可能性がある。つまり、中心的な概念構造は枠組みとして機能し、必要に応じて、より地域に特化した概念や行動計画を構築するための基本的な指針と概念的な素材を提供するのである。
中心概念構造のコア要素を学ぶことで、幅広い実行制御構造を迅速に習得する道が開かれるが、これは他の概念構造には一般化されない。影響を受ける概念構造内に限定されたままであり、各中心概念構造内で構築できる実行制御構造には個人内および個人間でばらつきがある可能性があることを示している。これらのばらつきは、各構造に提供される環境的サポートと個人の特定の好みおよび関与に依存する。[ 16 ]
グレアム・S・ハルフォードは、ケースのワーキングメモリ容量の定義と認知発達におけるその役割について、いくつかの異論を提起した。主な異論は、人々は同じ問題を抱えていても、その表現の仕方が異なり、したがって問題の目標や目的の分析方法も異なる可能性があるという点である。そのため、精神的能力は実行機能に照らして特定することはできない。ハルフォードは、理解と問題解決の最も重要な要素を説明するとされる、問題の処理要求を分析する別の方法を提案した。それは、特定の概念や問題を最小限かつ完全に定義する関係のネットワークを把握することである。[ 18 ]
ハルフォードによれば、この理解は構造マッピングを通して構築される。構造マッピングとは、人々が問題の意味を理解するために用いる類推的推論であり、問題の与えられた情報を、既に持っている表現やメンタルモデルに変換することで、問題を理解する。構築可能な構造マッピングは、それが関わる構造の関係性の複雑さに依存する。構造の関係性の複雑さは、構造に関わる実体の数、あるいは次元の数に依存する。タスクの処理負荷は、関係性を理解するために同時に表現しなければならない次元の数に対応する。
例えば、2つの実体間の比較（「より大きい」「より優れている」など）を理解するには、2つの実体とそれらの間の1つの関係を表現できなければなりません。推移関係を理解するには、少なくとも3つの実体（例えば、オブジェクトA、B、C）と2つの関係（例えば、AはBより背が高い、CはBより背が低い）を表現できなければなりません。そうでなければ、関係するすべての実体間の関係を明らかにするような正しい順序で実体を頭の中で並べることは不可能でしょう。
ハルフォードは4つの次元レベルを特定した。[ 19 ]
構造マッピングの4つのレベルは、それぞれ1歳、3歳、5歳、10歳で達成可能と考えられており、ピアジェの認知発達理論では、感覚運動期、前操作期、具体的操作期、形式的操作期、あるいはケースの感覚運動期、相互関係期、次元期、ベクトル期にそれぞれ対応している。
クルト・W・フィッシャーは、ピアジェの認知発達段階の概念と、1960年代の認知心理学で説明された学習理論やスキル構築の概念を統合した理論を提唱した。[ 20 ]
フィッシャーの認知発達段階の概念はケースのそれと非常によく似ている。つまり、彼はケースの主要な段階とほぼ一致する4つの主要な段階または階層を記述している。各階層での思考は異なるタイプの表象で機能する。[ 21 ]
ケースと同様に、フィッシャーは、各主要段階における発展は、構造的に同一の4つのレベルからなる同じ順序で繰り返されると主張している。
しかし、フィッシャーの理論は、他の新ピアジェ派の理論とはいくつかの点で異なっている。その一つは、認知の変化を説明する方法にある。フィッシャーは、情報処理の制約が発達に及ぼす影響を否定するわけではないが、発達の原因としては、個人要因よりも環境要因や社会要因を重視している。発達の変化を説明するために、彼はレフ・ヴィゴツキーの古典的な概念である内面化と最近接発達領域を借用した。[ 22 ]
内面化とは、子どもたちが観察や交流から得たものを、自分自身のものとして再構築し、吸収していく過程を指します。つまり、外部から持ち込まれた異質なスキルや概念を、内面に深く根付いたものへと変容させる過程なのです。
発達の最近接領域とは、ヴィゴツキーの考え方で、どの年齢においても、子どもの理解力と問題解決能力の潜在能力は、実際の理解力と問題解決能力と同一ではないというものです。潜在能力は常に実際の能力よりも高く、発達の最近接領域とは、実際の能力と潜在能力の間に存在する可能性の範囲を指します。構造化された相互作用（足場かけ）と内面化は、潜在能力（理解力と問題解決能力）を徐々に現実の能力（概念とスキル）へと変えていくプロセスです。
フィッシャーは、異なる精神的スキルや機能の発達と機能における領域間の差異は、例外ではなくむしろ規則であると主張した。彼の意見では、これらの差異は、個人が異なる領域で経験する差異と、さまざまな領域と相互作用する際に受けるサポートの差異に起因する。さらに彼は、すべての領域における一種の天井として機能する個人の真のレベルは、その人の潜在能力のレベルであり、それは最大限の慣れと足場の確保という条件下でのみ決定できると提唱した。[ 23 ]
マイケル・コモンズはピアジェの発達理論を簡略化・発展させ、発達の普遍的なパターンを検証するための標準的な手法として、階層的複雑性モデル（MHC）を提唱した。このモデルは、様々な領域にわたる推論課題の難易度を単一の指標で評価する。
MHCは、個人が課題を遂行する際の発達段階を非精神主義的なモデルで表したものです。MHCは、階層的な複雑さの16段階と、それに対応する段階を規定しています。このモデルは、人の年齢に伴う行動の変化を精神構造やスキーマの発達に帰するのではなく、一連の課題行動が階層を形成し、それが次第に複雑化していくと仮定しています。MHCは、課題と遂行を分離します。参加者が特定の階層的複雑度の課題を遂行する際の遂行状況が、発達段階を表します。より複雑な課題を習得するには、階層的に複雑度の低い課題を完了し、練習する必要があるため、例えば、より階層的に複雑な課題を遂行する際の個人の遂行状況に見られる発達的変化を説明できます。
階層的複雑性の順序では、人は加算する前に数えなければなりません（サブタスク 1）。これは、前のタスク アクションを 1 つ習得するだけでよいことに注意してください。乗算する前に加算しなければなりません（サブタスク 2）（サブタスク 3）。階層的複雑性の具体的な順序では、長乗算や分配法則のように、2 つの基本順序の加算と基本順序の乗算が協調する必要があります。さらに、これまでの段階理論では、単に反応を採点し、タスクや刺激を無視することで、段階を評価する際に刺激と反応を混同していました。
MHCでは、上位タスクが下位タスクを調整するために満たすべき3つの公理があります。公理とは、MHCがアクションを階層構造にするためにどのように順序付けるかを決定する規則です。これらの公理は次のとおりです。
これらの公理により、モデルを現実世界の要件（経験的および分析的要件を含む）に適合させることが可能になります。ピアジェ理論では階層的な定義構造にもかかわらず、低次の複雑性アクションを任意に組織化することが可能であり、異なる複雑性定式化のタスク間の相互関係の機能的相関関係が不明確なままになっています。さらに、このモデルは他の新ピアジェ認知発達理論と整合しています。これらの理論によれば、認知発達のより高い段階またはレベルへの進行は、処理効率とワーキングメモリ容量の増加によって引き起こされます。つまり、高次の段階では、これらの情報処理機能に対する要求がますます高くなるため、それらの出現順序は、連続する年齢における情報処理能力を反映しています。
ピアジェとコモンズの発達段階の概念には共通点もあれば、相違点も多くある。両者には共通する点として、以下のようなものがある。
Commons らが追加したものには以下が含まれます: [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ]
MHCの上位5段階はピアジェのモデルには含まれていません。それらは、体系的、メタ体系的、パラダイム的、クロスパラダイム的、メタクロスパラダイム的段階です。支援なしで体系的段階11を達成できる人は約20%に過ぎません。体系的段階より上の段階を達成できる人はさらに少なく（1.5%）、形式的段階を超えた段階では、より複雑な行動が複数のシステムモデルの特徴となります。
成人の中には、形式的段階の行動に代わる方法や視点を発達させる者もいると言われている。彼らは、より「高次の」行動体系の中で形式的行動を用い、形式的段階の行動の限界を超越する。いずれにせよ、これらはすべて、一部の成人がピアジェのモデルで終着点となった形式的思考よりも複雑な推論形式を用いていることを、これらの理論が主張し、収束する証拠を提示する方法である。しかし、これらの新たな革新を、厳密にポスト形式的思考と呼ぶことはできない。
上記のモデルは、領域間の違い、発達における自己認識の役割、処理速度や認知制御といった処理効率の他の側面の役割について体系的に詳述していません。アンドレアス・デメトリウとその同僚が提唱した理論では、これらの要素すべてが体系的に研究されています。
デメトリウの理論によれば、人間の心は3つの機能レベルで構成されている。1つ目は処理能力のレベルであり、情報に注意を向け、選択し、表現し、操作する能力の根底にある情報処理メカニズムが含まれる。他の2つのレベルは認識プロセスに関係しており、1つは環境指向、もう1つは自己指向である。[ 7 ] [ 30 ] [ 31 ]このモデルは図1に図示されている。
精神機能は、特定の年齢において利用可能な処理能力という制約の下で、あらゆる瞬間に発揮される。処理能力は、処理速度、処理制御、表象能力という3つの側面で定義される。
処理速度とは、特定の精神活動を効率的に実行できる最大速度を指します。これは、物体を認識するのに必要な時間など、非常に単純な作業に対する反応時間を基準として測定されます。
情報処理の制御には、目標に集中し、無関係な刺激に注意が奪われないようにし、必要に応じて適切なタイミングで他の関連情報に焦点を移し、無関係な反応や時期尚早な反応を抑制することで、戦略的な行動計画を立て、それを維持できるようにする実行機能が関わっています。2つ以上の選択肢から1つを選ばなければならない状況での反応時間は、情報処理の制御を測る指標の一つです。ストループ効果を用いた課題は、情報処理の制御を測る良い指標となります。
環境指向レベルには、環境のさまざまな領域から得られる情報の表現と処理に特化した表現および理解プロセスと機能が含まれます。このような環境指向システムを6つ紹介します。
これらのシステムの領域特異性は、精神過程がシステムごとに異なることを意味している。例えば、量的システムにおける算術演算と空間システムにおける精神回転を比較してみよう。前者は思考者が量を関連付けることを必要とするが、後者は空間における物体の向きの変換を必要とする。さらに、異なるシステムでは、対象を表し、操作するために異なる種類の記号が必要となる。これらの違いにより、上記のモデルが想定しているように、さまざまなシステム間で概念と操作を、表象能力に課す精神的負荷において等価にすることは困難である。ケースはまた、概念と実行制御構造が、それらが関与する意味ネットワークにおいて領域ごとに異なることも認識していた。 [ 16 ]ケースとデメトリウは、領域分析を統一するために協力した。彼らは、デメトリウの領域はケースの中心的な概念構造の観点から特定できると示唆した。[ 32 ]
第3レベルには、環境指向システムの監視、表現、および制御を目的とした機能とプロセスが含まれます。このレベルへの入力は、処理ポテンシャルと環境指向システムの機能から生じる情報であり、例えば、精神活動によって引き起こされる感覚、感情、概念などです。ハイパー認知という用語は、このレベルを指し、それが心の他の2つのレベルに及ぼす影響を示すために使用されました。ハイパー認知には、作業ハイパー認知と長期ハイパー認知という2つの中心的な機能が含まれます。
ワーキングハイパー認知は、精神的および行動的目標を設定し、達成するまで追求する責任を負う強力な指示的実行機能です。この機能には、個人が次のことを可能にするプロセスが含まれます。(1)精神的および行動的目標を設定する。(2)目標達成を計画する。(3)利用可能な潜在能力、知識、スキル、戦略に照らして各ステップの処理要求を評価する。(4)目標に照らして計画された活動を監視する。(5)達成された結果を評価する。これらのプロセスは、システムが最終目標からどれだけ離れているかをオンラインで評価することによって、目標とサブ目標が更新されるように再帰的に機能します。これらの制御機能は、現在の処理能力を定義する心の現在の構造的制約の下で機能します。[ 31 ] [ 33 ]最近の研究では、これらのプロセスは、処理能力および上述の専門的な思考領域で使用される一般的な推論プロセスとともに、一般的な知能に関与していることが示唆されています。[ 34 ]
意識は、超認知システムの不可欠な要素です。精神的な目標を設定し、その達成を計画し、目標と計画の両方に照らして行動を監視し、現実の行動や精神的な行動を調整するというプロセスそのものには、記憶し、振り返り、そして自己を認識できるシステムが必要です。したがって、意識的な認識と、それに続く自己概念（つまり、自身の精神的特性、機能、精神状態の認識）や心の理論（つまり、他者の精神的機能と状態の認識）といったすべての機能は、まさにこのシステムの構築の一部なのです。
実際、長期にわたるハイパー認知は、継続的に更新される精神機能のマップまたはモデルを徐々に構築します。これらのマップは、一般的に、上述の領域における認知プロセスの実際の組織を正確に表しています。[ 31 ] [ 34 ] [ 35 ]必要に応じて、将来の問題解決と理解を導くために使用できます。任意の時点での最適なパフォーマンスは、領域に特有の実際の問題解決プロセスと、それらに対する私たちの表象との間の相互作用に依存します。2 つの心のレベルの相互作用は、行動の柔軟性を保証します。なぜなら、自己指向レベルは、代替の環境指向の表象と行動を表す可能性を提供し、それによって計画の可能性を提供するからです。[ 31 ] [ 34 ]
上記で述べたすべてのプロセスは、加齢とともに体系的に発達する。
情報処理速度は幼児期から中年期にかけて段階的に向上し、その後再び低下し始める。例えば、非常に単純な物体を認識するのに、6歳児では約750ミリ秒かかるが、成人初期にはわずか約450ミリ秒で済む。
処理制御と実行制御もより効率的になり、より複雑な情報に集中したり、より長い時間注意を持続させたり、無関係な情報をフィルタリングしながら、ますます大きな刺激と反応のスタックを交互に切り替えたりすることが可能になります。たとえば、矛盾する情報の中から特定の刺激を認識するのに、6歳では約2000ミリ秒かかるのに対し、成人初期ではわずか約750ミリ秒で済む場合があります。[ 36 ]
ワーキングメモリのすべての構成要素（実行機能、数値、音韻、視空間記憶など）は年齢とともに増加します。[ 30 ] [ 36 ]しかし、ワーキングメモリの正確な容量は、情報の性質によって大きく異なります。たとえば、空間領域では、6歳で3単位から12歳で5単位まで変化する可能性があります。数学的思考の領域では、同じ年齢期間で約2単位から約4単位まで変化する可能性があります。実行操作が必要な場合、容量は大幅に制限され、6歳で約1単位から12歳で約3単位まで変化します。Demetriouは、これらのデータを説明するために機能シフトモデルを提案しました。[ 35 ]
デメトリウのモデルは、あるレベルの精神単位が最大の複雑さに達すると、心はこれらの単位をより扱いやすくするために、より高いレベルの表現または統合で再編成する傾向があると仮定しています。新しい精神単位が作成されると、心はその機能的な利点のために、以前の単位よりもこの新しい単位を使用することを好みます。言語領域の例としては、単語から文への移行、量的領域の例としては、自然数から数値関係の代数的表現への移行が挙げられます。機能的シフトモデルは、ケース[ 14 ]やハルフォード[ 18 ]が説明したように、新しい単位がどのように作成され、段階の変化につながるかを説明します。
専門領域は、一般的な傾向と各領域の典型的な特徴の両面において、生涯を通じて発達します。出生から青年期中期までの年齢層では、すべての領域で変化が急速に進みます。発達に伴い、各領域における思考は、より多くの表象を扱えるようになります。表象は互いにますます密接に結びつき、具体的な対象との関係だけでなく、相互関係から意味を獲得します。その結果、各領域の概念は、より局所的な概念を結びつけ、より広範で抽象的な新しい概念を生み出す規則や一般原則を参照して、ますます明確に定義されるようになります。各領域における理解と問題解決は、全体的で統合性の低いものから、分化しているもののより統合された精神操作へと進化します。その結果、代替案からの計画と実行が個人の機能の一部となり、問題解決プロセスを効率的に監視する能力も向上します。これにより、専門領域全体にわたって、認知機能と問題解決に柔軟性がもたらされます。
超認知システムでは、自己認識と自己制御、つまり自身の認知活動を制御する能力が、年齢とともに体系的に発達します。認知プロセスの自己認識はより正確になり、問題の外的かつ表面的な特徴（例：これは数字に関するもので、これは絵に関するもの）から、関連する認知プロセス（例：一方は足し算が必要で、もう一方は心の回転が必要）へと移行します。さらに、自己表象の発達も進みます。
各段階で利用可能な知識によって、達成可能な自己制御の種類が決まります。そのため、自己制御はますます焦点が絞られ、洗練され、効率的かつ戦略的になります。実際には、これは私たちの情報処理能力が、長期的な超認知マップと自己定義の事前制御下に置かれることを意味します。[ 33 ]中年期に入ると、知的発達は、環境の処理を指向するシステム（空間的推論や命題的推論など）の優位性から、社会的支援と自己理解および管理を必要とするシステム（社会的理解）へと徐々に移行します。そのため、成熟した成人期への移行により、人は知的により強くなり、自分の強みをより自覚するようになります。[ 37 ]
さまざまなプロセス間には強い発達的関係があり、心の組織のどのレベルの変化も他のレベルの変化への道を開きます。具体的には、処理速度の変化は、処理の制御のさまざまな形態の変化への道を開きます。これらは、作業記憶容量の増強への道を開き、それが推論プロセスの発達、および領域固有のスキル、戦略、知識の再編成と新しいものの獲得によるさまざまな専門領域の発達への道を開きます。[ 36 ]
トップダウン効果もあります。つまり、一般的な推論パターン、例えば含意（もし…ならば推論）や選言（…または推論）は、メタ表象の超認知プロセスを通じて、ドメイン固有の推論パターンを互いにマッピングすることによって構築されます。メタ表象は、認知変化の主要なトップダウンメカニズムであり、理解と問題解決の効率を高めるために、精神的経験（過去または現在）間の類似性を探し、コード化し、類型化します。論理的に言えば、メタ表象は、環境刺激の表象ではなく、精神的経験または操作に適用される類推的推論です。たとえば、「もし…ならば」という文は、日常言語で何度も耳にします。「もしあなたが良い子なら、おもちゃをあげます。」「もし雨が降って外にいると、濡れてしまいます。 」「もしグラスが床に落ちたら、粉々に割れます。」など。子どもが、言語におけるif ... then接続詞の順序が、 ifで指定される出来事や物事が常に最初に起こり、thenで指定される出来事や物事につながる状況と関連していることに気づくと、この子どもは実際には含意の推論スキーマを形成していることになります。発達に伴い、このスキーマは実際の出来事やそれについての会話の予測や解釈のための推論の枠組みになります。[ 7 ]
近年、すべてのシステムの発達は、4つの再概念化サイクルで協調的に行われるという説が提唱されている。これらは、エピソード的表象（出生から2歳）、表象（2歳から6歳）、ルールに基づく概念（6歳から11歳）、原理に基づく概念（11歳から16歳）のサイクルである。各サイクルは2つの段階で進行する。前半は新しい精神単位の生成段階、後半はそれらの整合段階である。この順序は、重複するサイクルにおける処理速度とワーキングメモリの変化と関連しており、すべてのサイクルにおいて、生成段階では速度との相関が高く、整合段階ではワーキングメモリとの相関が高くなる。再概念化は自己推進的である。なぜなら、サイクルの精神表象と精神プロセスに関する抽象化、整合、自己認識によって、包括性と解像度が増していく表象で表現される新しい精神内容が継続的に生成されるからである。各サイクルは、サイクルの表象と根底にある推論プロセスに関する洞察へと至り、それが柔軟性が増していく実行プログラムとして表現される。この洞察に基づいた学習は、再概念化の過程を加速させる。知的成長における個人差は、精神過程についての洞察を得る能力と、さまざまな専門領域（例：カテゴリー認知、量的認知、空間認知など）との相互作用の両方に関連している。[ 38 ]
脳の研究によると、髄鞘形成、可塑性、ニューロンの接続性など、脳の一般的な側面は、処理速度や学習効率など、一般的な知能のいくつかの側面と関連していることがわかっています。さらに、主に前頭葉と頭頂葉に位置する脳領域は、実行制御やワーキングメモリなど、すべての認知処理の中心となる機能を担っています。また、言語情報（脳の側頭葉）、空間情報（脳の後頭葉） 、量的情報（脳の頭頂葉）など、さまざまな種類の情報の表現に特化した多くの神経ネットワークがあります。[ 7 ]
神経発達のいくつかの側面は認知発達と関連している。例えば、神経軸索の髄鞘化の増加は、軸索に沿った電気信号の伝達を漏洩から保護し、一般的な処理効率の変化と関連している。これは、ワーキングメモリの容量を高め、それによって認知発達の各段階間の移行を促進する。[ 32 ]
認知発達の各段階における変化は、脳領域内の神経結合の改善と関連しており、段階間の移行は、脳領域間の結合の改善と関連している。[ 39 ]小児期および青年期における脳波コヒーレンスパターンは、上記の発達サイクルの期間とほぼ一致する成長スパートで発達する。
脳が情報を表現し、精神機能を脳ネットワークに割り当てる効率の変化（代謝活動や皮質の特殊化と刈り込みなど）は、主に各サイクルの初期段階（2～3歳、6～7歳、11～13歳）で発生し、これは速度と知能の関係の増加と関連している。概念を互いにマッピングし、それらを新しい概念にメタ表現することに関連する可能性のある接続性の変化は、各サイクルの第2段階で発生し、これはワーキングメモリと知能の関係の増加と関連している。[ 40 ]
近年、相互作用し変化する複数のプロセスの根底にある規則性を捉え、モデル化する可能性を示す理論と方法への関心が高まっている。動的システム理論はその一つである。ケース[ 17 ]、デメトリウ[ 30 ]、フィッシャー[ 27 ]を含む多くの理論家が、発達中の認知プロセス間の動的な関係を調査および探求するために動的システムモデリングを使用した。
複数のプロセスが複雑な相互作用をする場合、それらはしばしば体系的でなく予測不可能な振る舞いをするように見える。しかし実際には、それらは体系的に相互接続されており、ある時点tにおけるあるプロセスの状態（例えば、処理速度）が、次の時点 t + 1 における別のプロセスの状態（例えば、ワーキングメモリ）に影響を与え、それらが合わさって、時点t + 2 における第三のプロセスの状態（例えば、思考）を決定し、それがさらに時点t + 3 における他の二つのプロセスの状態に影響を与える、といった具合である。動的システム理論は、異なるプロセス間の動的な関係を明らかにし、モデル化し、プロセス間の様々なタイプの相互作用から生じる発展の形態を特定することができる。その目的は、一見無秩序あるいは「カオス」に見える表面の下に存在する秩序と体系性を説明することにある。
ポール・ファン・ヘールトは、動的システム理論が認知発達の理解に役立つ可能性を初めて示した人物である。[ 41 ]ファン・ヘールトは、基本的な成長モデルはいわゆる「ロジスティック成長モデル」であると仮定した。これは、精神過程の発達がS字型の変化パターンに従うことを示唆している。つまり、最初は変化は非常にゆっくりでほとんど気づかれないが、ある時点を過ぎると変化は非常に急速に起こり、過程や能力は比較的短い期間ではるかに高いレベルに急上昇する。最後に、この過程が最終状態に近づくと、変化は減速して安定する。
ポール・ファン・ヘールトによれば、ロジスティック成長は、現在の水準、変化率、そして検討対象のプロセスが機能するために利用可能なリソースによって決まる到達可能な水準の限界という3つのパラメータの関数である。
教育心理学者は、学生の発達に関する研究へと研究分野を拡大してきた。この分野における重要な理論家には、アーサー・W・チッカリングやウィリアム・G・ペリーなどがいる。
アーサー・W・チッカリングは、学生が将来のキャリアや人生での成功のために学びたいと思うのだと教えた。認知能力と批判的思考力を養うことは、学生のあらゆる成功の準備において重要である。自信と能力を高める方法は、自分の行動すべてに目的を持ち、自分を動機づけるものを持つことである。[ 42 ]
パスクアル＝レオーネ、ケース、ハルフォードは、ピアジェの発達段階と下位段階の順序に沿って発達を説明しようと試みた。パスクアル＝レオーネはこの順序を、1つから7つの精神単位へと続く単一の精神力の発達線と結びつけた。ケースは、4つの主要段階それぞれに異なる種類の精神構造が関わっていると示唆し、各主要段階内の連続するレベルまたは下位段階の複雑さの精神的負荷を具体的に示した。彼は、実行制御構造の各レベル内には、関連する概念と意味関係に関して互いに異なる、異なる中心的な概念構造が存在する可能性があると述べた。ハルフォードは、各主要段階に典型的な精神構造の認知負荷を具体的に示そうと試みた。フィッシャーは、段階的な構成物を構築する上での技能構築プロセスの重要性を強調し、技能構築における環境と社会的支援の役割を強調した。コモンズは、認知発達の連続するレベルの説明を提供し、各領域に特有の概念と操作の特殊性への明示的な言及を可能にした。デメトリウは、処理速度と処理制御という概念を自身の理論に組み込み、パスカル＝レオーネの能力発達の根底にある共通次元の概念と、この次元に沿って発達が進むにつれて精神構造に質的な変化が生じるという概念を統合した機能シフトモデルを定式化した。動的システム理論は、発達階層が構築される際に、異なるプロセスがどのように動的に相互作用するかをモデル化することができる。
流動性知能、すなわち学習、問題解決、および新規性への対応の根底にある一般的なメカニズムは、これらの発達プロセスに依存していると考えられています。 [ 43 ] [ 44 ]これらのメカニズムの変化は、連続する年齢レベルにおける理解と問題解決の質の変化をかなりの程度説明できるようです。
知能の包括的な定義は次のようになります。精神的に効率的（つまり、目標に向かってより速く、より集中して作業できる）、有能（つまり、ある瞬間により多くの情報を心に留めておくことができる）、先見性がある（つまり、目標をより明確に特定し、それを達成する方法を計画できる）、そして柔軟性がある（つまり、既に持っている概念や精神的操作に変化を加えることができる）ほど、その人はより知的であると言えます（他の個人との比較においても、一般的な発達階層においても）。
IQや発達速度における個人差は、新ピアジェ理論でモデル化されたすべてのプロセスの違いから加算的に生じる。したがって、新ピアジェ理論は、アーサー・ジェンセン[ 44 ]の一般知能理論とは異なり、ジェンセンの理論では過小評価されている人間の心の専門領域の重要性を認識している。一方、新ピアジェ理論は、一般プロセスの役割を認識し、専門能力がそれらによってどのように制約されるかを示すことで、共通プロセスの働きを過小評価しているハワード・ガードナーの多重知能理論[ 45 ]とは異なる。
教育と認知発達心理学は、いくつかの重要な前提において共通点を持つ。第一に、認知発達心理学は、発達の各段階における人間の認知能力を定義する。つまり、異なる年齢において世界のどのような側面を理解できるか、どのような概念を構築できるか、どのような種類の問題を解決できるかを具体的に示す。教育は、生徒が年齢に応じた理解力と問題解決能力に合った知識を習得し、技能を発達させることを目的としている。したがって、生徒の発達段階を把握することで、生徒が吸収できる知識の種類とレベルに関する情報が得られ、それが各学年で教える教科内容を整理するための枠組みとして活用できる。これが、ピアジェの認知発達理論が教育、特に数学教育と理科教育に大きな影響を与えた理由である。
1960年代と1970年代には、ピアジェの考えを教室で実践するために学校カリキュラムが設計されました。例えば、数学では、数学的理解の段階的順序に基づいて指導する必要があります。したがって、就学前教育と小学校低学年では、概念がまだ不安定で調整されていないため、数の概念の構築に重点を置く必要があります。小学校高学年では、具体的な操作的思考がそのための精神的背景を提供するので、数の演算を習得する必要があります。思春期には、形式的操作的思考が抽象的で多次元的な概念の概念化と操作を可能にするため、数と代数の関係を教えることができます。理科教育では、小学校低学年では子供たちに自然界の性質を親しませ、小学校高学年では子供たちに探究を実践させ、空間、面積、時間、重さ、体積などの基本的な概念を習得させ、思春期には仮説検証、制御された実験、エネルギー、慣性などの抽象的な概念を教えることができます。[ 46 ]
新ピアジェ派の認知発達理論は、上記の懸念事項に加えて、教育における概念とスキルの順序付けは、連続する年齢レベルを特徴づける処理能力とワーキングメモリ能力を考慮に入れなければならないと示唆している。言い換えれば、あらゆる分野におけるカリキュラムの全体的な構造は、上記で要約したすべての理論によって規定される、生徒の発達的な処理能力と表象能力を反映していなければならない。これは、特定の年齢で教えられる概念の理解に利用可能な能力を超えるものが必要な場合、生徒は必要な関係性を解明できないためである。[ 47 ]実際、デメトリウは、処理速度とワーキングメモリが学校での成績の優れた予測因子であることを示している。[ 48 ]
効果的な教授法は、生徒が理解の低いレベルから高いレベルへ移行したり、効率の低いスキルを捨ててより効率的なスキルを習得したりすることを可能にするものでなければなりません。したがって、変化のメカニズムに関する知識は、教科と年齢の両方に適した指導介入を設計するための基礎として使用できます。過去と現在の知識の比較、問題に対する代替ソリューションに対する実際の行動または精神的な行動の考察、新しい概念やソリューションを、思い出して精神的に操作するのに役立つシンボルにタグ付けすることは、認知発達のメカニズムが学習を促進するためにどのように使用できるかのほんの一例です。[ 14 ]例えば、メタ表現をサポートし、ドメイン固有の処理から一般的な推論パターンの出現を促進するために、教授法は、特定のドメイン固有の学習から何が抽象化できるかについて、生徒の意識を継続的に高める必要があります。生徒は、内容の違いを超越する根本的な関係と、それらを処理する際に使用されるまさにその精神的プロセスに気づくように導かれる必要があります（たとえば、含意などの特定の推論スキーマが異なるドメインでどのように機能するかを詳しく説明します）。[ 48 ] [ 49 ]
認知発達心理学は、認知プロセスや能力の組織化、変化の速度、そして変化のメカニズムにおける個人差に関心を寄せている。個人内および個人間の差異の根底にある原理は、教育的に有用である。なぜなら、同じ生徒が異なる領域で同じように優れた学習者ではない理由、そして同じ教室の異なる生徒が同じ教材に対して異なる反応を示す理由を明らかにするからである。
認知発達のさまざまな側面に関する個人差を特定することは、才能のある生徒に焦点を当てた個別指導プログラムや、補習的な性質を持つプログラムの開発の基礎となる可能性がある。[ 48 ] [ 50 ]
ない。子どもはそれぞれとてもユニークで、とても特別なので、私たちは畏敬の念を抱き、謙虚になる。
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