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瑞士心理学家皮亚杰提出的认知发展理论，是20世纪最有影响的发展理论之一。与他同年出生的苏联的著名心理学家维果茨基（L.Vygotsky，1896—1934），虽英年早逝，但他的思想却越来越受到心理学界的重视。本节将分别介绍皮亚杰与维果茨基的认知发展理论。
皮亚杰在从事智力测验的研究过程中，发现所有儿童对世界的了解都遵从同一个发展顺序，在认知过程中犯同类的错误、得出同样的结论。年幼儿童不仅比年长儿童或成人“笨”，而且他们是以完全不同的思考方式进行思维的。为了更好地了解儿童的思维，他放弃了标准化测验的研究方法，开创了用临床法研究儿童智力的先河。通过细致的观察、严密的研究，皮亚杰得出了关于认知发展的几个重要结论。其中最重要的是他提出人类发展的本质是对环境的适应，这种适应是一个主动的过程。不是环境塑造了儿童，而是儿童主动寻求了解环境，在与环境的相互作用过程中，通过同化、顺应和平衡的过程，认知逐渐成熟起来。皮亚杰认为智力结构的基本单位是图式，它是指有组织的思考或行动的模式，是用来了解周围世界的认知结构。同化是指个体将外界信息纳入到已有的认知结构的过程，但是有些信息与现存的认知结构不是十分吻合，这时个体就要改变认知结构，这个过程即是顺应。平衡是一种心理状态，当个体已有的认知结构能够轻松地同化环境中的新经验时，就会感到平衡，否则就会感到失衡。心理状态的失衡驱使个体采取行动调整或改变现有的认知结构，以达到新的平衡。平衡是一个动态的过程，个体在平衡—失衡—新的平衡中，实现了认知的发展。
皮亚杰认为个体从出生到青少年期，认知发展可分为四个阶段。
1．感知运动阶段（出生～2岁），个体靠感觉与动作认识世界，又可以进一步分为6个子阶段。
（1）反射练习阶段（0～1个月），婴儿重复和提高先天就有的反应，练习无条件反射的能力，如吸吮乳头。
（2）初级循环反应阶段（1～4个月），婴儿重复自身的某种活动方式，尤其是那些带给他们愉快感受的动作，动作与视觉之间缺乏协调。“初级”的意思是这些行为来自于前一阶段的反射，如吸吮拇指。
（3）次级循环反应阶段（4～8个月），婴儿的注意集中在对物体的操作上，他们开始有意识地操纵物体和改变环境以重复体验那些令人愉快的动作，如一再摇动玩具听其发出的声音。
（4）二级反应协调阶段（8～12个月），婴儿发展出更复杂的目标导向的行为，能够区分不同的目的应该采用的不同的方法。例如，当一个物体在婴儿和玩具之间时，婴儿会移走物体拿到玩具。当一个玩具离婴儿较远时，他可能会爬过去拿；或者通过抓玩具下面的布，使玩具移动到自己面前来。在这个阶段，婴儿获得了客体永存（object permanence）的初步概念。客体永存是皮亚杰提出的一个概念，指个体能够意识到一个不在视野范围内的人或物体依然是存在的。4～8个月大的婴儿，玩具被藏起来后，他们看不见了，就会认为不存在了，因此不会费力去寻找。8～12个月大的孩子则会寻找玩具，但他们会犯A非B错误（A，not-B error），即婴儿会倾向于到他们第一次发现玩具的地方寻找，而不是到玩具最后被藏起来的地方寻找。
（5）三级循环反应（12～18个月），婴儿不再只是重复那些喜爱的活动，而是开始用尝试错误的方法来探索新的动作会产生怎样的结果，并找到实现目标的最佳方式。如当婴儿用手捏橡皮鸭时它会发出声音，婴儿也会看看用脚踩它是不是也会发出同样的声音。
（6）心理综合阶段（18个月～2岁），婴儿能够将行为图式内化为心理符号或意象并用来指导未来的行为。婴儿拥有了内部表征能力，通过词、数字和意象这些符号来代表记忆中的物体与事件，不再只受即时经验的束缚，具有了延迟模仿（deferred imitation）的能力，即当榜样不在眼前时对其行为的模仿。内部表征使得婴儿具有了假装的能力，他们可以假装自己在开车、在吃饭。不仅如此，内部表征使婴儿可以回忆过去并预测未来，因而可以用顿悟的方式解决问题。
2．前运算阶段（2～7岁），儿童不再依赖感知或动作进行思考，而是拥有了符号功能，开始用语言或表象来表征事件与物体。对儿童来说，延迟模仿、绘画、象征性游戏都是运用符号功能的范例。之所以称为前运算，是因为在皮亚杰看来，这一阶段的儿童尚未获得可以让他们进行逻辑思维的运算图式。皮亚杰对前运算儿童思维特点的描述也主要集中在其思维的局限与不足上。
（1）泛灵论（animism）
皮亚杰认为2～4岁的儿童处于前概念的阶段，他们的思想和概念用成人的标准看显然是不成熟的。年幼儿童常常把没有生命的物体，如太阳、月亮、风、云等看做是活的，因为它们会动，这种思维叫做泛灵论。学前儿童的泛灵论思维主要用于自然的东西，而不适用于人工的东西，如这阶段的大多数儿童不认为汽车是活的。
（2）自我中心（egocentrism）
自我中心是指儿童在思考问题时总是以自己的角度为出发点，这并不是说前运算阶段的儿童很自私，而是指他们以为别人看到的世界与他们看到的是一样的。自我中心表现在两个方面：一是自我中心的语言，尤其是4岁前的儿童在对话时往往是各讲各的，有点鸡同鸭讲的意味，但4岁之后这种语言开始减少，例如在吵架时，儿童了解到自己的话引起了对方的不满，说明儿童可以注意到对方的想法。二是自我中心的空间视角。皮亚杰设计了一个名为三座山的任务，将一个有三座山的立体模型放在桌子上，一个玩偶放在桌子的对面，要求儿童从照片中找到一张代表玩偶看到的模型的样子，结果发现，大多数学前儿童挑选的照片都是自己看到的模型的样子。
（3）集中化（centration）
集中化是指幼儿在思考问题时，只凭知觉所及，将注意集中到事物的单一维度而忽视了其他维度的现象。正是思维存在集中化的现象，使得幼儿在守恒任务中出现错误。例如，在液体守恒任务中，给幼儿观看两个一样的杯子装有等量的水，将其中一个杯子里的水倒入另一个细长的杯子里，问幼儿新杯子里的水是否与原来杯子里的水一样多，5岁孩子会认为新杯子里的水多一些，因为新杯子的水面高一些，而没有意识到新杯子虽然比原来的杯子高一些，但也细一些。
（4）缺少可逆性思维
可逆性（reversibility）思维是指可以从正向思考问题也可以从逆向思考问题。幼儿还缺少这种思维能力，例如，问一个4岁的小男孩有没有兄弟，他回答说“有”，又问他兄弟叫什么名字，他说叫小明。再问他小明有没有兄弟，他却回答“没有”。
3．具体运算阶段（7～11、12岁）
这一阶段的儿童可以运用内部的心理运算解决问题。所谓运算是一种心理动作，儿童在心理进行可逆或补偿的动作，并不需要实际动手操作。具体运算是指儿童只能对于具体的事物或情境按照逻辑法则进行推理。
（1）思维具有可逆性，能够完成守恒任务。
守恒是指物体某方面的特征（如重量或体积），不因其另一方面的特征（如形状）改变而改变。在液体守恒任务中，具体运算阶段的儿童可以运用三种形式的论断达到守恒。第一，同一性论断。例如上述液体守恒任务中，儿童认为既没增加水，又没拿走水，因此它们是相等的。第二，互补性论断。儿童认为高度的增加补偿了宽度的下降。第三，可逆性论断。儿童认为可将新杯子中的水倒回原来的杯子中，因此是相同的。不同的守恒任务，儿童通过的年龄是不同的，图2-1列出了几种主要守恒任务的平均通过年龄（费里德曼，2007）。皮亚杰称此现象为水平落后（horizontal decalage），儿童在该阶段的思维是非常具体的、与特定情境密切相连，因此不能将在一类守恒任务上获得的学习迁移到另一类守恒任务，尽管这些守恒任务所蕴含的原则是相同的。
图2-1 常用的守恒任务及儿童通过年龄
（引自费里德曼，2007）
皮亚杰认为守恒并不是教育的结果，它与儿童的神经成熟和对环境的适应有关。当儿童对事物的不同方面开始注意，并在心理上产生冲突时，是达到守恒的关键期。
（2）掌握了类包含的概念。
小学儿童掌握了一类物体与其子类的关系。如给学前儿童呈现一束由4朵红花和2朵白花组成的花束，问儿童“红花多还是白花多”，儿童一般都能正确回答红花多。但是当问到“红花多还是花多”时，学前儿童就不能正确回答。但是小学儿童，由于具备了类包含的能力，对此类问题多能正确回答。
（3）能够完成序列化的问题。
序列化指能以物体的某种属性为标准对其进行排序，从而进行比较。如小学生可以按高矮、大小、长短等标准对物体进行排序。与序列化有关的另一个概念是传递性（transitivity），是指对一序列中各元素的关系进行推理的能力。如对于“小红比小明高，小明比小兰高，谁最高？”这样的问题，小学儿童已可以解答，但值得注意的是，小学生这种传递推理能力仅限于具体的事物，他们还无法应付抽象的问题。如对于“A比B高，A比C矮，三人中谁最高？”这样的问题，小学儿童往往不能正确解答。
（4）掌握了群集的概念。
小学生已经明白两个子集可以组成一个新的集合，如男生人数＋女生人数＝学生总数。他们也可以逆推，如男生人数＝学生总数-女生人数。
4．形式运算阶段（11、12～14、15岁），能在头脑中把形式和内容分开，使思维超出所感知的具体事物或形象，进行抽象的逻辑思维和命题运算。
（1）具有了假设—演绎推理（hypothetical-deductive reasoning）的能力。
演绎推理是从一般到具体的推理，青少年开始明白如果前提是正确的，那么结论也是正确的，与事件是否真实无关。具体运算阶段的儿童在思考不存在的问题或从未发生的事件时会感到困难，但形式运算阶段的孩子则具备了思考假设命题并得出逻辑结论的能力。让我们看看，9岁儿童（具体运算阶段）和11岁儿童（形式运算阶段）在完成一项名为“第三只眼”任务上的不同表现。该任务是这样的：“假设给你第三只眼睛，你会把它安放在身体的哪部分？请画出来并给出理由”。结果，所有9岁儿童都把第三只眼放在前额的两眼之间，与他们关于眼睛的具体经验相一致，给出的理由也缺乏想象力，如“我把它放在两只眼睛的旁边，如果一只眼睛没有了，我还可以用另外两只眼睛看”，他们对这项任务的评价也相当负面，认为相当愚蠢和无趣。相反，11～12岁的儿童非常喜欢这项作业，表现出极大的想象力，如“我把第三只眼睛放在头顶的发辫上，这样任何方位我都可以看得到”（Shaffer，2004）。
（2）具有了归纳推理（inductive reasoning）能力。
归纳推理是从具体观察推广到一般结论的推理形式，科学家常常通过归纳推理形成假设并系统地检验假设。英海尔德和皮亚杰（1958）做了一个钟摆实验以检验青少年的科学推理能力。研究者给出不同长度的绳子、不同重量的砝码，任务是找出影响钟摆摆动速度的因素。前运算阶段的儿童对此问题无能为力，他们看起来毫无章法，选择随意且不能理解或报告发生了什么。具体运算阶段的儿童能够发现变化绳子的长度和砝码的重量可以改变速度，但是他们往往同时变化这两个因素，因此无法得出是其中一个因素重要还是两个因素都重要。直到形式运算阶段的青少年才开始系统地对所有假设进行检验，每次只改变一个因素：首先是绳子的长度；其次是砝码的重量；第三是砝码释放的高度；最后是所用的力的大小。在改变一个因素时，其他三个因素都保持不变。用此种方法，最终会发现只有绳子的长度才是影响钟摆摆动速度的唯一因素。
皮亚杰在进行上述年龄阶段的划分时，提出下列重要原理：① 认知发展的过程中是一个结构连续的组织和再组织的过程，过程的进行是连续的，但它造成的后果是不连续的，故发展有阶段性；② 发展阶段是按固定顺序出现的，出现的时间可因个人或社会变化而有所不同，但发展的先后次序不变；③ 发展阶段是以认知方式的差异而不是个体的年龄为根据。因此，阶段的上升不代表个体的知识在量上的增加，而是表现在认知方式或思维过程品质上的改变。
1．皮亚杰认为知识的获得是儿童主动探索和操纵环境的结果，学习是儿童进行发明与发现的过程。他认为教育的真正目的并非增加儿童的知识，而是设置充满智慧刺激的环境，让儿童自行探索，主动学到知识。这意味着我们在教育中要注意发挥学生的主体性，不要把知识强行灌输给学生，相反，要设法向儿童呈现一些能够引起他们的兴趣、具有挑战性的材料，并允许儿童依靠自己的力量解决问题。
2．皮亚杰认为应该为儿童提供适合其发展水平的教育。恰当的学习经验必须建立在已有的图式基础上，儿童从中等水平的新颖教育经验中获益最大，这类经验能激发儿童的好奇心，挑战他们当前对事件的认识，会促使儿童重新评价已有的知识经验，从而促进认知的发展。过于复杂的经验既不利于儿童对其进行同化，也难以顺应，因此不会产生新的学习。
3．皮亚杰认为认知发展是呈阶段性的，处于不同认知发展阶段的儿童其认识和解释事物的方式与成人是有别的。因此要了解并根据儿童的认知方式设计教学，如果忽视儿童的成长状态，一味按照成人的想法，只会给儿童带来压力和挫折，让他们感到学习是一件痛苦而不是有趣的事，扼杀了儿童学习的欲望与好奇心。
4．皮亚杰对认知发展阶段的划分是以个体认知方式而非年龄为标准的，个体认知发展的速率是不同的，有快有慢，并不是同样年龄的儿童其认知水平就是相同的。因此在教学中要注意个别差异，做到因材施教。
5．皮亚杰很重视社会交往对儿童认知发展的作用。他认为与同伴一起学习，相互讨论，使儿童有机会了解别人的想法，特别是当他人的想法与自己不同时，会激发儿童进行思考，因为同伴间地位平等，儿童不会简单地接受对方的想法，而试图通过比较、权衡进而自己得出结论，这对儿童的去自我中心性的发展具有重要意义。教师常扮演权威的角色，儿童会养成被动接受“正确”答案的习惯，丧失了自主探索的机会。因此在教学中老师应注意引导学生去发现知识而不是给予，同时应多采取小组讨论、合作学习的形式。
维果茨基是苏联著名心理学家，虽英年早逝，但他的思想却越来越受到心理学界的重视。维果茨基认为在评价人类发展时应从四个互相联系的层面进行：① 微观发生（microgenetic）发展，指相对短暂的时间内发生的变化，如策略使用的变化；② 个体发生（ontogenetic）发展，指个体在一生中的发展变化；③ 系统发生（plylogenetic）发展，指经过数千年甚至数万年的进化而带来的变化；④ 社会历史（sociohistorical）发展，指文化、价值、规范和技术所发生的变化，这些变化构成了历史。维果茨基坚持认为人类的智力发展是经由文化传递给他们的信念、价值和智力工具实现的（Shaffer，2004）。
维果茨基提出儿童的认知发展既不是其内在成熟的结果，也不完全决定于儿童的自主探索。成熟与主动探索固然重要，但不能使儿童取得长足的进步。要发展心智，儿童必须掌握文化提供给他们的智力工具——语言、文字、数学符号及科学概念，等等。
在各种符号中，最重要的无疑是语言。语言有很多功能，但最重要的功能是把我们的思想和注意从当时的情境中——从刺激作用的那一时刻解放出来。因为词能代表不在眼前的事物和事件，语言能使我们反映过去和计划未来。当人类运用符号时，他们投入了中介行为（mediated behavior），不只是对环境刺激进行反应；而且他们的行为也受到自己的符号的影响或者“中介”。对成长中的儿童来说，获得语言是非常重要的，它使儿童能够参与到所属群体的社会生活中，同时，语言也促进儿童自己的思考。另外两个重要的符号系统是文字和数学符号。文字的发明是人类的一个巨大成就，它使人类将信息永久地记录下来。数学符号使人们能以更加抽象的方式处理量的关系。文化所提供的这些符号系统对认知发展有重要影响，它们不仅是人与其他种系相区别的独特特征，也使纯抽象水平或理论层次上的推理等高级思维成为可能。由于社会文化因素具有很大的历史性和相对性，维果茨基的学说称为文化—历史学说。
维果茨基突出强调了语言与认知发展的关系。他认为语言具有调节思维与行动的功能。与皮亚杰一样，维果茨基也注意到了幼儿期出现的自我中心语言，但他们的解释却截然不同。皮亚杰认为自我中心语言是幼儿在思考时的一种缺陷，表明他们还不能根据听众来调节自己的语言。到了具体运算阶段，自我中心语言就会自动消失。维果茨基比较强调自我中心的积极作用，认为它能帮助儿童解决问题。他观察到儿童在遇到困难任务时，自我中心语言成倍地增加，说明儿童运用自我中心语言帮助其思维。因此他认为自我中心语言具有促进儿童心理发展的功能，而且他也不同意皮亚杰认为自我中心语言最终会消失的观点，他认为并没有消失，而是内化成内部语言，一种无声的对话。
维果茨基认为高级心理功能只有经过适当的教育才能获得。因此如何通过教育促进发展成为维果茨基关注的一个重要课题。维果茨基认为传统的成就测验只告诉我们儿童目前的发展水平，却没有告诉我们其潜在发展水平。要决定儿童学习的潜能，我们需要了解儿童在得到适当的帮助后能够达到的水平。他举例说，两个8岁男孩在传统的智力测验上得分相当，表明他们目前处于同一水平。但是当给他们呈现一些难题以致他们不能独立解决时，分别给他们一些小小的帮助，他们的差异就表现出来了。其中一个男孩得分达到了9岁的水平，而另一个达到了12岁的水平。显然，他们学习新事物的潜能是不同的。维果茨基把儿童独立所能达到的解决问题的水平与经他人指导帮助后所能达到的潜在发展水平之间的距离称为“最近发展区”。为此，维果茨基提出教育要走在发展的前面，教育必须面向未来，儿童今天通过他人的帮助才能解决问题，明天他将能够独立完成。
维果茨基提出的最近发展区的概念对教育具有重要的启示。由于教学应着眼于儿童的潜能发展，教师就不应只给儿童提供一些他们能独立解决的作业，而应布置一些有一定难度、需要在得到他人的适当帮助下才能解决的任务。如此，教学不只刺激了已有的能力，而且向前推动了发展。但要注意，最近发展区的概念容易使家长和老师更关注儿童的未来发展，应避免在儿童尚未掌握好当前的能力时，就把儿童推向更高一级的发展。同时还要注意儿童的潜能的发展在于获得老师或同伴的帮助，老师和同伴对儿童的认知发展提供了一种支架的作用，但要注意提供的帮助要恰如其分，必须适当。过多的话，会造成儿童依赖的心理。
维果茨基的最近发展区的概念也促进了合作学习教学模式的开展。在合作学习的课堂中，同学之间互相帮助，能力较差的学生可以从能力较强的同伴的教学中获益，而能力较强的学生则因充当了教师的角色也提高了自己的能力。很多研究表明，合作学习能够促进学生更有效地解决问题，与同伴一起解决问题提高了学生的参与动机，让他们有更多机会观察别人的思考方式并对自己的想法进行反省，从而对问题有了更深入的理解。而同伴作为指导者有时更为有效，因为他们更容易理解被指导者的困难，用他们可以明白的方式教授知识。