Neo-Piagetsche Theorien der kognitiven Entwicklung

Neo-Piagetsche Theorien der kognitiven Entwicklung kritisieren und erweitern Jean Piagets Theorie der kognitiven Entwicklung .

Die neo-piagetischen Theorien zielen darauf ab, eine oder mehrere der folgenden Schwächen in Piagets Theorie zu korrigieren:

• Piagets Stufentheorie der kognitiven Entwicklung besagt, dass Menschen verschiedene Stufen durchlaufen , erklärt aber nicht ausreichend, warum diese Entwicklung von Stufe zu Stufe erfolgt. ^{[ 1 ]} Mansoor Niaz argumentierte, dass Piagets Stufen lediglich eine Heuristik zur Operationalisierung seiner Äquilibrierungstheorie darstellten. ^{[ 2 ] [ 3 ]}
• Piagets Theorie erklärt individuelle Unterschiede in der kognitiven Entwicklung nicht ausreichend. Sie berücksichtigt nicht, dass manche Individuen die einzelnen Entwicklungsstufen schneller durchlaufen als andere. ^{[ 4 ]}
• Die Vorstellung starrer, universeller Stufen der kognitiven Entwicklung ist falsch. ^{[ 5 ]} Studien zeigen, dass die Fähigkeiten einer Person in einem bestimmten Alter je nach Bereich (wie beispielsweise das Verständnis sozialer, mathematischer oder räumlicher Konzepte) erheblich variieren und dass es nicht möglich ist, die Person einer einzigen Stufe zuzuordnen. ^{[ 5 ]}

Um diese Schwächen von Piagets Theorie zu beheben, entwickelten verschiedene Forscher, die als Neo-Piagetianer bekannt sind, Modelle der kognitiven Entwicklung, die Konzepte aus Piagets Theorie mit neueren Konzepten der Kognitionspsychologie und der differentiellen Psychologie integrieren . ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]}

Anfänglich erklärten neo-piagetische Theoretiker das kognitive Wachstum entlang der Piagetschen Stufen , indem sie die Informationsverarbeitungskapazität als Ursache sowohl für die Entwicklung von einer Stufe zur nächsten als auch für individuelle Unterschiede im Entwicklungstempo anführten . Juan Pascual-Leone war der Erste, der diesen Ansatz vorantrieb. ^{[ 10 ]}

Pascual-Leone argumentierte, dass das menschliche Denken auf zwei Ebenen organisiert sei. Dies wird in der Theorie der konstruktiven Operatoren (TCO) dargelegt. ^{[ 11 ]}

1. Die erste und grundlegendere Ebene wird durch die mentale Leistungsfähigkeit bzw. Kapazität definiert. Diese Ebene umfasst Prozesse, die Art und Umfang der Informationen bestimmen, die ein Individuum verarbeiten kann. Das Arbeitsgedächtnis ist die funktionale Manifestation der mentalen Leistungsfähigkeit. Die Kapazität des Arbeitsgedächtnisses wird üblicherweise anhand der Anzahl der Informationseinheiten – der sogenannten Gedächtnisspanne – angegeben, die man gleichzeitig im Gedächtnis behalten kann. Daher kann die Gedächtnisspanne als das Quant der Denkleistung verstanden werden. ^{[ 12 ]}

1. Die zweite Ebene umfasst mentale Inhalte an sich. Das heißt, sie beinhaltet Konzepte und Schemata der physischen, biologischen und sozialen Welt sowie die Symbole, mit denen wir uns darauf beziehen, wie Wörter, Zahlen und mentale Bilder. Sie umfasst auch die mentalen Operationen, die wir damit durchführen können, wie beispielsweise Rechenoperationen mit Zahlen, mentale Rotation von mentalen Bildern usw.

Pascual-Leone argumentierte, dass die Fähigkeit, komplexe Konzepte zu erfassen, mit zunehmender Anzahl mentaler Einheiten, die man gleichzeitig repräsentieren kann, steigt. Beispielsweise benötigt man zwei mentale Einheiten, um zu entscheiden, ob eine Zahl größer als eine andere ist. Um Zahlen zu addieren, sind drei Einheiten nötig: die beiden Zahlen plus die anzuwendende Rechenoperation, wie Addition oder Subtraktion. Um Proportionalität zu verstehen, muss man fünf Einheiten im Kopf behalten: die beiden zu vergleichenden Zahlenpaare und ihr Verhältnis zueinander.

Laut Pascual-Leone entspricht die mentale Leistungsfähigkeit im Alter von 2–3 Jahren einer Informationseinheit und steigt alle zwei Jahre um eine Einheit, bis sie im Alter von 15 Jahren ihr Maximum von 7 Einheiten erreicht. Er untersuchte 8-, 10-, 12- und 14-Jährige sowie Erwachsene und fand heraus, dass die Entwicklung des Kurzzeitgedächtnisses auf Kapazitätswachstum beruht. ^{[ 13 ]} Er argumentierte, dass Piagets klassische sieben Stufen – präoperationales, intuitives, frühkonkretes, spätkonkretes, konkret-formales, frühformales und spätformales Denken – jeweils eine mentale Leistungsfähigkeit von 7 Einheiten erfordern. Eine geringere mentale Leistungsfähigkeit als für eine Aufgabe erforderlich macht deren Lösung unmöglich, da die notwendigen Beziehungen nicht repräsentiert und berechnet werden können. Somit ebnet jede Zunahme der mentalen Leistungsfähigkeit im Laufe des Lebens den Weg für den Aufbau von Konzepten und Fähigkeiten auf dem neuen Kapazitätsniveau. Ein Unter- oder Überschreiten der für ein bestimmtes Alter typischen mentalen Leistungsfähigkeit führt zu einer entsprechend langsameren bzw. schnelleren Entwicklung.

Aufbauend auf Pascual-Leone entwickelten mehrere andere Forscher alternative Modelle der Kapazitätsentwicklung. Robbie Case lehnte die Vorstellung ab, dass Veränderungen der Verarbeitungskapazität als lineare Entwicklung entlang Pascual-Leones linearer Entwicklungslinie beschrieben werden können. ^{[ 14 ]} Stattdessen argumentierte er, dass die Entwicklung der Verarbeitungskapazität in vier Hauptstadien verläuft, die jeweils durch unterschiedliche mentale Strukturen charakterisiert sind. Diese Stadien entsprechen Piagets Hauptstadien des sensomotorischen, präoperationalen, konkret-operationalen und formal-operationalen Denkens. Jedes dieser vier Stadien beinhaltet eigene exekutive Kontrollstrukturen , die durch das Repräsentationsmedium und die Art der im jeweiligen Stadium möglichen Beziehungen definiert sind.

Exekutive Kontrollstrukturen ermöglichen es der Person: ^{[ 15 ]}

1. die Problemsituation darstellen;
2. die Ziele der Problemlösung festlegen;
3. die Strategie entwickeln, die zur Erreichung der Ziele erforderlich ist.

Case argumentierte, dass es vier Arten von Exekutivkontrollstrukturen gibt: ^{[ 16 ]}

1. Sensomotorische Strukturen im Alter von 1 bis 18 Monaten (d. h. Wahrnehmungen und Handlungen wie Sehen und Greifen). Diese Struktur umfasst 3 Unterstadien. ^{[ 16 ]}
   • 4–8 Monate – Kinder finden Freude an der Bewegung und daran, diese Bewegung kontrollieren zu können.
   • 8–12 Monate – In diesem Stadium teilen Kinder ihre Aufmerksamkeit zwischen Aktionen und Reaktionen auf.
   • 12–18 Monate – In dieser Unterphase werden die reversiblen Beziehungen zwischen den Aktionen und Reaktionen eines Objekts eingeführt.
2. interrelationale Strukturen im Alter von 18 Monaten bis 5 Jahren (d. h. mentale Repräsentationen, die für tatsächliche Objekte in der Umwelt stehen, wie Wörter oder mentale Bilder);
3. dimensionale Strukturen von 5 bis 11 Jahren (d. h. mentale Repräsentationen, die durch eine konsistente Beziehung miteinander verbunden sind, sodass jeder einzelne Fall mit jedem anderen Fall in Beziehung gesetzt werden kann, wie z. B. die mentale Zahlengerade, auf der jede Zahl mit jeder anderen Zahl in Beziehung gesetzt werden kann);
4. Vektorielle Strukturen von 11 bis 19 Jahren (d. h. Beziehungen zwischen den Dimensionen der vorherigen Stufe, wie etwa Verhältnisse und Proportionen, die zwei oder mehr Dimensionen miteinander verbinden).

Case argumentierte außerdem, dass die Entwicklung innerhalb jeder dieser vier Hauptphasen der gleichen Abfolge der folgenden vier Komplexitätsstufen folgt (sodass Strukturen mit zunehmender Komplexität auf jeder der vier Stufen bearbeitet werden können):

1. Operationale Konsolidierung (wenn eine bestimmte mentale Einheit, die für jedes der vier oben genannten Hauptstadien spezifisch ist, betrachtet und bearbeitet werden kann, wie z. B. eine Handlung im sensomotorischen Stadium, ein Wort im relationalen Stadium, eine Zahl im dimensionalen Stadium usw.);
2. unifokale Koordination (wenn zwei solcher Einheiten miteinander in Beziehung stehen können);
3. bifokale Koordination (wenn drei solcher Einheiten miteinander in Beziehung stehen können);
4. elaborierte Koordination (wenn vier solcher Einheiten miteinander in Beziehung stehen).

Laut Case beruht diese Erweiterung der Kapazität des Kurzzeitspeichers auf einer Steigerung der betrieblichen Effizienz. Das heißt, die Steuerung der Abläufe, die die jeweiligen exekutiven Kontrollstrukturen definieren, verbessert sich, wodurch Raum für die Darstellung von Zielen und Vorgaben geschaffen wird. Beispielsweise wird das Zählen mit zunehmendem Alter schneller, sodass Kinder sich mehr Zahlen merken können.

Die einzelnen Stufen stehen jedoch nicht in keinem Zusammenhang. Das heißt, die letzte Stufe einer Stufe ist gleichzeitig die erste Stufe der folgenden. Wenn beispielsweise das Zahlenkonzept auf der letzten Stufe der elaborierten Koordination der relationalen Stufe gut gefestigt ist, können Kinder Zahlen in Beziehung zueinander sehen. Dies entspricht der ersten Stufe der operationalen Konsolidierung der folgenden dimensionalen Stufe. Sobald die Strukturen einer Stufe einen bestimmten Komplexitätsgrad erreichen (der dem Grad der elaborierten Koordination entspricht), entsteht eine neue mentale Struktur, und der Zyklus beginnt von neuem.

Case erkannte, dass es aufgrund von Unterschieden in der Bedeutungsorganisation der einzelnen Domänen zu Abweichungen in der Organisation und Entwicklung verschiedener Domänen kommen kann. Insbesondere erkannte Case, dass es zentrale konzeptuelle Strukturen gibt. Diese sind „Netzwerke semantischer Notizen und Relationen mit einem extrem breiten (aber nicht systemweiten) Anwendungsbereich, die für das Funktionieren von Kindern in dieser Domäne von zentraler Bedeutung sind.“ ^{[ 17 ]}

Case und seine Kollegen identifizierten zentrale konzeptuelle Strukturen für Mengen, Raum, Sozialverhalten, Erzählungen, Musik und Motorik. Jede dieser Strukturen beinhaltet eine Reihe von Kernprozessen und -prinzipien, die der Strukturierung eines breiten Spektrums von Situationen dienen; beispielsweise das Konzept von „mehr“ und „weniger“ für Mengen, Nachbarschafts- und Inklusionsbeziehungen für den Raum sowie Handlungen und Intentionen für Sozialverhalten. Es handelt sich also um sehr umfassende Strukturen, in denen – abhängig von den individuellen Erfahrungen und Bedürfnissen – zahlreiche exekutive Kontrollstrukturen konstruiert werden können.

Beispielsweise können in der zentralen konzeptionellen Struktur, die Mengen organisiert, ausführende Kontrollstrukturen zur Lösung arithmetischer Probleme, zur Bedienung von Waagen, zur Darstellung von Wohnorten anhand ihrer Straßenadresse usw. konstruiert werden. Kurz gesagt, zentrale konzeptionelle Strukturen fungieren als Rahmen und liefern die grundlegenden Leitprinzipien und das konzeptionelle Rohmaterial für die Entwicklung lokaler ausgerichteter Konzepte und Aktionspläne, sobald diese benötigt werden.

Das Erlernen der Kernelemente einer zentralen konzeptuellen Struktur ermöglicht den schnellen Erwerb einer Vielzahl exekutiver Kontrollstrukturen. Dies lässt sich jedoch nicht auf andere konzeptuelle Strukturen verallgemeinern. Die Anwendbarkeit bleibt auf die jeweils betroffene Struktur beschränkt, was darauf hindeutet, dass die innerhalb jeder zentralen konzeptuellen Struktur konstruierbaren exekutiven Kontrollstrukturen sowohl innerhalb als auch zwischen Individuen variieren können. Diese Variationen hängen von der für jede Struktur bereitgestellten Unterstützung durch die Umwelt sowie von den individuellen Präferenzen und dem Engagement des Individuums ab. ^{[ 16 ]}

Graeme S. Halford erhob mehrere Einwände gegen Cases Definition der Arbeitsgedächtniskapazität und deren Rolle im kognitiven Wachstum. Der Haupteinwand lautet, dass Menschen zwar dasselbe Problem haben können, es aber unterschiedlich repräsentieren und daher die Ziele und Aufgaben des Problems unterschiedlich analysieren. Daher könne die mentale Kapazität nicht anhand exekutiver Funktionen spezifiziert werden . Halford schlug einen alternativen Ansatz zur Analyse der Verarbeitungsanforderungen von Problemen vor, der die entscheidende Komponente des Verstehens und der Problemlösung erklären soll : das Erfassen des Beziehungsgeflechts, das ein bestimmtes Konzept oder Problem minimal und vollständig definiert. ^{[ 18 ]}

Laut Halford entsteht dieses Verständnis durch Strukturabbildung. Strukturabbildung ist analoges Denken , mit dem Menschen Problemen Bedeutung verleihen, indem sie die gegebenen Informationen eines Problems in eine bereits vorhandene Repräsentation oder ein mentales Modell übersetzen , das ihnen das Verständnis des Problems ermöglicht. Die erstellbaren Strukturabbildungen hängen von der relationalen Komplexität der beteiligten Strukturen ab. Diese relationale Komplexität wiederum hängt von der Anzahl der Entitäten oder Dimensionen der Struktur ab. Der Verarbeitungsaufwand einer Aufgabe entspricht der Anzahl der Dimensionen, die gleichzeitig repräsentiert werden müssen, um ihre Beziehungen zu verstehen.

Um beispielsweise einen Vergleich zwischen zwei Entitäten zu verstehen (z. B. „größer als“, „besser als“ usw.), muss man zwei Entitäten und eine Beziehung zwischen ihnen darstellen können. Um eine transitive Beziehung zu verstehen , muss man mindestens drei Entitäten (z. B. Objekte A, B und C) und zwei Beziehungen (z. B. A ist größer als B; C ist kleiner als B) darstellen können; andernfalls wäre es nicht möglich, die Entitäten gedanklich in die richtige Reihenfolge zu bringen, die die Beziehungen zwischen allen beteiligten Entitäten offenbart.

Halford identifizierte vier Dimensionalitätsebenen. ^{[ 19 ]}

1. Die erste Ebene ist die der unären Relationen oder Elementabbildungen. Abbildungen auf dieser Ebene basieren auf einem einzigen Attribut. Beispielsweise ist das mentale Bild eines Apfels eine gültige Repräsentation dieser Frucht, da es ihr ähnelt.
2. Die zweite Ebene ist die der binären Relationen oder relationalen Abbildungen. Auf dieser Ebene lassen sich zweidimensionale Konzepte vom Typ „größer als“ konstruieren. Somit können zwei durch eine gegebene Relation verbundene Elemente auf dieser Ebene betrachtet werden.
3. Die nächste Ebene ist die der Systemabbildungen, die die gleichzeitige Betrachtung von drei Elementen oder zwei Relationen erfordert. Auf dieser Ebene lassen sich ternäre Relationen oder binäre Operationen darstellen. Das Beispiel der Transitivität, das auf dieser Ebene verständlich ist, wurde bereits oben erläutert. Auch die Fähigkeit, einfache arithmetische Probleme zu lösen, bei denen ein Term fehlt, wie etwa „3 + ? = 8“ oder „4 ? 2 = 8“, hängt von Systemabbildungen ab, da alle drei gegebenen Faktoren gleichzeitig berücksichtigt werden müssen, um das fehlende Element oder die fehlende Operation zu bestimmen.
4. Auf der letzten Ebene lassen sich Abbildungen mehrerer Systeme konstruieren. Auf dieser Ebene können quaternäre Relationen oder Relationen zwischen binären Operationen hergestellt werden. Beispielsweise lassen sich Probleme mit zwei Unbekannten (z. B. 2 → 2 → 4 = 4) oder Proportionalitätsprobleme lösen. Das heißt, auf dieser Ebene können vier Dimensionen gleichzeitig betrachtet werden.

Die vier Ebenen der Strukturabbildungen werden im Alter von 1, 3, 5 bzw. 10 Jahren als erreichbar angesehen und entsprechen in der Theorie der kognitiven Entwicklung von Piaget der sensomotorischen, der präoperationalen, der konkret-operationalen und der formal-operationalen Stufe bzw. Cases sensomotorischer, interrelationaler, dimensionaler und vektorieller Stufe.

Kurt W. Fischer entwickelte eine Theorie, die Piagets Vorstellung von Stufen der kognitiven Entwicklung mit Vorstellungen aus der Lerntheorie und der Kompetenzkonstruktion, wie sie in der Kognitionspsychologie der 1960er Jahre dargelegt wurden, integriert. ^{[ 20 ]}

Fischers Konzeption der Stufen der kognitiven Entwicklung ähnelt stark der von Case . Er beschreibt vier Hauptstufen oder Ebenen, die weitgehend mit Cases Hauptstufen übereinstimmen. Das Denken auf jeder Ebene operiert mit einer anderen Art der Repräsentation. ^{[ 21 ]}

1. An erster Stelle steht die Ebene der Reflexe , welche die grundlegenden Reflexe strukturiert, die im ersten Lebensmonat ausgebildet werden.
   • Einzelreflexe – 3–4 Wochen
   • Kartierungen – 7–8 Wochen
   • Systeme – 10–11 Wochen
2. Dann folgt die sensomotorische Ebene, die auf Wahrnehmungen und Handlungen basiert.
   • Einfachwirkung – 3–4 Monate
   • Kartierungen – 7–8 Monate
   • Systeme – 11–13 Monate
3. Die dritte Ebene ist die repräsentative Ebene, die mit Repräsentationen arbeitet, die die Realität beschreiben.
   • Einzelvertretungen – 2 Jahre
   • Kartierungen – 3,5–4,5 Jahre
   • Systeme – 6–7 Jahre
4. Die vierte Ebene ist die abstrakte Ebene, die mit Abstraktionen arbeitet, welche die Repräsentationen der zweiten Ebene integrieren.
   • Einzelne Abstraktionen – 10–12 Jahre
   • Kartierungen – 14–16 Jahre
   • Systeme – 18–20 Jahre

Ähnlich wie Case argumentiert auch Fischer, dass sich die Entwicklung innerhalb jeder Hauptphase in einer Abfolge von vier strukturell identischen Stufen wiederholt.

1. Auf der ersten Ebene der Einzelsets können Individuen Fähigkeiten konstruieren, die nur ein Element der betreffenden Ebene umfassen, d. h. sensomotorische Sets, repräsentative Sets oder abstrakte Sets.
2. Auf der Ebene der Zuordnungen können sie Fähigkeiten konstruieren, die zwei Elemente beinhalten, die einander zugeordnet oder miteinander koordiniert werden, das heißt sensomotorische Zuordnungen, repräsentative Zuordnungen oder abstrakte Zuordnungen.
3. Auf der Systemebene können sie Fähigkeiten entwickeln, die zwei Abbildungen der vorherigen Ebene integrieren, d. h. sensomotorische Systeme, Repräsentationssysteme oder abstrakte Systeme.
4. Auf der Ebene von Systemen von Systemen können sie Fähigkeiten konstruieren, die zwei Systeme der vorherigen Ebene integrieren, d. h. sensomotorische Systeme von Systemen, repräsentative Systeme von Systemen oder abstrakte Systeme von Systemen.

Fischers Theorie unterscheidet sich jedoch in einigen Punkten von den anderen neo-piagetischen Theorien. Einer dieser Unterschiede liegt in der Art und Weise, wie sie kognitive Veränderungen erklärt. Obwohl Fischer die Wirksamkeit informationsverarbeitender Mechanismen für die Entwicklung nicht leugnet, betont er eher umweltbedingte und soziale als individuelle Faktoren als Ursachen der Entwicklung. Zur Erklärung von Entwicklungsveränderungen griff er auf zwei klassische Konzepte von Lew Wygotski zurück : Internalisierung und die Zone der proximalen Entwicklung . ^{[ 22 ]}

Internalisierung bezeichnet die Prozesse, die es Kindern ermöglichen, die Ergebnisse ihrer Beobachtungen und Interaktionen so zu rekonstruieren und zu verinnerlichen, dass sie sich diese aneignen. Es handelt sich also um einen Prozess, der fremde, externe Fähigkeiten und Konzepte in verinnerlichte, integrale umwandelt.

Die Zone der proximalen Entwicklung ist Wygotskis Idee, dass das Potenzial eines Kindes zum Verstehen und zur Problemlösung in jedem Alter nicht mit seinen tatsächlichen Fähigkeiten übereinstimmt. Das Potenzial ist stets größer als die tatsächlichen Fähigkeiten: Die Zone der proximalen Entwicklung beschreibt den Bereich zwischen dem Ist- und dem Potenzial. Strukturierte Interaktion ( Scaffolding ) und Internalisierung sind die Prozesse, die es ermöglichen, dass Potenzial (zum Verstehen und zur Problemlösung) schrittweise in die Realität (Konzepte und Fertigkeiten) umgesetzt wird.

Fischer argumentierte, dass Unterschiede in der Entwicklung und Funktionsweise verschiedener mentaler Fähigkeiten und Funktionen zwischen den einzelnen Bereichen eher die Regel als die Ausnahme sein könnten. Seiner Ansicht nach sind diese Unterschiede auf die unterschiedlichen Erfahrungen zurückzuführen, die Individuen in verschiedenen Bereichen sammeln, sowie auf die unterschiedliche Unterstützung, die sie bei der Interaktion mit diesen Bereichen erhalten. Darüber hinaus postulierte er, dass das wahre Niveau eines Individuums, das als eine Art Obergrenze für alle Bereiche fungiert, seinem Potenzial entspricht und sich nur unter Bedingungen maximaler Vertrautheit und optimaler Unterstützung bestimmen lässt. ^{[ 23 ]}

Michael Commons vereinfachte und erweiterte Piagets Entwicklungstheorie und bot eine Standardmethode zur Untersuchung des universellen Entwicklungsmusters an, das sogenannte Modell der hierarchischen Komplexität (MHC). Das Modell bewertet die Schwierigkeit abgeleiteter Aufgaben domänenübergreifend anhand eines einzigen Maßes.

Das Mentalisierungs- und Verhaltensmodell (MHC) ist ein nicht- mentalistisches Modell der Entwicklungsstufen, die eine Person bei der Ausführung einer Aufgabe durchführt. Es definiert 16 hierarchische Komplexitätsstufen und die entsprechenden Stufen. Anstatt Verhaltensänderungen im Laufe des Lebens auf die Entwicklung mentaler Strukturen oder Schemata zurückzuführen, geht dieses Modell davon aus, dass Aufgabenfolgen hierarchisch strukturiert sind und zunehmend komplexer werden. Das MHC trennt die Aufgabe von der Ausführung. Die Leistung einer Person bei einer Aufgabe einer bestimmten hierarchischen Komplexitätsstufe repräsentiert die jeweilige Entwicklungsstufe. Da weniger komplexe Aufgaben zunächst absolviert und geübt werden müssen, bevor komplexere Aufgaben erlernt werden können, erklärt dies die Entwicklungsveränderungen, die beispielsweise bei der Ausführung komplexerer Aufgaben durch einzelne Personen beobachtet werden.

Innerhalb einer hierarchischen Komplexitätsordnung muss eine Person zählen, bevor sie addieren kann (Teilaufgabe 1). Dies erfordert lediglich das Erlernen einer vorherigen Aufgabe. Sie muss addieren (Teilaufgabe 2), bevor sie multiplizieren kann (Teilaufgabe 3). Die konkrete Ordnung der hierarchischen Komplexität erfordert die Koordination der beiden primären Rechenoperationen Addition und Multiplikation, ähnlich wie bei der schriftlichen Multiplikation oder der Distributivität. Darüber hinaus haben frühere Stufentheorien Reiz und Reaktion bei der Stufenbestimmung vermischt, indem sie lediglich die Reaktionen bewerteten und die Aufgabe bzw. den Reiz ignorierten.

Im MHC gibt es drei Axiome, die erfüllt sein müssen, damit eine übergeordnete Aufgabe die nächstniedrigere Aufgabe koordinieren kann. Axiome sind Regeln, die festlegen, wie im MHC Aktionen hierarchisch angeordnet werden. Diese Axiome lauten:

1. Definiert anhand von Aufgaben der nächstniedrigeren Ordnung in der hierarchischen Komplexitätsskala;
2. Definiert als die übergeordnete Aufgabenaktion, die zwei oder mehr weniger komplexe Aktionen organisiert; das heißt, die komplexere Aktion legt fest, wie die weniger komplexen Aktionen kombiniert werden;
3. Als solche definiert, müssen die Aktionen der unteren Aufgabenordnung nicht willkürlich ausgeführt werden.

Diese Axiome ermöglichen es, dass das Modell realen Anforderungen, sowohl empirischen als auch analytischen, gerecht wird. Die in der Piagetschen Theorie trotz ihrer hierarchischen Definitionsstruktur mögliche willkürliche Anordnung von Handlungen niedrigerer Komplexität führt dazu, dass die funktionalen Korrelate der Wechselbeziehungen von Aufgaben unterschiedlicher Komplexität unklar bleiben. Darüber hinaus ist das Modell mit anderen neo-Piagetschen Theorien der kognitiven Entwicklung konsistent. Laut diesen Theorien wird der Fortschritt zu höheren Stufen oder Ebenen der kognitiven Entwicklung durch eine Steigerung der Verarbeitungseffizienz und der Arbeitsgedächtniskapazität verursacht. Das heißt, höhere Stufen stellen zunehmend höhere Anforderungen an diese Funktionen der Informationsverarbeitung, sodass ihre Reihenfolge die Informationsverarbeitungsmöglichkeiten in den jeweiligen Altersstufen widerspiegelt.

Es gibt einige Gemeinsamkeiten zwischen Piagets und Commons' Stufenkonzepten, aber auch viele Unterschiede. In beiden findet man:

1. Aktionen höherer Ordnung werden anhand von Aktionen niedrigerer Ordnung definiert. Dies erzwingt die hierarchische Struktur der Beziehungen und bewirkt, dass Aufgaben höherer Ordnung die Aufgaben niedrigerer Ordnung umfassen und dass Aktionen niedrigerer Ordnung hierarchisch in den relativen Definitionen der Aufgaben höherer Ordnung enthalten sind.
2. Aktionen höherer Komplexität strukturieren Aktionen niedrigerer Komplexität. Dadurch werden sie leistungsfähiger. Aktionen niedrigerer Komplexität werden durch Aktionen höherer Komplexität, d. h. durch komplexere Aufgaben, strukturiert.

Zu den Ergänzungen von Commons et al. gehören: ^{[ 24 ] [ 25 ] [ 26 ]}

1. Aktionen höherer Komplexität ordnen Aktionen niedrigerer Komplexität auf eine nicht willkürliche Weise an.
2. Aufgabe und Ausführung sind voneinander getrennt.
3. Alle Aufgaben weisen eine hierarchische Komplexitätsordnung auf.
4. Es gibt nur eine einzige Abfolge von Ordnungen hierarchischer Komplexität.
5. Daher gibt es eine Struktur des Ganzen für ideale Aufgabenbearbeitungen.
6. Zwischen den verschiedenen Ordnungen hierarchischer Komplexität bestehen Lücken.
7. Die Stufe ist die hierarchisch komplexeste gelöste Aufgabe.
8. Es gibt Lücken in der Rasch- Skala der Leistungsentwicklung.
9. Die Leistungsphase unterscheidet sich von Aufgabenbereich zu Aufgabenbereich.
10. Es gibt keine Struktur des Ganzen – horizontale Dekalage – für die Aufführung.
11. Es handelt sich nicht um einen Widerspruch im Denken innerhalb einer Entwicklungsphase.
12. Die Dekadenz ist der normale modale Zustand.
13. Zwischen den frühen präoperativen Phasen und den präoperativen Phasen wurde die von Fischer auf der Grundlage von Biggs und Biggs vorgeschlagene "sententiale Phase" hinzugefügt.

Die fünf höchsten Stufen der MHC sind in Piagets Modell nicht abgebildet. Es handelt sich um die systematische, metasystematische, paradigmatische, interparadigmatische und metainterparadigmatische Stufe. Nur etwa 20 % der Menschen erreichen ohne Unterstützung die systematische Stufe. Noch weniger (1,5 %) erreichen höhere Stufen. Jenseits der formalen Stufen sind komplexere Verhaltensweisen charakteristisch für Modelle mit mehreren Systemen.

Manche Erwachsene entwickeln Alternativen und Perspektiven auf formale Handlungsweisen. Sie nutzen formale Handlungen innerhalb eines übergeordneten Handlungssystems und überwinden so deren Grenzen. In jedem Fall liefern diese Theorien übereinstimmende Belege dafür, dass manche Erwachsene komplexere Denkformen anwenden als die formalen, mit denen Piagets Modell endete. Diese neuen Entwicklungen lassen sich jedoch nicht eindeutig als postformales Denken bezeichnen .

Die oben genannten Modelle gehen nicht systematisch auf die Unterschiede zwischen den Domänen, die Rolle des Selbstbewusstseins in der Entwicklung und die Bedeutung anderer Aspekte der Verarbeitungseffizienz, wie etwa Verarbeitungsgeschwindigkeit und kognitive Kontrolle , ein. In der von Andreas Demetriou und seinen Kollegen entwickelten Theorie werden all diese Faktoren systematisch untersucht.

Nach Demetrious Theorie ist der menschliche Geist in drei Funktionsebenen organisiert. Die erste Ebene ist die Ebene der Verarbeitungspotenziale , die Informationsverarbeitungsmechanismen umfasst , welche die Fähigkeit ermöglichen, Informationen wahrzunehmen, auszuwählen, zu repräsentieren und zu verarbeiten. Die beiden anderen Ebenen umfassen Erkenntnisprozesse, einen umweltorientierten und einen selbstorientierten. ^{[ 7 ] [ 30 ] [ 31 ]} Dieses Modell ist in Abbildung 1 grafisch dargestellt.

Die geistige Leistungsfähigkeit ist in jedem Augenblick durch die im jeweiligen Alter verfügbaren Verarbeitungskapazitäten begrenzt. Diese Verarbeitungskapazitäten werden anhand dreier Dimensionen spezifiziert: Verarbeitungsgeschwindigkeit , Verarbeitungskontrolle und Repräsentationskapazität.

Die Verarbeitungsgeschwindigkeit bezeichnet die maximale Geschwindigkeit, mit der ein bestimmter mentaler Vorgang effizient ausgeführt werden kann. Sie wird anhand der Reaktionszeit bei sehr einfachen Aufgaben gemessen, beispielsweise der Zeit, die zum Erkennen eines Objekts benötigt wird.

Die Kontrolle der Informationsverarbeitung umfasst exekutive Funktionen , die es einer Person ermöglichen, den Fokus auf ein Ziel zu richten, die Aufmerksamkeit vor irrelevanten Reizen zu schützen, bei Bedarf rechtzeitig auf andere relevante Informationen zu lenken und irrelevante oder voreilige Reaktionen zu unterdrücken, sodass ein strategischer Handlungsplan entwickelt und aufrechterhalten werden kann. Die Reaktionszeit in Situationen, in denen zwischen zwei oder mehr Alternativen gewählt werden muss, ist ein Maß für die Kontrolle der Informationsverarbeitung. Aufgaben zum Stroop-Effekt eignen sich gut zur Messung dieser Kontrolle.

Die Repräsentationskapazität bezieht sich auf die verschiedenen Aspekte der mentalen Leistungsfähigkeit bzw. des Arbeitsgedächtnisses, die oben erwähnt wurden. ^{[ 30 ]}

Die umweltorientierte Ebene umfasst Repräsentations- und Verstehensprozesse und -funktionen, die auf die Repräsentation und Verarbeitung von Informationen aus verschiedenen Bereichen der Umwelt spezialisiert sind. Sechs solcher umweltorientierter Systeme werden beschrieben:

1. Das Kategoriensystem ermöglicht die Einteilung von Objekten oder Personen anhand ihrer Ähnlichkeiten und Unterschiede. Die Bildung von Hierarchien miteinander verbundener Konzepte über Klassenbeziehungen ist ein Beispiel für den Anwendungsbereich dieses Systems. So umfasst beispielsweise die allgemeine Klasse der Pflanzen die Klassen Obst und Gemüse, welche wiederum die Klassen Äpfel und Salat usw. beinhalten.
2. Das quantitative System befasst sich mit quantitativen Variationen und Beziehungen in der Umwelt. Mathematische Konzepte und Operationen sind Beispiele für den Anwendungsbereich dieses Systems.
3. Das Kausalsystem befasst sich mit Ursache-Wirkungs-Beziehungen. Operationen wie Versuch und Irrtum oder die Isolierung von Variablenstrategien, die es einer Person ermöglichen, die Kausalbeziehungen zwischen Dingen oder Personen und die daraus resultierenden Kausalkonzepte und -zuschreibungen zu entschlüsseln, gehören zu diesem System.
4. Das räumliche System befasst sich mit der Orientierung im Raum und der imaginativen Repräsentation der Umgebung. Unsere mentalen Karten unserer Stadt oder die mentalen Bilder von vertrauten Personen und Gegenständen sowie Operationen mit ihnen, wie beispielsweise die mentale Rotation, gehören zu diesem System.
5. Das Aussagensystem befasst sich mit der Wahrheit/Falschheit und der Gültigkeit/Ungültigkeit von Aussagen oder Darstellungen über die Umwelt. Verschiedene Arten logischer Beziehungen, wie Implikationen (wenn ... dann) und Konjunktionen (und ... und), gehören zu diesem System.
6. Das soziale System befasst sich mit dem Verständnis sozialer Beziehungen und Interaktionen. Mechanismen zur Beobachtung nonverbaler Kommunikation oder Fähigkeiten zur Steuerung sozialer Interaktionen gehören zu diesem System. Es umfasst auch das Verständnis der allgemeinen moralischen Prinzipien, die festlegen, was in menschlichen Beziehungen akzeptabel und was inakzeptabel ist.

Die Domänenspezifität dieser Systeme impliziert, dass sich die mentalen Prozesse von System zu System unterscheiden. Vergleichen wir beispielsweise arithmetische Operationen im quantitativen System mit mentalen Rotationen im räumlichen System. Erstere erfordern, dass der Denkende Mengen in Beziehung setzt; letztere erfordern die Transformation der Orientierung eines Objekts im Raum. Darüber hinaus benötigen die verschiedenen Systeme unterschiedliche Arten von Symbolen, um ihre Objekte darzustellen und mit ihnen zu arbeiten. Diese Unterschiede erschweren es, die Konzepte und Operationen der verschiedenen Systeme hinsichtlich der mentalen Belastung, die sie auf die Repräsentationskapazität ausüben, gleichzusetzen, wie es die obigen Modelle annehmen. Case erkannte ebenfalls, dass sich Konzepte und exekutive Kontrollstrukturen in den semantischen Netzwerken , die sie involvieren, zwischen den Domänen unterscheiden. ^{[ 16 ]} Case und Demetriou arbeiteten zusammen, um ihre Domänenanalyse zu vereinheitlichen. Sie schlugen vor, Demetrious Domänen anhand von Cases zentralen konzeptuellen Strukturen zu spezifizieren. ^{[ 32 ]}

Die dritte Ebene umfasst Funktionen und Prozesse, die der Überwachung, Repräsentation und Regulierung umweltorientierter Systeme dienen. Input für diese Ebene sind Informationen, die aus der Funktionsweise von Verarbeitungspotenzialen und umweltorientierten Systemen entstehen, beispielsweise Empfindungen, Gefühle und Vorstellungen, die durch mentale Aktivität hervorgerufen werden. Der Begriff Hyperkognition bezeichnet diese Ebene und ihre Auswirkungen auf die beiden anderen Ebenen des Geistes. Hyperkognition umfasst zwei zentrale Funktionen: die Arbeitshyperkognition und die Langzeithyperkognition .

Arbeitshyperkognition ist eine starke direktive exekutive Funktion , die für das Setzen und Verfolgen mentaler und verhaltensbezogener Ziele bis zu deren Erreichung verantwortlich ist. Diese Funktion umfasst Prozesse, die es der Person ermöglichen: (1) mentale und verhaltensbezogene Ziele zu setzen; (2) deren Erreichung zu planen; (3) den Verarbeitungsaufwand jedes Schrittes im Hinblick auf die verfügbaren Potenziale, Kenntnisse, Fähigkeiten und Strategien zu bewerten; (4) geplante Aktivitäten im Hinblick auf die Ziele zu überwachen; und (5) das erreichte Ergebnis zu bewerten. Diese Prozesse arbeiten rekursiv, sodass Ziele und Teilziele entsprechend der fortlaufenden Bewertung des Fortschritts des Systems zu seinem Endziel aktualisiert werden können. Diese regulatorischen Funktionen operieren unter den aktuellen strukturellen Beschränkungen des Geistes, die die aktuellen Verarbeitungspotenziale definieren. ^{[ 31 ] [ 33 ]} Neuere Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass diese Prozesse zusammen mit den Verarbeitungspotenzialen und den allgemeinen Schlussfolgerungsprozessen, die von den oben beschriebenen spezialisierten Denkbereichen genutzt werden, zur allgemeinen Intelligenz beitragen. ^{[ 34 ]}

Das Bewusstsein ist ein integraler Bestandteil des hyperkognitiven Systems. Schon der Prozess des Setzens mentaler Ziele, der Planung ihrer Erreichung, der Überwachung des Handelns im Hinblick auf Ziele und Pläne sowie der Steuerung realer oder mentaler Handlungen erfordert ein System, das sich erinnern und überprüfen kann und sich somit selbst erkennt. Daher sind bewusstes Gewahrsein und alle daraus resultierenden Funktionen, wie das Selbstkonzept (d. h. das Bewusstsein der eigenen mentalen Eigenschaften, Funktionen und Zustände) und die Theory of Mind (d. h. das Bewusstsein der mentalen Funktionen und Zustände anderer), integraler Bestandteil des Systems.

Tatsächlich baut langfristige Hyperkognition schrittweise Karten oder Modelle mentaler Funktionen auf, die kontinuierlich aktualisiert werden. Diese Karten stellen im Allgemeinen akkurate Repräsentationen der tatsächlichen Organisation kognitiver Prozesse in den oben genannten Bereichen dar. ^{[ 31 ] [ 34 ] [ 35 ]} Bei Bedarf können sie zukünftig zur Steuerung von Problemlösungsprozessen und zum besseren Verständnis eingesetzt werden. Optimale Leistung hängt jederzeit von der Interaktion zwischen den spezifischen Problemlösungsprozessen eines Bereichs und unseren Repräsentationen dieser Prozesse ab. Die Interaktion zwischen den beiden Ebenen des Geistes gewährleistet Flexibilität im Verhalten, da die selbstbezogene Ebene die Möglichkeit bietet, alternative umweltbezogene Repräsentationen und Handlungen darzustellen und somit die Planung zu ermöglichen. ^{[ 31 ] [ 34 ]}

Alle oben genannten Prozesse entwickeln sich systematisch mit zunehmendem Alter.

Die Verarbeitungsgeschwindigkeit nimmt von der frühen Kindheit bis zum mittleren Erwachsenenalter systematisch zu und sinkt dann wieder. Beispielsweise benötigt man im Alter von 6 Jahren etwa 750 Millisekunden, um ein sehr einfaches Objekt zu erkennen, und im frühen Erwachsenenalter nur noch etwa 450 Millisekunden.

Die Verarbeitungs- und Exekutivfunktionen werden ebenfalls effizienter und ermöglichen es der Person, sich auf komplexere Informationen zu konzentrieren, die Aufmerksamkeit länger aufrechtzuerhalten und zwischen immer größeren Mengen an Reizen und Reaktionen zu wechseln, während irrelevante Informationen herausgefiltert werden. Beispielsweise benötigt man für das Erkennen eines bestimmten Reizes inmitten widersprüchlicher Informationen im Alter von 6 Jahren etwa 2000 Millisekunden, im frühen Erwachsenenalter hingegen nur noch etwa 750 Millisekunden. ^{[ 36 ]}

Alle Komponenten des Arbeitsgedächtnisses (z. B. exekutive Funktionen , numerisches, phonologisches und visuell-räumliches Gedächtnis) nehmen mit dem Alter zu. ^{[ 30 ] [ 36 ]} Die genaue Kapazität des Arbeitsgedächtnisses variiert jedoch stark in Abhängigkeit von der Art der Information. Im räumlichen Bereich kann sie beispielsweise zwischen 3 Einheiten im Alter von sechs Jahren und 5 Einheiten im Alter von zwölf Jahren schwanken. Im Bereich des mathematischen Denkens kann sie im gleichen Zeitraum zwischen etwa 2 und 4 Einheiten variieren. Sind exekutive Operationen erforderlich, ist die Kapazität stark eingeschränkt und variiert zwischen etwa 1 Einheit im Alter von sechs Jahren und etwa 3 Einheiten im Alter von zwölf Jahren. Demetriou schlug das Modell der funktionalen Verschiebung vor, um diese Daten zu erklären. ^{[ 35 ]}

Demetrious Modell geht davon aus, dass das Gehirn, sobald die mentalen Einheiten einer bestimmten Ebene einen maximalen Komplexitätsgrad erreichen, dazu neigt, diese Einheiten auf einer höheren Repräsentations- oder Integrationsebene neu zu organisieren, um sie besser handhabbar zu machen. Nach der Bildung einer neuen mentalen Einheit bevorzugt das Gehirn aufgrund ihrer funktionalen Vorteile die Arbeit mit dieser gegenüber den vorherigen Einheiten. Ein Beispiel im verbalen Bereich wäre der Übergang von Wörtern zu Sätzen und im quantitativen Bereich von natürlichen Zahlen zu algebraischen Darstellungen numerischer Beziehungen. Die Modelle des funktionalen Wandels erklären, wie neue Einheiten gebildet werden und so den von Case ^{[ 14 ]} und Halford ^{[ 18 ] beschriebenen Stufenwechsel bewirken.}

Die spezialisierten Domänen entwickeln sich im Laufe des Lebens sowohl hinsichtlich allgemeiner Trends als auch hinsichtlich der typischen Merkmale jeder einzelnen Domäne. In der Altersspanne von der Geburt bis zur mittleren Adoleszenz verlaufen die Veränderungen in allen Domänen am schnellsten. Mit der Entwicklung kann das Denken in jeder Domäne immer mehr Repräsentationen verarbeiten. Diese Repräsentationen vernetzen sich zunehmend miteinander und erhalten ihre Bedeutung aus ihren Wechselbeziehungen und nicht mehr nur aus ihren Beziehungen zu konkreten Objekten. Dadurch werden Konzepte in jeder Domäne zunehmend anhand von Regeln und allgemeinen Prinzipien definiert, die lokale Konzepte verbinden und neue, umfassendere und abstraktere Konzepte schaffen. Das Verstehen und die Problemlösung in jeder Domäne entwickeln sich von globalen und weniger integrierten zu differenzierten, aber besser integrierten mentalen Operationen. Infolgedessen werden Planung und Handeln auf der Grundlage von Alternativen zunehmend Teil der Funktionsweise der Person, ebenso wie die zunehmende Fähigkeit, den Problemlösungsprozess effizient zu steuern. Dies ermöglicht Flexibilität in der kognitiven Funktionsweise und Problemlösung über das gesamte Spektrum der spezialisierten Domänen hinweg.

Im hyperkognitiven System entwickeln sich Selbstwahrnehmung und Selbstregulation, also die Fähigkeit, die eigene kognitive Aktivität zu steuern, systematisch mit dem Alter. Die Selbstwahrnehmung kognitiver Prozesse wird präziser und verlagert sich von den äußeren und oberflächlichen Merkmalen von Problemen (z. B. geht es hier um Zahlen und hier um Bilder) hin zu den beteiligten kognitiven Prozessen (z. B. erfordert das eine Addition und das andere mentale Rotation). Darüber hinaus entwickeln sich Selbstrepräsentationen:

1. mehr Dimensionen einbeziehen, die besser in zunehmend komplexere Strukturen integriert werden;
2. Sie bewegen sich entlang eines Kontinuums von konkret (z. B. Ich bin schnell und stark) zu abstrakt (z. B. Ich bin fähig), sodass sie zunehmend abstrakter und flexibler werden; und
3. werden genauer in Bezug auf die tatsächlichen Eigenschaften und Fähigkeiten, auf die sie sich beziehen (d. h. die Personen wissen, wo ihre kognitiven Stärken und Schwächen liegen).

Das in jeder Phase verfügbare Wissen bestimmt die Art der erreichbaren Selbstregulation. Dadurch wird Selbstregulation zunehmend fokussierter, verfeinerter, effizienter und strategischer. Konkret bedeutet dies, dass unsere Informationsverarbeitungskapazitäten zunehmend durch unsere langfristigen hyperkognitiven Karten und unsere Selbstdefinitionen gesteuert werden. ^{[ 33 ]} Mit dem Eintritt ins mittlere Alter verschiebt sich die intellektuelle Entwicklung allmählich von der Dominanz umweltorientierter Systeme (wie räumliches und propositionales Denken) hin zu Systemen, die soziale Unterstützung sowie Selbstverständnis und -steuerung erfordern (soziales Verständnis). Der Übergang ins reife Erwachsenenalter stärkt somit die intellektuelle Entwicklung und das Bewusstsein für die eigenen Stärken. ^{[ 37 ]}

Zwischen den verschiedenen Prozessen bestehen enge Entwicklungszusammenhänge, sodass Veränderungen auf jeder Ebene der mentalen Organisation Veränderungen auf anderen Ebenen ermöglichen. Konkret ermöglichen Veränderungen der Verarbeitungsgeschwindigkeit Veränderungen in den verschiedenen Formen der Verarbeitungskontrolle. Diese wiederum ermöglichen die Erweiterung der Arbeitsgedächtniskapazität , was in der Folge die Entwicklung von Schlussfolgerungsprozessen und die Entwicklung verschiedener Fachbereiche durch die Reorganisation bereichsspezifischer Fähigkeiten, Strategien und Kenntnisse sowie den Erwerb neuer ermöglicht. ^{[ 36 ]}

Es gibt auch Top-down-Effekte. Das heißt, allgemeine Schlussfolgerungsmuster, wie Implikationen ( Wenn-dann- Schlussfolgerungen) oder Disjunktionen ( Entweder-oder- Schlussfolgerungen), werden durch die Zuordnung domänenspezifischer Schlussfolgerungsmuster zueinander mittels des hyperkognitiven Prozesses der Metarepräsentation konstruiert. Metarepräsentation ist der primäre Top-down-Mechanismus kognitiver Veränderungen, der Ähnlichkeiten zwischen mentalen Erfahrungen (Vergangenheit oder Gegenwart) sucht, kodifiziert und typisiert, um das Verständnis und die Problemlösungseffizienz zu verbessern. Logisch gesprochen ist Metarepräsentation analoges Denken, angewendet auf mentale Erfahrungen oder Operationen, anstatt auf Repräsentationen von Umweltreizen. Beispielsweise hört man „Wenn-dann“ -Sätze häufig im Alltag: Wenn du ein braves Kind bist, dann bekommst du ein Spielzeug; wenn es regnet und du draußen bleibst, dann wirst du nass; wenn das Glas auf den Boden fällt, dann zerbricht es in Stücke. Wenn ein Kind erkennt, dass die Abfolge der Wenn-Dann- Konjunktionen in der Sprache mit Situationen zusammenhängt, in denen das durch „ wenn “ spezifizierte Ereignis oder die Sache immer zuerst eintritt und zu dem durch „ dann“ spezifizierten Ereignis oder der Sache führt , formuliert dieses Kind im Grunde ein Schlussfolgerungsschema der Implikation. Mit der Entwicklung wird dieses Schema zu einem Denkrahmen für Vorhersagen und Interpretationen tatsächlicher Ereignisse oder Gespräche darüber. ^{[ 7 ]}

Jüngst wurde vorgeschlagen, dass die Entwicklung aller Systeme in vier Rekonzeptualisierungszyklen verläuft. Diese Zyklen umfassen episodische Repräsentationen (Geburt bis 2 Jahre), Repräsentationen (2–6 Jahre), regelbasierte Konzepte (6–11 Jahre) und prinzipienbasierte Konzepte (11–16 Jahre). Jeder Zyklus gliedert sich in zwei Phasen: die Produktion neuer mentaler Einheiten in der ersten Hälfte und deren Ausrichtung in der zweiten Hälfte. Diese Abfolge korreliert mit Veränderungen der Verarbeitungsgeschwindigkeit und des Arbeitsgedächtnisses in sich überschneidenden Zyklen, sodass die Abhängigkeit von der Geschwindigkeit in den Produktionsphasen und die Abhängigkeit vom Arbeitsgedächtnis in den Ausrichtungsphasen über alle Zyklen hinweg hoch ist. Die Rekonzeptualisierung ist selbstangetrieben, da Abstraktion, Ausrichtung und Selbstbewusstsein hinsichtlich der mentalen Repräsentationen und Prozesse des jeweiligen Zyklus kontinuierlich neue mentale Inhalte generieren, die in zunehmend umfassenderen und differenzierteren Repräsentationen ausgedrückt werden. Jeder Zyklus mündet in die Erkenntnis der Repräsentationen und zugrunde liegenden Schlussfolgerungsprozesse des Zyklus, die sich in zunehmend flexibleren exekutiven Programmen manifestiert. Das auf diese Erkenntnis ausgerichtete Lernen beschleunigt den Prozess der Rekonzeptualisierung. Individuelle Unterschiede im intellektuellen Wachstum hängen sowohl mit der Fähigkeit zusammen, Einsicht in mentale Prozesse zu gewinnen, als auch mit der Interaktion mit verschiedenen spezialisierten Bereichen (z. B. kategoriale, quantitative, räumliche Kognition usw.). ^{[ 38 ]}

Die Hirnforschung zeigt, dass einige allgemeine Aspekte des Gehirns, wie Myelinisierung , Plastizität und Vernetzung von Neuronen , mit Dimensionen der allgemeinen Intelligenz , wie Verarbeitungsgeschwindigkeit und Lerneffizienz, zusammenhängen . Darüber hinaus gibt es Hirnregionen, vorwiegend im Frontal- und Parietallappen, die zentrale Funktionen aller kognitiven Prozesse steuern , wie exekutive Kontrolle und Arbeitsgedächtnis . Außerdem existieren zahlreiche neuronale Netzwerke , die auf die Repräsentation verschiedener Informationstypen spezialisiert sind, beispielsweise verbaler ( Temporallappen ), räumlicher ( Okzipitallappen ) oder quantitativer Informationen ( Parietallappen ). ^{[ 7 ]}

Mehrere Aspekte der neuronalen Entwicklung stehen in Zusammenhang mit der kognitiven Entwicklung . Beispielsweise korreliert eine verstärkte Myelinisierung der neuronalen Axone , die die Weiterleitung elektrischer Signale entlang der Axone vor Leckagen schützt, mit einer verbesserten allgemeinen Verarbeitungseffizienz. Dies wiederum steigert die Kapazität des Arbeitsgedächtnisses und erleichtert somit den Übergang zwischen den verschiedenen Stadien der kognitiven Entwicklung. ^{[ 32 ]}

Veränderungen innerhalb einzelner Stadien der kognitiven Entwicklung gehen mit Verbesserungen der neuronalen Vernetzung innerhalb bestimmter Hirnregionen einher, während Übergänge zwischen verschiedenen Stadien mit Verbesserungen der Vernetzung zwischen Hirnregionen verbunden sind. ^{[ 39 ]} Die elektroenzephalographischen Kohärenzmuster entwickeln sich während der Kindheit und Jugend in Wachstumsschüben, die nahezu identisch mit dem Zeitrahmen der oben beschriebenen Entwicklungszyklen sind.

Veränderungen in der Effizienz der Informationsverarbeitung und der Zuordnung mentaler Funktionen zu Hirnnetzwerken (wie Stoffwechselaktivität sowie kortikale Spezialisierung und Reduktion) treten möglicherweise hauptsächlich in der frühen Phase jedes Zyklus auf, die mit einer Zunahme der Beziehung zwischen Verarbeitungsgeschwindigkeit und Intelligenz einhergeht (2–3, 6–7 und 11–13 Jahre). Veränderungen in der Konnektivität, die mit der gegenseitigen Zuordnung von Konzepten und deren Meta-Repräsentation zu neuen Konzepten zusammenhängen, treten in der zweiten Phase jedes Zyklus auf, die mit einer Zunahme der Beziehung zwischen Arbeitsgedächtnis und Intelligenz verbunden ist. ^{[ 40 ]}

In den letzten Jahren ist das Interesse an Theorien und Methoden, die vielversprechend für die Erfassung und Modellierung der Gesetzmäßigkeiten multipler, interagierender und sich verändernder Prozesse sind, gestiegen. Die Theorie dynamischer Systeme ist eine davon. Viele Theoretiker, darunter Case ^{[ 17 ]} , Demetriou ^{[ 30 ]} und Fischer ^{[ 27 ],} nutzten die Modellierung dynamischer Systeme, um die dynamischen Beziehungen zwischen kognitiven Prozessen während der Entwicklung zu untersuchen.

Wenn mehrere Prozesse auf komplexe Weise interagieren, scheinen sie sich oft unsystematisch und unvorhersehbar zu verhalten. Tatsächlich sind sie jedoch systematisch miteinander verknüpft, sodass der Zustand eines Prozesses zu einem bestimmten Zeitpunkt t (z. B. die Verarbeitungsgeschwindigkeit) den Zustand eines anderen Prozesses (z. B. des Arbeitsgedächtnisses) zum nächsten Zeitpunkt t + 1 bestimmt. Gemeinsam bestimmen sie den Zustand eines dritten Prozesses (z. B. des Denkens) zum Zeitpunkt t + 2, der wiederum die Zustände der beiden anderen Prozesse zum Zeitpunkt t + 3 beeinflusst usw. Die Theorie dynamischer Systeme kann die dynamischen Beziehungen zwischen verschiedenen Prozessen aufdecken und modellieren sowie die Entwicklungsformen spezifizieren, die aus unterschiedlichen Arten der Interaktion zwischen Prozessen resultieren. Ziel ist es, die Ordnung und Systematik zu erklären, die unter der Oberfläche scheinbarer Unordnung oder des „Chaos“ verborgen liegen.

Paul van Geert wies als Erster auf das Potenzial der Theorie dynamischer Systeme für das Verständnis kognitiver Entwicklung hin. ^{[ 41 ]} Van Geert nahm an, dass das grundlegende Wachstumsmodell das sogenannte „logistische Wachstumsmodell“ ist, welches besagt, dass die Entwicklung mentaler Prozesse einem S-förmigen Verlauf folgt . Das heißt, zu Beginn verläuft die Veränderung sehr langsam und kaum wahrnehmbar; nach einem bestimmten Zeitpunkt schreitet sie jedoch sehr schnell voran, sodass der Prozess oder die Fähigkeit innerhalb relativ kurzer Zeit ein deutlich höheres Niveau erreicht; schließlich verlangsamt sich die Veränderung, wenn sich dieser Prozess seinem Endzustand nähert, bis er sich stabilisiert.

Laut Paul van Geert ist logistisches Wachstum eine Funktion von drei Parametern: dem aktuellen Niveau, der Änderungsrate und einer Grenze des erreichbaren Niveaus, die von den für das Funktionieren des betrachteten Prozesses verfügbaren Ressourcen abhängt.

1. Der erste Parameter (das aktuelle Niveau) gibt das Entwicklungspotenzial eines Prozesses an. Je weiter ein Prozess von seinem Endzustand entfernt ist, desto größer ist naturgemäß sein Veränderungspotenzial.
2. Der zweite Parameter (die Änderungsrate) ist ein verstärkender oder multiplizierender Faktor, der auf den aktuellen Stand angewendet wird. Dieser Faktor kann durch äußere Einflüsse oder durch innere Antriebe und Verbesserungsmotive entstehen. Er funktioniert wie der Zinssatz eines Sparkontos ohne Abhebungen. Das heißt, er gibt an, wie schnell sich eine Fähigkeit verändert, um ihrem Zielzustand näherzukommen.
3. Der dritte Parameter (die Grenze) bezieht sich auf die für die Entwicklung verfügbaren Ressourcen. Beispielsweise stellt das verfügbare Arbeitsgedächtnis die Ressource für die Entwicklung kognitiver Prozesse dar, die jedem beliebigen Bereich angehören können.

Auch Bildungspsychologen haben das Feld auf die Erforschung der Schülerentwicklung ausgeweitet. Zu den wichtigsten Theoretikern auf diesem Gebiet zählen Arthur W. Chickering und William G. Perry .

Arthur W. Chickering lehrte, dass Schüler lernen wollen, um später im Beruf und im Leben erfolgreich zu sein. Die Entwicklung kognitiver und kritischer Denkfähigkeiten ist wichtig, um Schüler auf ihren Erfolg vorzubereiten. Selbstvertrauen und Kompetenz werden gefördert, indem man allen Handlungen einen Sinn gibt und sich von seinen Motiven leiten lässt. ^{[ 42 ]}

Pascual-Leone , Case und Halford versuchen, die Entwicklung anhand der Piagetschen Stufen und Unterstufen zu erklären. Pascual-Leone ordnete diese Abfolge einer linearen Entwicklung der mentalen Leistungsfähigkeit zu, die von einer bis zu sieben mentalen Einheiten reicht. Case schlug vor, dass jede der vier Hauptstufen unterschiedliche Arten mentaler Strukturen umfasst und spezifizierte die mentale Belastung der aufeinanderfolgenden Komplexitätsstufen bzw. Unterstufen innerhalb jeder Hauptstufe. Er argumentierte, dass innerhalb jeder Stufe exekutiver Kontrollstrukturen unterschiedliche zentrale konzeptuelle Strukturen existieren können, die sich hinsichtlich der beteiligten Konzepte und semantischen Beziehungen unterscheiden. Halford versuchte, die kognitive Belastung der für jede Hauptstufe typischen mentalen Struktur zu bestimmen. Fischer betonte die Bedeutung von Kompetenzentwicklungsprozessen für den Aufbau stufenartiger Konstrukte und hob die Rolle der Umwelt und sozialer Unterstützung bei der Kompetenzentwicklung hervor. Commons bot eine Beschreibung der aufeinanderfolgenden Stufen der kognitiven Entwicklung unter expliziter Berücksichtigung der Besonderheiten von Konzepten und Operationen in den einzelnen Bereichen. Demetriou integrierte die Konzepte der Verarbeitungsgeschwindigkeit und der Verarbeitungskontrolle in seine Theorie und formulierte das Modell des funktionalen Wandels. Dieses vereint Pascual-Leones Vorstellung einer zugrundeliegenden gemeinsamen Dimension der Kapazitätsentwicklung mit der Vorstellung qualitativer Veränderungen der mentalen Struktur im Verlauf der Entwicklung entlang dieser Dimension. Die Theorie dynamischer Systeme kann modellieren, wie verschiedene Prozesse dynamisch interagieren, wenn sich Entwicklungshierarchien ausbilden.

Es wird angenommen, dass fluide Intelligenz , also die allgemeinen Mechanismen, die dem Lernen, der Problemlösung und dem Umgang mit Neuem zugrunde liegen, von diesen Entwicklungsprozessen abhängt. ^{[ 43 ] [ 44 ]} Veränderungen dieser Mechanismen scheinen die Veränderungen in der Qualität des Verstehens und der Problemlösungsfähigkeit in den verschiedenen Altersstufen weitgehend erklären zu können .

Eine übergreifende Definition von Intelligenz könnte wie folgt lauten: Je mental effizienter (d. h. je schneller und fokussierter man auf ein Ziel hinarbeitet), fähiger (d. h. je mehr Informationen man sich in einem bestimmten Moment merken kann), vorausschauender (d. h. je klarer man seine Ziele formulieren und planen kann, wie man sie erreicht) und flexibler (d. h. je mehr man Variationen in die bereits vorhandenen Konzepte und mentalen Operationen einbringen kann) eine Person ist, desto intelligenter bezeichnen wir diese Person (sowohl im Vergleich zu anderen Individuen als auch im Hinblick auf eine allgemeine Entwicklungshierarchie).

Unterschiede im IQ oder in der Entwicklungsgeschwindigkeit von Personen resultieren additiv aus Unterschieden in allen Prozessen, die in den neo-piagetischen Theorien modelliert werden. Daher unterscheiden sich die neo-piagetischen Theorien von Arthur Jensens [ ^{44 ] Theorie} der allgemeinen Intelligenz dadurch, dass sie die Bedeutung spezialisierter Bereiche des menschlichen Geistes anerkennen, welche in Jensens Theorie unterschätzt werden. Andererseits unterscheiden sich die neo-piagetischen Theorien von Howard Gardners Theorie der multiplen Intelligenzen ^{[ 45 ]} , welche die Wirkungsweise gemeinsamer Prozesse unterschätzt, indem sie die Rolle allgemeiner Prozesse anerkennen und aufzeigen, wie spezialisierte Kompetenzen durch diese eingeschränkt werden.

Pädagogik und die Psychologie der kognitiven Entwicklung stimmen in einigen zentralen Annahmen überein. Erstens definiert die Psychologie der kognitiven Entwicklung die kognitive Kompetenz des Menschen in aufeinanderfolgenden Entwicklungsphasen. Das heißt, sie legt fest, welche Aspekte der Welt in verschiedenen Altersstufen verstanden, welche Konzepte gebildet und welche Probleme gelöst werden können. Pädagogik zielt darauf ab, Schülerinnen und Schüler beim Erwerb von Wissen und der Entwicklung von Fähigkeiten zu unterstützen, die ihrem Verständnis und ihren Problemlösungsfähigkeiten in verschiedenen Altersstufen entsprechen. Die Kenntnis des Entwicklungsstandes der Schülerinnen und Schüler liefert somit Informationen über Art und Umfang des Wissens, das sie aufnehmen können. Dies wiederum dient als Grundlage für die Strukturierung des Unterrichtsstoffs in den verschiedenen Klassenstufen. Aus diesem Grund war Piagets Theorie der kognitiven Entwicklung so einflussreich für die Pädagogik, insbesondere für den Mathematik- und Naturwissenschaftsunterricht.

In den 1960er und 1970er Jahren wurden Lehrpläne entwickelt, um Piagets Ideen im Unterricht umzusetzen. So muss beispielsweise im Mathematikunterricht die Entwicklung mathematischen Verständnisses schrittweise vorangetrieben werden. Daher muss der Unterricht im Vorschulalter und in der frühen Grundschule den Schwerpunkt auf die Entwicklung des Zahlenbegriffs legen, da dieser noch instabil und unkoordiniert ist. In der späten Grundschulzeit müssen Rechenoperationen beherrscht werden, da das konkret-operationale Denken die mentale Grundlage dafür bildet. In der Adoleszenz können die Beziehungen zwischen Zahlen und Algebra vermittelt werden, da das formal-operationale Denken die Konzeption und Anwendung abstrakter und mehrdimensionaler Konzepte ermöglicht. Im naturwissenschaftlichen Unterricht sollten Kinder in der frühen Grundschulzeit mit den Eigenschaften der Natur vertraut gemacht werden, in der späten Grundschulzeit sollten sie durch Erkundung grundlegende Konzepte wie Raum, Fläche, Zeit, Gewicht, Volumen usw. beherrschen lernen, und in der Adoleszenz können Hypothesenprüfung, kontrollierte Experimente und abstrakte Konzepte wie Energie, Trägheit usw. gelehrt werden. ^{[ 46 ]}

Die neo-piagetischen Theorien der kognitiven Entwicklung legen nahe, dass neben den oben genannten Aspekten die Abfolge von Konzepten und Fertigkeiten im Unterricht die Verarbeitungs- und Arbeitsgedächtniskapazitäten der jeweiligen Altersstufen berücksichtigen muss. Anders ausgedrückt: Die Gesamtstruktur des Curriculums muss in jedem Fachbereich die entwicklungsbedingten Verarbeitungs- und Repräsentationsmöglichkeiten der Schüler widerspiegeln, wie sie in den oben zusammengefassten Theorien beschrieben werden. Dies ist notwendig, da die Schüler die erforderlichen Zusammenhänge nicht herstellen können, wenn das Verständnis der zu vermittelnden Konzepte in einem bestimmten Alter ihre verfügbaren Kapazitäten übersteigt. ^{[ 47 ]} Tatsächlich hat Demetriou gezeigt, dass Verarbeitungsgeschwindigkeit und Arbeitsgedächtnis hervorragende Prädiktoren für den Schulerfolg sind. ^{[ 48 ]}

Effektive Lehrmethoden müssen es Lernenden ermöglichen, ihr Verständnisniveau zu verbessern oder weniger effiziente Fähigkeiten durch effizientere zu ersetzen. Daher kann das Wissen um Veränderungsmechanismen als Grundlage für die Entwicklung von Lerninterventionen dienen, die sowohl fachlich als auch altersgerecht sind. Der Vergleich von früherem und aktuellem Wissen, die Reflexion über tatsächliche oder mentale Handlungen im Hinblick auf alternative Problemlösungen, die Zuordnung neuer Konzepte oder Lösungen zu Symbolen, die das Erinnern und die mentale Manipulation erleichtern, sind nur einige Beispiele dafür, wie Mechanismen der kognitiven Entwicklung das Lernen fördern können. ^{[ 14 ]} Um beispielsweise Metarepräsentation zu unterstützen und die Entstehung allgemeiner Denkmuster aus domänenspezifischer Verarbeitung zu erleichtern, muss der Unterricht die Lernenden kontinuierlich dafür sensibilisieren, was aus einem bestimmten domänenspezifischen Lernprozess abstrahiert werden kann. Die Lernenden müssen dazu angeleitet werden, die zugrunde liegenden Beziehungen zu erkennen, die über inhaltliche Unterschiede hinausgehen, und die mentalen Prozesse zu verstehen, die bei deren Verarbeitung zum Einsatz kommen (z. B. die Funktionsweise bestimmter Schlussfolgerungsschemata, wie etwa Implikationen, in verschiedenen Domänen zu erläutern). ^{[ 48 ] [ 49 ]}

Die Psychologie der kognitiven Entwicklung befasst sich mit individuellen Unterschieden in der Organisation kognitiver Prozesse und Fähigkeiten, in deren Veränderungsgeschwindigkeit und in den zugrunde liegenden Veränderungsmechanismen. Die Prinzipien, die intra- und interindividuellen Unterschieden zugrunde liegen, können pädagogisch wertvoll sein, da sie verdeutlichen, warum ein und derselbe Schüler nicht in verschiedenen Bereichen gleich gut lernt und warum unterschiedliche Schüler im selben Klassenzimmer unterschiedlich auf dieselben Lernmaterialien reagieren.

Die Identifizierung individueller Unterschiede hinsichtlich der verschiedenen Aspekte der kognitiven Entwicklung könnte die Grundlage für die Entwicklung individualisierter Förderprogramme bilden, die sich entweder auf hochbegabte Schüler konzentrieren oder Fördermaßnahmen beinhalten. ^{[ 48 ] [ 50 ]}

• Theorien zur Schülerentwicklung
• Annette Karmiloff-Smith
• Esther Thelen
• John H. Flavell
• Les Greenberg
• Reuven Feuerstein
• Vittorio Guidano

• Mascolo, Michael F. (2015). „Neo-Piagetsche Theorien der kognitiven Entwicklung“ . Internationale Enzyklopädie der Sozial- und Verhaltenswissenschaften (2. Aufl.). Amsterdam; Boston: Elsevier . S.  501–510 . doi : 10.1016/B978-0-08-097086-8.23097-3 . ISBN 9780080970868OCLC  892581061 .​