孩子们是如何认识世界的？
最近，我看一位国外的网友，天生残疾没有右臂。不过他是一个乐高迷，不光用乐高积木搭建了各种飞机汽车楼房，在高中毕业的时候还用乐高给自己造了一个假肢。非常神奇。
David Aguilar和他的乐高假肢
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我们经常说：要培养孩子的创新能力和解决问题的能力。用乐高积木搭假肢这件事情本身并不困难，但让我比较感兴趣的是：在这个行为的背后，展现了这位外国网友能够结合实际问题和需求，设计出符合自身需要的产品，拥有这样的设计思维，他以后在面对任何挑战时，都能够有一套完整的应对思路。
那么，我们作为教师和家长，又应该如何引导我们的学生形成这样的思维能力呢？
今天我想讨论一下这个话题。
我会首先从心理学的角度出发，介绍一下孩子的认知过程，给各位家长和老师一些关于教育的建议。然后，我也来模拟一下这位外国网友，做一个乐高的假肢，带着大家体会一下这个过程中的快乐。
01 认知发展理论
图式→同化→顺应→平衡与不平衡
02 认知发展理论教育实践
03 动手做一个假肢
认知发展理论
学过教育心理学的老师们，对认知发展理论这几个字一定不陌生。它的提出者就是瑞士心理学家让·皮亚杰（Jean Piaget)。他是20世纪最权威的发展心理学家，与佛洛依德并称为心理学史上的巨人。他把生物学、逻辑学、数学融入到心理学中，并且通过实验与观察的方法把心理学变成了一门实证科学，所以也被称为二十世纪最伟大的学者之一。
在皮亚杰之前，对于认知的发展理论有成熟论和外铄论等。
成熟论认为: 人的认知受到生理发育的限制，在发育成熟之前学习是无效的。这种观点虽然也认可学习的意义，但是更看重身体发育的过程。
而外铄论认为：人的所有行为都是后天学习获得的。代表人物约翰.华生说能将任意一打健全的婴儿用适当的行为技术创造成想要的任何类型的人。这种观点将学生看作一个空桶，我倒进去什么，就能获得什么。
皮亚杰的理论与以上两者又有不同。他认为认知过程是个体与外界交互的过程中形成的，每一个孩子都是天生的科学家和哲学家，他用一种非常神奇的方式与外界建立联系，并且逐步拓展自己的认知。孩子就像一颗小树苗，他会按照自己的方式吸收外界的营养。
现在我们来讲一讲皮亚杰的理论，它可能会有一些拗口，因为有一些术语。但是如果你能理解他的理论，一定会惊呼原来是这么回事！
1图式
皮亚杰认为图式是认知的核心概念。
比如刚刚开始认识生物的小朋友，看到一个长着六条腿的小虫子，个子不大，总是贴着地面爬行，就形成了昆虫的概念，这就是图式。
然后，他又发现一个长着翅膀，能够双腿行走，也能够飞行的小动物，于是形成了鸟的概念，这又是新的图式。
我们的认知就是一个不断完善和建立图式的过程。
用乐高教育SPIKE Prime科创套装模拟拼搭的昆虫图式
2
同化同化是对图式进行巩固和具体化的过程。
比如，小朋友在建立了昆虫的图示之后，他知道：长着六条腿的动物，它个子不大，总是贴着地面爬行的虫子是昆虫。
然后他看到一只跳跳虫，它也是长着腿，个子不大，但它爬行的时候是一跳一跳的。于是小孩子说：这是昆虫。
在得到认可后，小孩子就会非常开心，这个过程就是同化。我们在认识世界的过程中，总是希望把外界的新事物纳入到我们已经有的图式之中。
如果成功了，原有的图式就进行了巩固和完善，认知获得了量的提升，这个过程就是同化。
中国有句成语叫做熟能生巧，与同化的意思非常类似。
跳着行走的跳跳虫模型
如果个体遇到了无法同化的外界刺激，这时候就要对原有的图式进行修改或者重建，从而建立新的图式，这个过程叫做顺应。
比如刚才的小朋友，建立了跳跳虫的图式之后，他发现并不是所有的跳跳虫模型都能成功越过障碍，但如果我们对跳跳虫模型的四肢进行整改，使它能够跨越障碍物。
此时他就知道了：原本的跳跳虫模型之所以不能跨越障碍是因为四肢力量不够，我们可以通过加强他的四肢结构，使它完成障碍考验。
无法跨越障碍的跳跳虫
通过改造四肢，成功越过障碍物的昆虫
刚才我们说的这个小朋友，最初建立了昆虫的图式之后，发现了跳跳虫，同化了昆虫的概念，这个过程就叫做平衡——用已有的图式去同化外界的刺激，内心获得了平静。
而他发现不是所有的跳跳虫都能跨越障碍的时候，他的认知就出现了不平衡。
此时他必须做出顺应，修改原来图式或者建立新图式来顺应新的刺激。当调整后的跳跳虫图式建立好了之后，他就又平衡了。
这样从一个较低水平的平衡到不平衡，再到平衡的过程，就是认知发展的过程。
通过外界刺激进行同化和顺应，在平衡-不平衡-平衡的变化过程中，让图式越来越丰富和完善，这就是认知的过程。其实，这可以解释我们在学习和生活中的许多问题。
利用皮亚杰的理论可以解释许多生活中的现象，例如爸爸妈妈带着孩子在街上走，孩子经常会指着周围的东西说：汽车、飞机、楼房、自行车…… 实际上孩子正在期待父母给予他肯定的答复，这样他就能同化这个概念，以获得内心的平衡。
如果孩子对着摩托车喊自行车，父母就会纠正他，孩子因此失衡，内心产生一些疑惑和混乱。但是很快，孩子迅速进行顺应并建立新的图式——摩托车。当孩子再次见到摩托车的时候，就会喊出摩托车，并获得家长的肯定。这时他对自行车和摩托车的图式就有了更清晰的认识，获得了更高层次的平衡。
认知的过程其实是相伴每个人终身的，即使是成人，当我们缺少相应图式的时候，也会产生失衡和混乱。
例如一个大学教授，一直在象牙塔中，认为人都是善良和公正的。结果接到了一个骗子的电话，被骗子骗了不少钱。事后他会感到困惑：为什么我会遇到骗子呢？此时心理上就出现了不平衡。但是经过挫折，人们都会成长，他会进行顺应，总结骗子的特征，建立新的图式。当他再次接到骗子的电话时，教授选择了报警，当警察抓住了骗子，并把这个消息告诉教授时，教授就完成了同化，获得了更高水平的平衡。吃一堑长一智，说的就是这个道理。
孔子说：四十不惑。
人活到四十岁 ，大部分该经历的事情都经历过了，建立的图式足够多，于是遇到问题时就能够同化，获得平衡，不再疑惑了。东西方的教育家，其实都有类似的观点。
作为家长和老师，我们很容易认为孩子就像一个空桶，倒进去什么知识，孩子就能学会什么知识。但是没想到孩子就像漏勺一样怎么也学不会，于是就崩溃了。如果我们展开反思，这个问题可能在于：人的认知过程并非被动接收，而是外界环境与个体相互作用的结果。
比如我们向孩子讲述猫的特点，讲得天花乱坠，而孩子的心中根本没有猫的图式，只有狗的图式，他在学习的过程中就会同化失败，发现我们讲述的东西没法与自己已经掌握的图式匹配，于是出现了不平衡，这就是疑惑或者思维的混乱。然而紧跟着，他就会顺应这个过程，建立猫的图式，如果孩子能把这种不平衡变为平衡，这就是认知的提升。
通常，让孩子亲眼见、亲手摸到，是顺应最好的方式。
由于个体的差异，认知提升的过程有快有慢，但是所有人都必须经历这个过程。所谓更好的学习方法，往往就是更快地建立和完善新图式的方法，比如巩固练习就是通过同化完善已有图式的过程，对错误进行反思就是区分新旧图式的过程。
如果在这个阶段对学生发脾气，学生就会把疑惑隐藏起来，建立新图式的过程就失败了，孩子的认知就没有办法进步。
所以作为家长和教师，要充分理解学生的知识是建构出来的，而不是获得的。不要期待着学生们一教就会，没有任何不解和混乱，因为这是不符合逻辑的。
皮亚杰说：教育的过程就是让学生从平衡变成不平衡，再从不平衡变成平衡的过程。教师和家长都要充分理解这个过程的正常性和重要性，因为我们每个人都是这样成长起来的。
认知发展理论的教育实践
皮亚杰的认知发展理论影响了许多人，其中就包含一位生于南非的美国数学家、教育家和计算机学家——西蒙·派珀特（Seymour Papert）。1958到1963年，派珀特来到日内瓦大学，跟随皮亚杰从事研究工作。
他突然发现：自己小时候特别喜欢齿轮，通过对汽车齿轮的热爱，从一次次的疑惑到一次次的豁然开朗，派珀特学习了很多数学、物理知识，甚至比小学学到的还要多。他的经历正是皮亚杰所提出的建构主义可以解释的。而皮亚杰也说：没有人比派珀特更懂我。
1963年，派珀特来到麻省理工学院工作，后来成为麻省理工学院媒体实验室的建立者之一。他决心把皮亚杰的理论和自己的体会付诸实践。不过，不同的孩子的兴趣点并不一样——不是所有孩子都喜欢齿轮的。
于是派珀特想：能否设计一种可视化的游戏，将世界最强大的工具——计算机展现给孩子呢？于是他就设计了一种专门给孩子的语言：logo语言，还有个中文名字，叫做小海龟画图。
LOGO语言画出的简单图像
随后，善于实干的派珀特教授突发奇想，竟然做了一个实体版的小海龟画图。孩子们可以通过控制器，控制小海龟，画出logo语言的图形。
派珀特认为，电脑的伟大之处在于，它可以将静态思考、人格塑造、实体感知、逻辑分析、数学计算和抽象思维等多种元素融入同一综合体验当中。
教育工作者们应该致力于引发孩子们对电脑的兴趣。这一独具新意的观点，成功引起了乐高集团的兴趣，并促使了与派珀特进行合作的想法。
派珀特的核心教育理念是: 孩子要在动手中学习，在他看来，好的教育不是如何让老师教得更好，而是如何提供充分的空间和机会让学习者去构建自己的知识体系。而可以触摸的实体，能够帮助孩子们的思维具象化。在学习过程中，通过发现和解决问题，进行调试和改进，是对思考本身进行思考的过程，有利于孩子创新图式的建立。乐高教育就是派珀特这种思想的践行者。
乐高教育SPIKE Prime科创套装组装的模型
动手做一个假肢
我们在视频开头提到的给自己做假肢的外国青年名字叫大卫.阿吉拉尔（David Aguilar），他来自一个地图上的小国，微信里的大国——安道尔。他所使用的正是这样一套可编程的乐高积木。
在哥们的帮助下，我成功拿到了这套乐高教育SPIKE Prime科创套装。
让我们一起来模拟一下David的制作过程吧！
1. 我们知道最终的目标：制作一个可以夹东西的假肢。但是我们并不清楚怎么做，因为我们的脑子中没有这个图式。
此时我们可以参考类似的装置，比如，在乐高教育的软件包中有一个超级清理器，其实就是可以夹东西的装置，我们可以按照说明把它安装出来。
2. 经过了一翻理解和动手制作，改错，终于我们成功了。这就是一次同化过程，我们变得更加熟练了，内心也获得了平衡的喜悦。
虽然我们做好了超级清理器，但是它的夹子不太好用，会把比较小的东西漏掉，我们该如何改进呢？
这需要我们重新思考，拆解，设计，搭建。这就是一次失衡和顺应的过程。
终于经过思考，我们想到可以用一个圆盘来代替夹子，也把结构做了一些优化，这样夹东西更方便了，这就是一次顺应的过程。
3. 不过貌似还有问题。作为一个假肢，不应该用手去握住，也不应该用手去按按钮，因为残疾人可能没有手。
我们又该如何改进呢？我们也许会想到使用一个结构将它固定在手臂上，将按压的按钮不要放在前面而要放在侧面，这样我们就又一次完成了从失衡到平衡的过程，认知继续获得了发展。
4. 经过不停的失败和重新设计，我么们终于解决了以上的问题，成功找到了假肢的制作方法。通过程序，我们可以让它动起来。看起来还不错。
5. 但是，这个假肢也并不完美，可能还有这样那样的问题，还可以继续提升。
就好像那个安道尔的青年，从小学开始给自己制作假肢，做得越来越完美。最终他自己制作的假肢已经可以让他完成像俯卧撑这样的动作了。他所完成的并不仅仅是一个假肢，而是认知的发展过程。
David Aguilar和他的乐高假肢
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这个过程我们建立了新的图式，从平衡到失衡，再到更高级别的平衡，就是皮亚杰所谓认知发展的过程。
皮亚杰认为：所有的儿童都需要游戏，游戏是他们同化图式的过程。
乐高教育作为有趣的动手实践式STEAM学习体验的提供者，将乐高积木系统、纸质和数字的课程材料与其独特的教学理念结合起来，孩子们在设计、组装、拆解、调试的过程中，一次次获得同化。
孩子们为了解决新问题，还会进行顺应，建立新的图式，从平衡到失衡再到更高水平的平衡，正是皮亚杰所阐述的认知发展过程。
而在这个过程中，使用具体的积木拼搭，让思维具象化，在操作中学习，这又是派珀特的教育理念。
学习也好，玩乐也好，
我们在所有的学习和生活过程中，
认知的发展规律都是如此。
了解这个过程，
有助于家长、教师和学生
更加理性的看待教育和学习过程，
不要以为复习与巩固是浪费时间，
也不要为新图式建立中的失衡而烦恼。
孔子曰：温故而知新，可以为师矣。讲述的也许也是这个道理。