كيف يتعلم الأطفال العلوم؟

الأطفال هم أمل المستقبل، ورجال الغد، والعناية بهم في كل أمة دليل على الوعي الحضاري وسعة الإدراك التربوي، فهم يمثلون شريحة واسعة من المجتمع، يرتبط بهم تقدمه ونهضته، ويرسم فيهم شخصيته ومستقبله.
إن الاهتمام بالطفولة ، هو اهتمام بالحاضر والمستقبل معاً وتعتبر مرحلة السنوات الخمس الأولى من أهم المراحل في حياة الإنسان ، فالمجتمع الواعي هو الذي يعرف ويقدر مدى أهمية مرحلة الطفولة ، ولذلك يوليها من العناية والرعاية والاهتمام أكثر مما يولي أية مرحلة أخرى ـ وتحتل مرحلة السنوات الخمس الأولى في حياة الطفل اهتمام معظم الدارسين والباحثين في مجال الطفولة لأن خبرات سنوات العمر الأولى من الحياة لها أهمية كبرى في تشكيل النمو في المستقبل.
بالتأكيد أن طفل اليوم أذكى من طفل الأمس نظرا لتوسيع مداركه على كثيرا من وسائل التعليم الحديثة مثل الحاسب الآلي و الألعاب التي تنمي المواهب العقلية و زاد وعي الأسرة بأهمية تعليم أطفالهم.
يعتبر رياض الأطفال من الأساسيات الاختيارية التي تساهم بشكل فعال في تنمية قدرات الأطفال عقليا و بدنيا و سلوكيا و عاطفيا و تدريبهم على جو الزمالة الدراسية ، في هذه المرحلة يكون زيادة الألعاب و وسائل الترفيه حتى تجذب الأطفال إليها و يهدف تشجيع الأطفال على تعبير و تنمية الوعي و الإدراك لديهم و إتاحة الفرصة لهم للاستقلال في ممارسة أنشطتهم اليومية و تنمية مهارات الملاحظة و التدقيق و المقارنة بين بعض الملاحظات و زيادة الثقة لدى الأطفال و تحفيزهم على الجرأة و الأقدام على التعبير عما بداخلهم و كشف بعض المواهب و الطاقات المدفونة صقلها ، و يمكن للطفل في هذه المرحلة من التعبير عن ذاته من خلال ميله لبعض الألعاب والهوايات والأنشطة الترويحية وحفظ القران الكريم والأعمال الفنية و التعبيرية و تنمية اللغة لديه و إكسابه مفردات لغوية جديدة و تهذيب بعض السلوكيات الغير المرغوبة و تفترض أن تكون هذه المرحلة مرتبطة بالمرحلة الاساسية ، ومن المفروض أن يكون هناك ملف خاص بالطفل ينتقل معه إلى المرحلة الدراسية الأساسية يشمل هذا الملف كل ما يتعلق بالطفل من سلوك عقلي و نفسي و ما يتضمنه مهارات الطفل و مواهبه ، و لذا يجب أن يكون مربين مرحلة رياض الأطفال متخصصون في تربية الطفل ولهم إلمام بعلم النفس التربوي و طرق كشف المواهب و المهارات و تنميتها .
يعتبر النمو المعرفي والتفكير لدى الأطفال من أهم مجالات المعرفة وأحدثها سواء في علم النفس والنمو أو علم النفس التربوي حيث يساعدنا فهم عمليات نمو الأنظمة المعرفية على تجنب تعليم الأطفال مواد أو اشياء قبل أن يكونوا مستعدين لتعلمها ، كما تساعد مثل هذه المعرفة على تجنب فقد الفرص الذهبية لعمليات التعلم بالإنتظار حتى تمر اللحظة المناسبة ويتبادر إلى أذهاننا عدة أسئلة :
كيف يتعلم الأطفال العلوم؟
كيف تظهر المعرفة عند الأطفال ؟
كيف تتطور خلال المراحل العمرية المختلفة ؟
من يأتي الطفل بمنطق التفكير الخاص به ؟
حتى نجيب على الاسئلة السابقة لا بد من الإلمام بما يلي:
- التطور المعرفي للطفل حسب مراحل بياجيه
- أهمية نظرية بياجية في تدريس العلوم والرياضيات
- دور المعلم في مساعدة الأطفال على تعلم العلوم
- اختيار بعض الأفكار الواقعية لمساعدة الأطفال على تعلم العلوم

أولاً: التطور المعرفي للطفل حسب مراحل بياجيه
اهتم علماء نفس التطور بمحاولة فهم العمليات العقلية عند الطفل وعلى المتغيرات التي تؤثر في تطور هذه العمليات .
- نظرية بياجية للنماء المعرفي والتفكير والذكاء:

تعد نظرية جان بياجية* أهم نظرية على الإطلاق في مجال النمو المعرفي والتفكير لدى الأطفال .ويعتبر بياجية من أبرز علماء النفس النمو في القرن العشرين ، عمل في معمل " بينيه " في باريس من أجل إعداد اختبار ذكاء للأطفال ، فانصب اهتمامه على الإجابات الخاطئة التي وردت بنتائج هذه الاختبارات ، فأمدنا بمعلومات مفادها أن إجابات الأطفال الخاطئة لم تحدث لأن قدرات الأطفال العقلية أقل من قدرة الكبار العقلية ، بل حدثت لأنهم يفكرون بطريقة تختلف كلياً عن الطريقة التي يفكر بها الكبار ، ولأن نظرتهم إلى العالم المحيط بهم تختلف عن نظرة الكبار إلى نفس المحيط . فأضحت تلك النظرة وذاك التفكير هما المشكلة التي تشد انتباه " بياجية " فاسماها أصل المعرفة . أي ماذا يعرف الأطفال ؟ .. وكيف يكتسبون المعارف ؟ .. وماذا يعرف الكبار ؟ .. وكيف استمدوا هذه المعرفة ؟!! .
تمهيد لنظرية بياجيه :
رفض بياجيه نظريتين حاولتا تفسير كيفية حدوث الفهم لدى الأطفال :
- النظرية الأولى : التي حاولت تفسير الفهم بأنه أمر وراثي بيولوجي .
- النظرية الثانية : التي ركزت على أهمية البيئة كعنصر وحيد في حدوث الفهم.
درس بياجيه النمو المعرفي عند الأطفال من خلال الملاحظة الدقيقة لسلوكياتهم وكيفية تطور بعض المفاهيم لديهم مثل الفراغ والزمن والحجم والطول والمنطق … الخ . وقد توصل إلى أن عنصري البيئة والوراثة تؤثران معاً على تطور النمو المعرفي للطفل .
يرى بياجيه أن الطفل في الأساس لا يولد مبرمجاً جاهزاً كما أنه ليس خاضعاً للبيئة بشكل كلي، بل يتفاعل الطفل مع بيئته بحيث تعمل البيئة على تشكيله ويعمل هو على تشكيلها . أي أن الطفل مشارك نشط في تطور نفسه وليس كائناً حياً سلبياً تعمل البيئة على تشكيله، فالتفاعل وفرص التعلم النشط أمور حيوية في تطوره .

ظهر تأثير أفكار بياجيه في فترتين :
- الأولى : في ثلاثينيات هذا القرن حيث ظهر تأثيره على حركة التربية التي نادت بالبدء بالتعليم في مرحلة الطفولة المبكرة .
- الثانية : في ستينيات هذا القرن حيث ظهر تأثيره على حركة إصلاح المناهج وخاصة مناهج وطرت تعليم العلوم والرياضيات للسنوات الأولى من المرحلة الابتدائية .
المدخل إلى النظرية:
لقد اختلف بياجية في تناوله لموضوع الذكاء عند الأطفال عن غيره من علماء النفس فكان اهتمام بياجية منصب على الجانب الكيفي في الذكاء . فالذكاء ليس هو السمة الغامضة التي لدى كل الناس بدرجات قليلة أو كثيرة ، كما يبدو عند معظم علماء النفس بل الذكاء هو طريقة السلوك كما ينعكس في تكيف الفرد في الموقف . وقد انتهى بياجية في هذا الصدد إلى مجموعة هامة من النتائج وهي أننا يجب أن لا نهتم بالكم أي بعدد ما يعرف الطفل أو كم مشكلة استطاع حلها ، بل يجب أن نهتم بكيفية تفكير الطفل وطريقته لحل المشكلات ،وكذلك نوع المنطق الذي استخدمه للمعلومات المماثلة ، وهذا الكيف للتفكير يمكن الكشف عنه بصورة أفضل عن طريق استخدام أخطاء الأطفال وليس استخدام الإجابات الصحيحة فالأطفال في أعمارهم المختلفة لديهم طرقاً مختلفة تماماً في معالجتهم لمشكلاتهم .
ومنذ عام 1960م أثرت أفكار بياجية تأثيراً عظيماً في علم النفس في الولايات المتحدة الأمريكية ، كما امتزجت آراءه ببعض النظريات الأخرى واتسعت عن طريق بعض العلماء الأمريكيين .

القيمة العلمية للنظرية:
تبرز القيمة العلمية لنظرية "بياجية "في تفسير النمو في الأبعاد المنهجية والسيكولوجية الآتية :
1. أنها نظرية شاملة ذات إطار نظري ومنهجي متكامل يتناول الجانب النمائي للنمو المعرفي عند الأطفال .
2. أن هذه النظرية قد أعطت تفسيراً جديداً أو نظرة جديدة للذكاء ذلك أنها تجاهلت النظرة القديمة التي تؤكد على ثبات وتوقف الذكاء عند مرحلة الميلاد .
3. أنها أكدت على الدور الهام والحاسم للخبرة في قدح وتشكيل الذكاء في إطار متميز عن أصوله وجذوره البيولوجية .
4. أن النمو المعرفي للطفل يمر عبر سلسلة من المراحل المنتظمة والثابتة منذ الميلاد حتى الرشد وهذه المراحل أربعة أساسية في النظرية البياجينية .
5. أن كل مرحلة من المراحل النمو المعرفي تعتبر وحدة ذات كيان منفرد لكنها بالرغم من ذلك تعتمد على مراحل النمو التي تسبقها فكل مرحلة تعتبر مقدمة أساسية ومنطقية ترتكز عليها المرحلة التي تليها .
6. أن النمو المعرفي يحتل مركز القلب في نظرية بياجية وأنها تتضمن كلا من التعلم والتفكير فهما محوران يرتكز عليهما النمو المعرفي عند بياجية .

آراء بياجية عن التطور المعرفي للفرد:
ينظر بياجيه إلى التطور المعرفي من منظورين هما : البنية العقلية والوظائف العقلية ، وتشير البنية العقلية إلى حالة التفكير التي توجد لدى الفرد في مرحلة من مراحل عمره ، أما الوظائف العقلية فتشير إلى العمليات التي يلجأ إليها الفرد عند تفاعله مع مثيرات البيئة التي يتعامل معها .
ويرى بياجيه أن للتفكير وظيفتين هما : التنظيم والتكيف ، وتتمثل وظيفة التكيف في نزعة الفرد إلى التلاؤم مع البيئة التي يعيش فيها .
وينظر " بياجيه " إلى التكيف على أساس أنه " يتكون من عمليتين متكاملين هما : التمثل والملاءمة . فالتمثل عبارة عن نزعة الفرد لأن يدمج أموراً من البيئة المحيطة في بنيته العقلية في حين أن الملاءمة إذا نزعة الفرد لأن يغير استجابته لتتلاءم مع البيئة المحيطة وهذا يؤدي إلى حدوث عملية التوازن.
فعندما يواجه الفرد موقفا تعليميا جديدا يحدث لديه إعادة بناء التوازن بين بنية العقلية وعناصر البيئة المحيطة.
وهنا لا بد من حدوث عملية التفاعل التي يتم بموجبها ما يلي:
- يضطر الفرد إلى تغيير بنيته العقلية لكي يتكيف مع البيئة المحيطة ( الملاءمة )
- يحاول الفرد التكيف مع البيئة مستخدما ما لديه من البنى العقلية ( التمثل )
وبعد التطور المعرفي- من وجهة نظر (بياجيه)- سلسلة من عمليات إعادة التوازن واستعادته في أثناء التعامل مع البيئة،باستعمال عملية التمثل والملاءمة بصورة متكاملة، لذلك يحدث اختلال التوازن عند الفرد عندما لا تسعفه البنى العقلية على إدراك البنية بشكل واضح، مما يؤدي إلى عملية الملاءمة التي تحدث التغير والتطور في البنى العقلية السائدة ليتمكن من إدراك البيئة، ويتم ذلك باكتساب وتعلم بنى عقلية جديدة تساعد على استعادة التوازن ،ويحتفظ الفرد بهذا التوازن إلى أن يواجه مواقف جديدة أخرى، فيتمثل توازنه من جديد ويعمل على استعادته من جديد، وهكذا يتعلم ويكتسب ويرقى من مرحلة نمائية إلى المرحلة التي تليها.
ويلاحظ مما سبق، أن عملية التطور المعرفي تقوم على التباين بين الموقف والبنى العقلية في أثناء التعامل مع البيئة ، ثم حدوث تلاؤم بينهما – أي بخفة حدة التباين بين الموقف والبنى العقلية. لذا ينبغي أن يشتمل المحتوى على معلومات مألوفة تيسر عملية الإستيعاب والتمثل ومعلومات حديثة تيسر عملية التلاؤم. كما ينبغي أن تقدم المعلومات والمواقف الحديثة من خلال المحتوى بشكل يتحدى تفكير الطلاب والمستوى العقلي الذي هم فيه، ولكن بحد معقول لا يصل إلى درجة التعقيد. وينبغي – أيضا – تنظيم المحتوى، بحيث يسمح بتفاعل الطلاب مع البيئة تفاعلا مثمرا بناء. وبهذا يكون قد تم إضافة تلك المعايير إلى ما ذكره (برونر).
معالم أفكار بياجيه
ورد عن بياجيه معالم عديدة هامة كان لها أثر كبير على المدرسة الابتدائية أهمها:
1 – أن التطور العقلي عند الطفل عملية نشطة، وسلوكه الذكي قابل للنمو .
2 – أن تفكير الطفل يختلف من حيث النوع عن تفكير الراشد .
وجد بياجيه أن هناك علاقة وثيقة بين البنية الإدراكية (العقلية) للطفل والتغيرات التي تحدث للأشياء المحيطة به في بيئته، وأن التطور العقلي لدى الطفل مرتبط بهذه التغيرات .

النمو المعرفي لدى بياجيه :
لفهم النمو المعرفي لدى الطفل من وجهة نظر بياجيه، علينا أن نُلم بمفهومين استخدمهما وهما :
1 – البنية العقلية Mental Structure :
ويُقصد بها حالة التفكير الموجودة لدى الطفل في أي مرحلة من مراحل نموه، أي أنها قابلة للتغير وتتأثر نتيجة تفاعل الطفل مع بيئته، وكلما تفاعل الطفل مع بيئته نتيجة لنموه كلما تطورت خصائص النشاط العقلي لديه بشكل أسرع .
2 – الوظائف العقلية Mental Function :
ويُقصد بها العمليات التي يلجأ إليها الطفل عندما يتفاعل مع المؤثرات الموجودة في بيئته، وهذه الوظائف موروثة أي أنها ثابتة لا تتغير .
للتفكير وظيفتين أساسيتين هما :
1 – التنظيم Organization :
ويعني ميل الطفل إلى ترتيب وتنسيق العمليات العقلية بحيث تتواءم تلك العمليات في أنظمة كلية متناسقة ومتكاملة، ومن خلال هذه الوظيفة يستطيع المتعلم أن ينظم كافة العمليات البيولوجية الضرورية لبقائه .
2 – التكيف Adaptation :
وتعني ميل المتعلم إلى التأقلم مع بيئته ولا يستطيع الاستمرار في تلك البيئة إذا لم يحصل التكيف المطلوب معها .


تفسير بياجيه للتعلم النشط :
يفسر بياجيه التعلم النشط لدى الطفل من خلال عمليتين هما :
1 – الملاءمة Accommodation :
تختص بما يجري داخل البناء العقلي أو التراكيب الموجودة لدى الطفل من الداخل .
2 – التمثُّلAssimilation :
هي عملية تتشكل نتيجة للعوامل الحسية والاجتماعية الموجودة خارج الطفل نفسه .
تجري هاتان العمليتان في آن واحد بحيث يسعى المتعلم إلى تحقيق ما يسميه بياجيه " عملية التوازن " .

تفسير بياجيه للذكاء :
يفسر بياجيه الذكاء على أنه نوع من التوازن تسعى إليه كل التراكيب العقلية، أي تحقيق الاتزان بين العمليات العقلية المتفاعلة داخل الإنسان (الملاءمة)، والظروف الحسية والاجتماعية من خارجه (التمثل) .

- نظراً لأن المؤثرات البيئية المحيطة بالإنسان في تغير مستمر، وبالتالي فإن تفاعلها مع العمليات العقلية المتفاعلة في داخل الإنسان يبقى في تغير مستمر، وهذا يعني أن عملية إحداث التوازن عملية ديناميكية مستمرة لا تتحقق تماماً أبداً .

- عملية التكيف أو التطور العقلي لا تحدث إذا جرى تمثيل المؤثرات الخارجية دون إحداث تغيير في البنية العقلية . كما أنها لا تحدث إذا كان الموقف أقل بكثير أو أكبر بكثير مما يحتاجه أو يقدر عليه المتعلم .

- التطور العقلي يحدث لدى المتعلم إذا كان التناقض بين البنية العقلية والموقف الذي يجابهه المتعلم كافياً لإثارة اهتمامه بحيث يدفعه إلى إيجاد حل لهذا الخلاف أو التناقض، وهذا ما يمكن أن نسميه الدافعية الداخلية للمتعلم .

التعلم والتطور الفكري عند بياجيه :
استخدم بياجيه تعبير التعلم ليعني كسب المعلومات وهذا في رأيه يحدث حين يظل المتعلم سلبياً أو حين يُلقن المعلومات تلقيناً، وهنا لا يحدث تطور فكري إلا إذا حدث نوع من التناقض في مفاهيم الفرد، وعندما يحدث هذا التناقض تبدأ عملية التوازن بالتحرك .

أي أن التطور الفكري يحدث حين يكون المتعلم نشطاً، أما التعلم فيحدث حين يكون سلبياً عديم النشاط ، وهذا يعني أن عملية النشاط في رأي بياجيه هي العنصر الحاسم في عملية التطور الفكري .

نادى بياجيه بضرورة تزويد الطفل ببيئة غنية بالمثيرات العقلية إذا أردنا حدوث تطور فكري له، وليس مجرد تعلم محدود، إذ أن التعلم السلبي في رأي بياجيه في مستوى أقل من التطور الفكري .

رأي بياجيه أيضاً أن طرق التدريس يجب أن تركز على إتاحة الفرص للمتعلم للاكتشاف والوصول إلى المعارف والمعلومات بنفسه طالما كان قادراً على ذلك وعدم الاعتماد على التلقين .

مراحل التطور المعرفي عند بياجيه
يعد بياجيه من أعظم رواد علم النفس التكويني ، اهتم بالأطفال ودراسة نمو تفكيرهم وقام ببحوث مستمرة لمعرفة تطور الذكاء عندهم ، ولقد وضع بياجيه فرضية عامة تقول إن ذكاء الأطفال يتطور باستمرار ويتأثر بالنضج الجسمي والتفاعل مع البيئة فاستمرار النمو يعني أن هناك بناء في قدرة الطفل الذهنية ولقد قسم بياجيه التطور الذهني عند الطفل إلى أربع مراحل متتالية تعتبر كل مرحلة منها مسئولة عن نوع معين من أنواع التفكير وهذه المراحل هي :
1- مرحلة الإحساس والحركة ( 0 - 2 )
2- مرحلة ما قبل العمليات ( 2 - 7 )
3- مرحلة العمليات الملموسة ( 7 - 12 )
4- مرحلة العمليات المجردة ( 12 - 15 ) "(1)
أولاً : مرحلة التفكير الحسي – الحركيStage Sensorimotor :
" هذه الفترة الأولى تمتد من الميلاد وحتى عمر سنتين تقريباً ، ويتكون تعلم الطفل في هذه الفترة من نمو وتنظيم أنشطته الجسمية والعقلية في سلسلة من الأفعال المُعرفة جيداً وتسمى مخططات Schemes ويتعلم الأطفال من الميلاد إلى عمر سنتين أن ينسقوا بين إحساسا تهم وحركاتهم ، ويتعلم أن الشيء الذي يبعد عن النظر لا يُعدّ غير موجود ، ويتعلم ربط رموز الكلمة بالشيء العيني ، ويتقدم الأطفال في هذه المرحلة من امتلاكهم للقدرات الانعكاسية عند الميلاد إلى قدرتهم على المشي ، والكلام عند عمر سنتين . "(2)
ينصب اهتمام الطفل خلال هذه المرحلة على اكتشاف الأشياء، فمثلاً يتعلم طول المسافة حين يمد يده لالتقاط شيء ما، كما يتعلم ما يحدث عندما يدفع جسماً أمامه أو يلمس شيئاً بارداً أو ساخناً .

يُطور الطفل خلال هذه المرحلة مفهوم " ثبات الأشياء " : أي الوعي بأن الأشياء موجودة على الرغم من أنه لا يراها أمامه، فمثلاً :

- إذا كان الطفل يلعب بدمية فأخذناها منه أو أخفيناها، فإن الطفل حتى سن الثمانية أشهر لا يحاول مد يده لاستعادتها، كما لا يبدو عليه الانزعاج ويتصرف وكأن الدمية غير موجودة .

- أما إذا فعلنا نفس الشيء مع طفل في الشهر الحادي عشر من عمره مثلاً، فإنه يبدأ في البحث عن الدمية، ومع ذلك فإن بحثه يظل محدوداً، فهو يبحث عنها في المكان الذي اعتاد أن يجدها فيه، ولا يبدأ في البحث عنها في أماكن أخرى إلا في نهاية السنة الثانية من عمره.

ثانياً : مرحلة ما قبل العمليات ( الحدس ) Stage Pre-operational :
هذه الفترة الثانية تمتد من سنتين تقريباً إلى عمر سبع سنوات ، وقد يدخلها قبل أو بعد السنة الثانية ببضعة أشهر كما أنه قد يجتازها قبل أو بعد السابعة بعام أو عامين ، وهذه الفترة امتداد للمرحلة الأولى وبنية أساسية للمرحلة الثالثة - مرحلة العمليات المنطقية المحسوسة - وعند قرب نهاية العام الثاني من العمر يبدأ الطفل تعلم اللغة ويبدأ بكلمات ثم عبارات مما يجعله أكثر سيطرة على التعامل مع غيره وبسرعة وفي حدود العام الرابع يصبح الطفل مسيطراً على اللغة سمعاً وكلاماً حيث تصبح أداة فعالة في تنمية المفاهيم لديه ، لذا فاللغة أهم تطور عند الطفل في هذه المرحلة .
" و يمكن للطفل خلال المرحلة الثانية تشكيل معظم خبرات العالم الخارجي في مخططات تنمو من البيئة الحالية ورؤية جميع الأشياء في علاقة بنفسها ، ويعتقد الأطفال الصغار أن كل أفكارهم وخبراتهم يشترك فيها الآخرون ، وأن الجوامد لها خصائص الأشياء الحية ، وأن التمييز بين المفرد والمتعدد ليس له أهمية .
إن المفكر في المرحلة ما قبل العمليات يواجه صعوبة في عكس أفكاره ، وإعادة بناء الأفعال ، ولا يمكن أن يأخذ في اعتبار مظهرين لشيء أو موقف في الوقت نفسه ، ولا يمكنه أن يجري استدلال استقرائي ( من الحالات الفردية إلى العامة ) أو استدلال استنباطي من القاعدة العامة إلى الحالات الفردية ، إن الطفل الصغير يستدل من الأمثلة الخاصة إلى الأمثلة الأخرى و لا يستطيع الأطفال في هذه المرحلة التفرقة بين الحقيقة والخيال . و من خلال نضجهم الجسمي وتفاعلهم مع بيئتهم ينمى الطفل في هذه المرحلة المخططات العقلية الضرورية للعمل على مستوى عقلي أعلى ، ويصبح الأطفال في نهاية هذه المرحلة قادرين على إعطاء أسباب لما يعتقدونه ويمكنهم تصنيف فئة من الأشياء وفقاً لخاصية واحدة ويبدأ في اكتساب بعض المفاهيم الواقعية . "(3)

من أهم خصائص التفكير في هذه المرحلة أن الطفل لا يدرك ظاهرة " ثبات خصائص الأشياء " فمثلاً :

إذا شكلنا قطعة من الصلصال أمام طفل هذه المرحلة في شكل كرة ثم شكلناها على شكل عصا طويلة باستخدام نفس الكمية من الصلصال فإن الطفل يعتقد أن كمية الصلصال في العصا أكثر رغم استخدامنا نفس الكمية في الحالتين .

وإذا وضعنا كمية من الماء في إناء واسع القاعدة ثم عرضناه على طفل هذه المرحلة، ثم أفرغنا الماء نفسه في إناء طويل ضيق القاعدة، فإن الطفل يعتقد أن كمية الماء في الإناء الطويل أكثر من الكمية التي كانت في الإناء العريض .
أي أن الطفل لا يدرك أن الكمية (الكتلة( لجسم ما لا تتغير عندما يتغير الشكل أو عند تقسيمها إلى أجزاء، لذلك فإن البعض يطلق على هذه المرحلة اسم " مرحلة ما قبل التفكير المنطقي " .

ثالثاً : مرحلة العمليات المحسوسة أومرحلة التفكير المادي الواقعي Stage Concrete Operational :

- تمتد هذه المرحلة من النمو الذهني عند معظم الأطفال من السنة السابعة حتى السنة الثانية عشرة أو الثالثة عشرة أو أكثر من العمر .
- هناك نقص ملحوظ في التمركز حول الذات عند الطفل في بداية هذه المرحلة ، ويتطور في هذه المرحلة تفكير الطفل من الحدسية إلى القيام بعمليات منطقية حسية ، أي أن الطفل يصبح قادراً على التفكير المنطقي ( عمليات ) في ممارسته مع المجسمات . ويصبح الأطفال قادرين على تصنيف الأشياء التي لها خصائص متعددة إلى فئات ، وفئات جزئية بناء على خصائص معينة ، ويمكنهم أن يأخذوا في الاعتبار خصائص متعددة للشيء في الوقت نفسه.
- في هذه المرحلة يتمكن الأطفال من تطوير مفهوم " ثبات خصائص الأشياء " كمفاهيم الطول والكتلة أو الكمية والعدد .

- طفل هذه المرحلة يصبح قادراً على إجراء عمليات التصنيف البسيطة كتصنيف الأشياء الحية وغير الحية، أو تصنيف مجموعة أشياء على أساس بعدين كاللون والشكل، وإجراء العمليات الرياضية البسيطة كالجمع والطرح والضرب والقسمة، كما يبدأ في تكوين مفهوم الزمن : الماضي والحاضر والمستقبل .

- طفل هذه المرحلة يجد صعوبات في :
القدرة على الاستدلال اللفظي .
ضعف القدرة على اكتشاف المغالطات الرياضية .

فمثلاً : إذا عرضنا على طفل هذه المرحلة مشكلة رياضية من نوع : إذا كان أحمد أطول من سعيد . وكان أحمد أقصر من إبراهيم . فمن هو أطولهم ؟ نجد أن معظم أطفال هذه المرحلة يجدون صعوبة في الإجابة، لكن إذا استخدموا رسوماً أو نماذج محسوسة للتعبير عن معطيات المشكلة يصلون إلى الحل، وعدم وصولهم إلى حل المشكلة شفوياً يدل على ضعف الاستدلال اللفظي لديهم .

- طفل هذه المرحلة غير قادر على تكوين المفاهيم والعمليات المجردة مثل : التيار الكهربي – الكثافة – الطاقة …… الخ .

" في هذه المرحلة يبدأ اجتماعياً في تعامله مع الآخرين ، وهذا التغير الاجتماعي يعبر عن إدراكه أن الاتصال مع الآخرين عملية أخذ وعطاء في تبادل المعلومات ووجهات النظر . وتزداد قدرة الطفل على العمليات الرياضية والمنطقية . ولكن توجد لديهم صعوبات في فهم التجريدات اللفظية ، ويمكنهم أداء عمليات معقدة مثل إجراء المعكوسات و التعويض و اتحاد و تقاطع المجموعات والترتيب التسلسلي للأشياء الملموسة .
وقد أطلق على هذه الفترة التطورية العمليات الملموسة لأن علماء النفس قد وجدوا أن الأطفال بين السابعة والثانية عشرة تكون لديهم مشكلات في تطبيق العمليات العقلية المجردة على الرموز اللفظية والأفكار المجردة ، وعند سن الثانية عشرة يصبح الأطفال مهيئين لاستخدام ذكائهم للتعامل اليدوي مع الأشياء العينية ، ويحب الأطفال في هذه الفترة بناء الأشياء ، و يتعاملون يدوياً مع الأشياء ، وجعل الأجزاء الميكانيكية تعمل . " (4)
رابعاً : مرحلة العمليات المجردة أو المرحلة الإجرائية الشكلية Formal Operational Stage:
" يرى بياجيه أن هذه المرحلة من السنة الثانية عشرة حتى الخامسة عشرة من العمر ، في هذه المرحلة يصل تفكير الطفل إلى قمته من حيث النوعية وبعد ذلك فالتغير في تفكير الشاب تغير كمي لا نوعي وتسمى هذه الفترة بمرحلة العمليات المجردة حيث يبدأ الشاب بالقيام ببعض العمليات العقلية دون أن يستخدم مجسمات لها ، ويتعامل مع مفاهيم عقلية معقدة حيث يقوم باستخدام الفرضيات والاستنتاج وتفسير ملاحظات و فحص عدد من المتغيرات بتغيير واحد منها وإبقاء الأخرى ثابتة لمعرفة تأثير ذلك المتغير .
ومع أن بياجيه وكثيراً من الباحثين وجدوا أن الطفل يصل هذه المرحلة في حدود السن الحادية عشرة إلى الثانية عشرة من العمر إلا أن بعض البحوث وجدت أن بعض طلاب مراحل التعليم الثانوي لم يصلوا إلى هذه المرحلة . " (5)
" ويستخدم الباحثون في نظرية بياجيه اختبارات تقيس مرحلة النمو التي وصل إليها الطفل ، إن اختبارات النمو الذهني عند بياجيه هي لمراقبة الأطفال وتحديد المرحلة التي وصلوا إليها لمعرفة النمو الذهني لديهم لما لذلك من أهمية في تصميم المنهج وأساليب التعليم و ليس المقصود هو تحديد ذكاء طفل معين . " (6)
إن " الطفل يمر بهذه المرحلة في التدريج وقد لا يصل بعض الأطفال للمرحلة الرابعة ( العمليات المجردة ) خلال الفترة المقترحة بل ربما لا يصل إلى هذه المرحلة قطعياً . إن طفل مرحلة العمليات المجردة يصبح قادراً على استيعاب وتنظيم معلومات كثيرة يستخدمها لحل المسائل المعقدة ، فهو قادر على حل مسألة واحدة باستخدام نظريات متعددة كما يستخدم نظرية واحدة لحل مسائل متعددة ."
عوامل في النمو العقلي : " توضح نظرية بياجيه النمو العقلي عملية للاستيعاب والتسكين للبيانات في التركيب العقلي ، والاستيعاب هو العملية التي تدمج من خلالها البيانات والخبرات في التركيب العقلي ، والتسكين هو إعادة تركيب العقل الناتج عن البيانات والخبرات الجديدة ، فالعقل لا يستقبل فقط البيانات الجديدة ولكنه يعيد تركيب البيانات القديمة لكي يسكن الجديدة . "(7)
وهناك عوامل متعددة تؤثر على النمو العقلي هي :
1- النضج وهو النمو السيكولوجي في المخ والجهاز العصبي .
2- الخبرة الجسمية وهي تفاعل كل شخص مع الأشياء في بيئته.
3- خبرات المنطق رياضية وهي الأفعال العقلية التي يمارسها الأفراد كمخططاتهم العقلية التي أعيد تركيبها وفقاً لخبراتهم.
4- الانتقال الاجتماعي وهو التفاعل والتعاون لشخص مع الآخرين إن العمليات المجردة قد لا تنمو في العقل بدون تناسق لوجهات النظر بين الناس .
5- التوازن وهو العملية التي يفقد بواسطتها التركيب العقلي للشخص استقراره نتيجة للخبرات الجديدة ، ويعود للاتزان من خلال عمليتي الاستيعاب والتسكين ونتيجة للتوازن تنمو التراكيب العقلية وتنضج .
و " يعتقد بياجيه أن هذه العوامل الخمسة ذات أهمية للنمو العقلي ويجب وجود كل واحد منها إذا كان للشخص أن يتقدم خلال المراحل الأربع للنمو العقلي.
هذه المراحل الأربع ليس لها نقطة بداية أو نهاية معرفة تعريفاً جيداً ويحدث التقدم من مرحلة إلى أخرى عبر فترة من الزمن وقد يتفاوت كل فرد في قدرته لعرض العمليات العقلية الأعلى خلال هذه الفترة الانتقالية ، وحتى بعد ما يُتم الشخص الانتقال من مرحلة لأخرى تالية ربما لا يزال يستخدم عمليات عقلية مرتبطة بالمراحل السابقة ."(
نظرية بياجيه وتدريس الرياضيات :
" بما أن النمو الذهني أساس من أُسس بناء المناهج وأساليب التعليم ، وفي الوقت الحاضر تُعدُّ نظرية بياجيه من أهم نظريات النمو الذهني ، لذا أصبح لها أثر كبير في التربية الحديثة ، فكثير من التربويين يهتمون بإعطاء المعلم فكرة عن مراحل النمو الذهني حسب نظرية بياجيه وذلك ليصبح المعلم قادراً على فحص محتوى المنهج وفحص المفاهيم للتأكد من ملاءمتها مستوى الطلاب ، كما أنها تساعد المعلم على عرض المفاهيم بأسلوب مناسب للطلاب ، إنه من المناسب اختبار الصفات العقلية المميزة التي ليست لدى بعض الطلاب ، ولكنها متطلبة لممارسة كثير من مستويات أنشطة تعلم الرياضيات المدرسية .
ويجب أن يتوقع المعلم بعض القدرات المركبة ، والمهارات ، والسلوكيات من الطالب في مرحلة العمليات المجردة ، ويجب أن يبدى اهتماماً إذا لم تظهر العمليات العقلية المجردة ، و يجب على المعلم أن يفهم القدرات العقلية القاصرة للطلاب ، ويجب أن يعطي استراتيجيات تعلم مناسبة للعمليات الملموسة ، ويجب أن يخطط أنشطة لمساعدة الطلاب ليتقدموا إلى مرحلة العمليات المجردة ." (9)
خلاصة:
أكد بياجيه أن كل طفل يمر في المراحل الأربعة بتتابع منظم ولكن أعمار كل مرحلة هي أعمار تقريبية وتتأثر سرعة تقدم الطفل من مرحلة إلى أخرى بالعوامل الوراثية والثقافية والبيئية في مجتمعه .

تشير الدراسات إلى وجود فروق بين أطفال العمر الواحد في النمو المعرفي قد تصل أحياناً إلى 3 أو 4 سنوات، كما أن الطفل لا يفكر دائماً بالمستوى نفسه أمام جميع المواقف، وأن تطور التفكير متدرج ولا توجد حدود فاصلة دقيقة بين مراحل هذا التطور .

هناك إجماعاً بين المعلمين على قبول النتائج التي توصلت إليها نظرية بياجيه والتي تقول أن أطفال المرحلة الابتدائية تعتمد على المواقف العملية الملموسة، وأنهم لا يستطيعون التفكير بطريقة تجريدية .

كان لنتائج بياجيه أثرها وصداها على مناهج المدرسة الابتدائية وخاصة الاهتمام بالنواحي العملية والاستطلاعية وخصوصاً طرق التدريس المبنية على تشجيع الاكتشاف .

المفاهيم الأساسية في نظرية بياجيه :
النمو المعرفي Cognitive development
تحسن ارتقائي منظم للأشكال المعرفية التي تنشأ من حصيلة خبرات الفرد، يهدف إلى تحسين التوازن بين عمليتي التمثل والمواءمة، بحيث يصبح الفرد أكثر قدرة على تناول الأشياء البعيدة عنه في الزمان والمكان، واستخدام الطرق غير المباشرة في ظل المشكلات(10)
البنى المعرفية Cognitive Structure
هي مجموعة قواعد يستخدمها الفرد في تمثيل العالم، أو معالجة الموضوعات التي تحيط بالإنسان، وهي موجودة في أبنية أو تراكيب متكاملة، تربط بينها علاقات، بمعنى أنها ليست منفصلة أو متجمعة بعضها فوق بعض.
العمليات Operations
الصور الذهنية للأعمال أو الأداءات المختلفة التي يقوم بها طفل في العالم الذي يحيط به من أجل تحقيق الفهم وحل المشكلات التي تواجهه.
السكيما (المخططات الذهنية) Schemes
صورة إجمالية ذهنية لحالة المعرفة الموجودة لدى الطفل، تتمثل في تصنيف وتنظيم الخبرات الجديدة التي يدخلها الطفل في أبنيته الذهنية المعرفية، وهي طريقة يستخدمها الطفل في تمثل العالم والأحداث بصورة ذهنية.
الوظائف العقلية Cognitive Function
يشير مفهوم الوظائف العقلية في نظرية بياجيه إلى العمليات التي يلجأ إليها الفرد عند تفاعله مع مثيرات البيئة التي يتعامل معها (11).

التنظيم Organization
يشير هذا المصطلح إلى أولى الوظائف العقلية عند بياجيه، التي تشير إلى نزعة الفرد إلى ترتيب العمليات العقلية وتنسيقها في أنظمة كلية متناسقة، وهو ميل ذاتي يشكل استعداداً يجعل الطفل يقوم بأحداث الترابط بين المخططات الذهنية بشكل أكثر كفاءة.وتعد قدرة التنظيم نزعة فطرية تولد لدى الأفراد بحيث تمكنهم من تنظيم خبراتهم وعملياتهم المعرفية في بنى معرفية نفسية . ويرى بياجيه أن الأفراد يولدون وهم مزودون ببعض البنى المعرفية البسيطة وبعض الاستعدادات التي تمكنهم من تنظيم الخبرات الخارجية في ضوء ما يوجد لديهم من تكوينات أوأبنية ، وهذا بالتالي يسمح لهم من إعادة تنظيم بعض الأبنية لتكوين أبنية أو مخططات جديدة. ومن خلال قدرات التنظيم يعمل الفرد على استدماج خبرات وبنى معرفية جديدة ،.وعليه فالتنظيم ينطوي على عمليات الجمع والترتيب وإعادة التشكيل والإنتاج للأفكار والخبرات لتصبح نظاما معرفيا متكاملا ؛ أي تنظيم المعرفة على نحو تصبح فيه ذات معنى وقيمة بالنسبة للفرد.(12)
التكيف Adaptation
ينظر إلى التكيف على أنه نزعة فطرية تولد مع الإنسان وتمكنه من التأقلم والتعايش مع البيئة ؛ فهو بمثابة استعداد بيولوجي عام لدى الإنسان يساعده على العيش في بيئة معينة، ويمكنه من التنويع في طرق وأساليب تفكيره باختلاف فرص التفاعل والمراحل العمرية التي يمر بها . ففي الوقت الذي تعمل فيه قدرة التنظيم داخل الفرد ، نجد أن قدرة التكيف تعمل في الخارج ، حيث من خلال هذه العملية يعمل الفرد على تحقيق نوع من التوازن مع ما يجري من متغيرات في البيئة التي يتفاعل معها ، مما يتيح له بالتالي فرصة العيش والبقاء.يمثل التكيف الهدف النهائي لعملية التوازن ، ويتضمن التغيرات التي تطرأ على الكائن الحي استجابة لمطالب البيئة . ويحدث التكيف من خلال عمليتين هما :التمثل ( Assimilation ) ، والتلاؤم ( Accommodation )، وهاتين العمليتين متلازمتان حيث أن التمثل بدون تلاؤم ، أو التلاؤم بدون حدوث التمثل قد لا يؤدي إلى حدوث النمو المعرفي السليم لدى الفرد.