7.1 Introduction to Piaget’s Cognitive Development Theory

As introduced in Chapter 2, Jean Piaget was fascinated by what children could not do. He noticed that children of similar ages made the samekinds of mistakes in thinking and problem solving. This caused him to be convinced that children become cognitively more sophisticated as aresult of maturation and the way they interact with and manipulate the world. He believed that intellectual development conforms to fourfixed, discontinuous stages from infancy to adolescence, which are biologically predetermined (see Chapter 1). When children are providedopportunities to learn, they advance within each stage until maturational processes prescribe the next stage.

Piaget developed his cognitive theory by clinical (rather than experimental) observation and case studies—primarily of his own children. Hecarefully recorded their behaviors throughout their childhoods. He also manipulated the environment and constructed problems, like findinghidden items, that helped him discover the processes underlying thought. He theorized that advancement in thinking is organized aroundincreasingly sophisticated cognitive structures while children adapt to demands of the environment.

Organization and Adaptation

Through the process of organization, children make sense out of mental information in much the same way that they understand physicalstructures. All the parts make up the whole structure. For example, infants often find great joy when they conduct experiments from theirhigh chairs. When food is placed on the tray, they like to drop it on the floor, often leaning over the side with interest. They repeat thedropping pattern over and over again, in the same way that an older child would continue to reconstruct a tower of blocks that persistentlyfalls. Dropping food may at first be a random activity, but it becomes more deliberate as infants organize all the dropping experiences into acognitive structure called a schema.

A schema is like a concept. As we grow, we combine information to construct increasingly sophisticated schemas. Infant schemas are basedon concrete activities, such as grasping, sucking, and throwing. Toddlers might develop schemas for specific categories, such as “dogs” or“cats.” Children progress from the immediate sensory and motor experiences of infancy to those that are more speculative and theoretical,and indicative of adolescence. For example, infants may get to understand how food “explodes” after it is thrown as well as the potential forparents to behave in particular ways afterwards. Because adolescents have more sophisticated cognition, they can understand theconsequences of throwing food—both what it might look like and the reaction of others—without experimenting with the behavior. Thisexample also shows how children adapt to increasingly complex ways of thinking.

iStock/Thinkstock

Through adaptation, older children and adolescentscan consider consequences of behaviors such asthrowing food.

Adaptation is the process of adjusting to new demands of the environment,including consequences of behavior. In our example, it is much less acceptable foran older child to throw fo

od. (Though some parents might find it difficult toaccept, from a Piagetian perspective, throwing food is not unexpected.) Thetransition from random observations to purposeful trial-and-error experiments tothoughtful reflection is not a passive activity whereby children simply acclimate towhat is directed at them. On the contrary, Piaget stressed that the organization ofexperiences into schemas is an active process. For example, a “grasp and throw”schema for a 1-year-old might include only soft objects like foam balls and bananapieces that can easily mold within a hand. A child soon learns that other small,malleable objects can be grasped and thrown in a similar fashion. Piaget called thisprocess of interpreting new objects or events within an existing schema assimilation. New “throwable” objects are assimilated into the prevailing schema.

Instead of always assimilating information into existing structures, sometimes wehave to adapt current understanding to what is being experienced. For instance,the infant in the previous example cannot assimilate an inflatable beach ball intothe existing “grasp and throw” schema because more than a simple grip is neededto gain control of the large ball. The schema does not fit the environment, so theinfant must either adjust the schema or create a new one. Modifying an existingschema or constructing a new schema to fit changing awareness of reality is called accommodation. When larger, slipperier objects likebeach balls are encountered, the schema will be modified to accommodate new ways of thinking.

Critical ThinkingDescribe the processes of assimilation andaccommodation with regards to  learning how touse a new video game controller or smartphone.

Although the distinction among Piaget’s stages epitomizes discontinuity, the processes ofassimilation and accommodation are more continuous. There is a constant adjustment inemphasis between them. Furthermore, over time the balance between them changes.According to Piaget, when children are able to incorporate new information about the worldinto existing schemas, they are in a state of cognitive equilibrium. That is, when assimilationis the primary mode of understanding new information, there is a certain congruencybetween the mind and the environment. This process of being able to maintain a stableunderstanding of the world is called equilibration.

Inconsistencies arise when children cannot assimilate incoming information into existing schemas. In these cases, disequilibrium exists andthere is a shift in the balance toward accommodation. When this situation occurs, children are said to be in a state of disequilibration. Theybecome aware of a sense of inadequacy, which becomes a natural motivation for learning. For instance, when people cannot figure out how toget to the next level in a video game because behaviors (i.e., game movements) do not fit into existing schemas, they are in a state ofdisequilibrium, which drives learning. The cognitive discomfort motivates change and a search for equilibrium.

In sum, children are naturally interested in the world and have much to learn, requiring enormous cognitive resources. Not everything theyknow at any given point fits perfectly with the world. New experiences introduce information that challenges what children know, whichmotivates discovery and cognitive advancement. Piaget would say that existing schemas are either organized in a way that promotesunderstanding or they are not. If they are, then 

there is equilibration and new information is understood conceptually within an existingcognitive framework. Disequilibration occurs when experiences do not fit into existing schemas. In this case, accommodation will trumpassimilation until equilibration occurs once again.

7.2 Piaget’s Stages of Cognitive Development

Piaget noticed a great deal of consistency in the timing of cognitive changes among children. There are specific times when there is relativeequilibrium and other times when there is more disequilibrium. The similarity across children led Piaget to develop the stage theory ofcognitive development. As summarized in Table 7.1, four stages represent discontinuous aspects of cognitive growth. Piaget emphasized thequalitative differences between each stage, which occur after only brief transitional periods. Although distinct changes in thinking existbetween stages, as children continue to grow through assimilation and accommodation, growth during each stage remains more fluid andcontinuous.

Table 7.1: Key features of Piagetian stages

Stage Theory Application

SensorimotorAges 0–24months

Thought developsusing sensory andmotor activitiesDevelopment ofobject permanenceSymbolic thought atthe end of this period

Children repeat behaviors to discover patterns. They”including parents.

PreoperationalAges 2–7

EgocentrismJudgment based onappearanceDifficulty withclassificationInability to conserve

Children play make-believe. They engage in games 

ConcreteAges 7–12

ConservationLogical thoughtTransitivitySeriationMultilevelclassification

Children are interested in (concrete) rules. They canms, ifthey can be found in a step-by-step fashion. Theyssification.

FormalAges 12 andolder

Abstract reasoningDeductive reasoningHypothetical thinking

Adolescents hypothesize about different outcomes,termplanning. They can make abstract arguments, ectives.

Source: Based  on Piaget,  J.  (2006).  The  origin  of  intelligence  in  the child.  New York:  Routledge.  (Originally published 1953.)

In the same way that children cannot be forced to walk before they are physically ready, they cannot perform certain intellectual tasks, either.Cognitive stages will emerge in the same way that walking, running, hopping, and skipping will spring forth from normal physicalopportunities. Piaget would say that intellectual tasks need prerequisite abilities, just like walking precedes skipping, but with ordinarystimulation intermediate tasks will eventually be mastered anyway. At the same time, though, if early skills are not promoted, later skills m

aybe relatively inferior. Cognitively, children need varied intellectual experiences in order to later master more sophisticated thinking abilities.

Sensorimotor Stage (Ages 0–2)

The first of Piaget’s stages is the sensorimotor stage, which lasts from birth to about age 2. Infants gain cognitive understanding primarilythrough their senses and movements, which are coordinated through reflexes. That is, initial voluntary behaviors arise from innate,involuntary reflexes. For instance, newborns will reflexively close their hands when objects are placed in them, but during the first 6 weeks oflife they learn to grasp voluntarily. During the next few months, children gradually learn to integrate behaviors. They may combine graspingand sucking reflexes into a coordinated activity whereby they grasp an object and then suck on it. Children continue to use their sensory andmotor (movement) abilities to fulfill goals. This behavior is demonstrated by repeating actions and forming habits, like preferring one toy toanother.

During the second year, infants move from habit-like activities to more experimental ones. They enjoy touching new objects, throwing toysrepeatedly to see how they might land differently, repeating movements that result in unique sounds (like banging two objects together), andexperimenting with vocal sounds. Infants demonstrate little more than reflexes at the beginning of the sensorimotor stage, but by the end,they show vast cognitive changes. To differentiate further among the complex developmental advances of the sensorimotor stage, Piagetdivided it into six substages.

Substage 1: Reflexes (Birth–1 month)

Newborns exhibit involuntary responses to stimuli and begin the assimilation process to sources of stimulation. For instance, infantsassimilate visual and auditory stimuli by visually tracking where the stimulation originated. Orally, neonates will at first reflexively suck justabout any object. Soon thereafter, they will adapt their responses in order to differentiate and understand when specific nipple-like stimuliare present. This is the process of accommodation. Depending on the characteristics of the nipple, including its shape and the stream of milkthat is expressed, the sucking reflex is later modified as infants begin to assimilate to their feeding environment. That is, the range of suckingand feeding behaviors is expanded. Because this stage focuses on reflexes, infants do not yet coordinate different activities. For instance, theywill not track a finger in order to grasp it. During this substage, infants build on innate reflexive processes. Gradually, those reflexes becomevoluntary behaviors that children use to interact with the world.

Substage 2: Primary Circular Reactions (1–4 months)

Infants in this stage do not yet have extensive capability to actively explore the environment, so the focus is on their own bodies, what Piagetcalled primary behaviors. They develop repetitive behaviors, or habits, based on actions that they find pleasurable. For instance, when infantsaccidentally suck on a finger, it brings pleasure. They will be motivated to re-

create that behavior. Piaget (2006 [1953], p. 97) described his12-week-old son Laurent becoming aware of his own spontaneous finger and arm movements. On subsequent days, Laurent purposelybrought his arm into view and derived joy when he saw it. The actions became both coordinated and repetitive. Infants are not just “lookingfor the sake of looking.” Instead they are actively “looking in order to see” (p. 70). Similarly, the innate grasping reflex is gradually replaced byvoluntarily extending the arm to purposefully clutch objects. Because these actions become repetitive, they are referred to as circular.

Substage 3: Secondary Circular Reactions (4–8 months)

Infants now have the motor capability to create experiences that are outside their bodies. Individual behaviors are secondary because babiesexperience the effects of their actions on external objects, not just themselves. For example, babies will become fascinated if an accidentalmovement of a rattle causes a new sound. They will then want to reproduce the sound. These accidental occurrences lead to new schemas. Bychance, babies may sweep food off of a tray. In doing so, they may become interested in seeing the way it flies or feels when squished, whichleads to actions that will re-create the prior outcome. Infants in this stage also begin to imitate behaviors, but only if they have alreadyproduced the behavior. That is, they will show interest in novel actions like clapping, but they do not have the cognitive flexibility (cannotadapt) to imitate the clapping behavior unless they have already discovered clapping on their own (Kaye & Marcus, 1981).

Substage 4: Coordination of Secondary Circular Reactions (8–12 months)

Next, infants learn to coordinate multiple circular reactions. In substage 4, infants now have intentional (goal-directed) behavior. That is, theyknow their actions will bring about certain effects. For instance, an infant might knock over a basket of toys specifically to obtain one that washard to reach. Piaget famously demonstrated the coordination of schemas by hiding an appealing toy behind a cover. To recover the toy,infants had to successfully coordinate visual and motor schemas (“tracking,” “pushing aside,” and “grasping”).

Searching for a hidden object reveals that infants begin to understand that objects continue to exist even when they cannot be seen.According to Piaget, this mastery of object permanence is one of the most important accomplishments of infant cognitive development.Infants also use their understanding of object permanence to engage in intentional behavior. For instance, when a primary caregiver begins toleave, a 1-year-old child may begin to cry with the intention of not being left alone (see also separation anxiety  in section 10.5). Children maylift their arms in hopes of being held or attempt to run away when it is time to nap. Also in this substage, infants will imitate behaviorsinitiated by others, like making faces, stacking particular kinds of items, or playing pat-a-cake. Whereas substage 3 infants need to discoverbehaviors (like clapping) on their own before they are capable of imitating the behavior, now they can generate what they see (e.g., stackingblocks) without first discovering the behavior on their own.

Substage 5: Tertiary Circular Reactions (12–18 months)

At the tertiary (third) level, infants demonstrate versatility by purposefully creating new schemas. Children will be intrigued by the differentreactions and devise experiments to change outcomes. They become “little scientists” as they engage in trial-and-error activities instead ofgiving in to frustration. For instance, if a barrier prevents access to an appealing stimulus, they may devise a way to bypass the barrier, such asdragging a bucket on which to stand in order to climb over the barrier. Trial-and-error problem solving is also demonstrated when childrentake toys apart and then attempt to fit them back together.

Toddlers will also devise experiments like crashing toys into several different objects to make different sounds or to observe differenttrajectories. Like in substage 3, children will repeat their experiments, but now they can modify their actions to create new experiences. Forinstance, Piaget placed a stick outside his daughter Jacqueline’s playpen, knowing that it was an attractive object. At first, Jacqueline tried topull the stick horizontally into the playpen through the vertical bars. After failing a number of times, a bit of trial-and-error led to her tiltingthe stick in such a way that it fit through. After she achieved success, the next time the stick was presented she pulled it through almost atonce (Piaget 2006 [1953], pp. 305–307).

Substage 6: Mental Representation (18–24 months)

Toward the latter half of the second year, children begin to construct internal depictions of objects and events, called mental representation.They are then able to imitate behaviors many hours or days after they were observed initially. For instance, children remember how to throwa tantrum after observing one at a party. This emergence of deferred imitation shows that children must have some kind of internal mentalrepresentation for images and behaviors.

Piaget demonstrated this substage with the playpen-and-stick problem, at which Jacqueline first failed. With his two younger children, Piagetwaited until 18 months before presenting the problem so that there would not be any practice effects. In both cases, the younger childrenbypassed the trial-and-error that was typical of Jacqueline when she was younger. Instead, they contemplated the problem and subsequentlybrought the stick into the playpen without much difficulty (Piaget, 2006 [1953]). The children were able to succeed because they hadmentally combined objects and made internal representations in such a way that allowed mental rotation of the shapes.

Preoperational Stage (Ages 2–7)

At birth, children have no internal representation of people, objects, or events; by the end of the sensorimotor period, they can imitate actionsthat they were exposed to days earlier. They have transitioned from a focus on their own bodies to an orientation on the world. Thesecognitive advancements mark the transition to Piaget’s preoperational stage, which lasts from about age 2 until about age 7.

Preoperational means that children do not yet perform logical, reversible mental actions called operations. Instead, this growth period ismarked by an extraordinary advancement in mental representation. Children begin to represent schemas by images or words—what Pia

getcalled symbols, or symbolic representation. Make-believe play and language are key to children’s understanding the world through mentalstructures, including images and objects that are not present. For instance, they play dress-up, make cities out of blocks, and set up houseusing plastic toys. A wood block may serve as a make-believe telephone; leaves become pancakes in a make-believe kitchen. When childrenuse these symbols, they are thinking in a more sophisticated manner because the real objects are missing.

Language provides the most efficient use of symbolic representation. Words are used for thinking, as when children plan, which alsodemonstrates an understanding of the past, present, and future. Words are also used to combine images and actions that have not beenimagined before, like flying over the zoo while holding on to helium balloons.

This stage is also characterized by inadequate use of logic, primarily because children view things from only one perspective. That is, theyhave difficulty separating their thoughts and ideas from another person’s thoughts and ideas. Children assume others have the same physicalperspectives and mental thoughts as they do, even though it may not be logical to adults. Piaget called this lack of dimensional thinking egocentrism. That is why children are not capable of understanding that loud noises can bother others, when banging pots and pans is somuch fun. If you ask them over the telephone, “What do you see?” preschoolers will sometimes reply, “That” to indicate what only they see.They are not capable of adjusting their perceptions to incorporate the views of others.

Piaget and Inhelder (1969) devised the “Three Mountains Task” to observe egocentricity and to find out when children decenter, or becomeable to consider problems from multiple points of view. As shown in Figure 7.1, children were seated in front of plaster mountains. A doll wasthen placed on a side of the platform different from where the child was sitting. Piaget and Inhelder then asked the participants to choose thephoto that showed the doll’s view. At age 4, children always pointed to photos that represented their own perspective rather than the doll’sview; at age 7, children correctly chose the doll’s view, demonstrating a disappearance of egocentric thought. They had advanced from a stageof limited perspective to one that included another person’s point of view. When children begin to use organized, logical mental processes,they engage in operations, the next step in Piaget’s model.

Figure 7.1: Piaget’s Three Mountains Task

Piaget and Inhelder showed children a model of three mountains. The three mountains were distinguished by a snowcap,a small shack, and a cross. Children were asked to pick out the photograph that showed the view from the perspective ofa doll sitting, for instance, at position C, while the child sat at a different position. Preoperational children were not ableto see the perspective of the doll, whereas older children were able to do so.

Source: Adapted from Piaget  &  Inhelder (1969).

Piaget theorized that part of the limitation in preoperational thinking is because of centration, the process of limiting attention to only onecharacteristic in any given situation. Unlike older children and adults, young children are often not capable of simultaneously considering twodifferent aspects of a problem. Instead, preoperational children center on only one problem or aspect of communication at a time. Forinstance, if two equal amounts of liquid look different, children will think they are different amounts. A preoperational child may complainabout running out of paint if it is contained in a large bottle. But if the paint is transferred and completely fills a small plastic cup, the child islikely to be satisfied.

Centration was demonstrated most famously by tasks involving conservation, the awareness that changing the appearance of a substancedoes not change properties like mass, number, or volume. In a task of conservation of liquid, children are presented with two equal-sizedbeakers and confirm that they contain the same amount of colored liquid (see Figure 7.2). They are then instructed to pour one of the beakersinto a taller, thinner container. When they are later asked which beaker contains “more,” preoperational children will identify the tallercontainer. Theoretically, they center their attention on only the height of the taller liquid in the thinner beaker. Children also demonstrate alack of conservation when they think that a number of spread-out coins represents “more” than the same number of coins bunched together.In addition to volume and number, children also show lack of conservation of substance (e.g., different shapes of the same amount of clay),length, and area.

Figure 7.2: Conservation

Children begin to understand conservation in the latter part of the preoperational period. Piaget is well known fordemonstrating conservation of volume, but he showed similar developments for substance, length, and number.

Concrete Operations Stage (Ages 7–11)

Piaget called his next stage concrete operations, and it lasts from about age 7 to age 11. It is characterized by a shift to logical  thinking.Cognition moves beyond egocentrism and now includes the ability to see things from multiple perspectives. Unlike their youngercounterparts, concrete operational children can imagine what objects look like and can draw them from different angles. The use of logicannounces new capabilities like reversibility. Children understand that a ball of clay that is rolled into a snake can be transformed back to aball and liquid poured from a small glass into a taller one is the same liquid; they mentally reverse the actions to demonstrate the logicalconclusion. Children also now understand mental ordering. If stick A is longer than stick B and stick B is longer than stick C, concreteoperational children can mentally infer that A is longer than C (see Figure 7.3); preoperational children do not. This ability to mentally seriateby logic is called transitivity (or transitive inference). It is the ability to infer how two items relate without explicitly comparing them toeach other. Abstract thinking, like analyzing various outcomes of a potential risky activity, is still out of reach.

Figure 7.3: Transitive inference

Mental interference is demonstrated by transitivity problems. Children are given informationthat stick A is longer than stick B and stick B is longer than stick C. Concrete operational childrenmake the mental inference that A is longer than C, whereas preoperational children do not.

Formal Operations Stage (Age 12)

Whereas concrete thinkers base conclusions on what makes the most logical sense, at about 12 years of age, children and adolescents beginto think abstractly. Specific experiences are not necessary to form conclusions. For instance, formal thinkers are able to ponder what might bethe best qualities in a person even if they have not met a person with those characteristics. According to Piaget, they make inferences aboutwhat might or could be (including using multiple variables) in a process called hypothetico-deductive reasoning. He called t

his kind ofadvanced thinking formal operations. It is the first time that formal logic, or the ability to make inferences, appears. Formal operationsbegins during adolescence and continues into adulthood. Adolescents can now think about the future, combine complicated plans, andaccurately predict outcomes. (See Figures 7.4a and 7.4b.) Complex ideas like “love” and values are not just repeated concepts, as in theconcrete stage, but are abstractly constructed using multiple sources.

Figure 7.4a: Concrete versus formal operational thinking

These cards can demonstrate the difference between concrete and formal operations. They are from a set that hasnumbers on one side and letters on the other. The rule is, “If a card has a vowel on one side, then it has an even numberon the other.” Which cards need to be turned over in order to determine if the rule is true? Not every formal operationaladolescent or adult will be able to get the correct answer, but concrete operational children almost surely will not.

Figure 7.4b: Answer to Figure 7.4a

Both the “E” and the “5” cards need to be turned. It is a more abstract concept to understand that a vowel cannot be onthe reverse of the “5.” There does not need to be a vowel on the reverse of the “2” because the rule is that vowels have aneven number, not that even numbers have vowels.

The advancement in thinking can explain in part why adolescents have more conflicts with their parents. Younger children may not like rules,but for the most part they “understand” the logic of them (even if the “logic” is an unrelated consequence) and will comply when sufficientlymotivated. By contrast, teenagers can make alternative arguments because they can simultaneously weigh alternative outcomes. For instance,a 9-year-old will comply with the demand to complete homework before dinner if that is what the rules of the house dictate. However, 14-year-olds may become obstinate and want to make their own rules. If teenagers simply refuse to do their homework before dinner, what isthe worst that might happen? No dinner? “Fine.” No privileges? “Fine.” The abstract thinker understands that parents do not always have theability (or will) to force compliance.

Activity

Do you know the game “20 Questions” (http://www.ehow.com/how_13517_play-20-questions   .html )? Play with an adult and then achild who has clearly not reached formal operations. Ask both participants to find “something in a typical house.” In what ways are thechild’s questions and the adult’s questions different?

Adolescent Egocentrism

Critical ThinkingSpeculate on ways  in which Elkind’s  ideas aboutadolescent egocentrism integrate with what weknow about brain development, as discussed  inChapter 5.

According to Piaget, formal operations begins a period where we are able to distinguish ourown thoughts from those of others. These developmental changes bring about anotherperiod of egocentrism, called adolescent egocentrism. David Elkind (1976) maintains thatthis new kind of thinking is accompanied by a view that feelings and experiences areunique; he refers to this inflated sense of self-importance as the personal fable. Because ofthe personal fable, adolescents are more likely to engage in dangerous activities likeunprotected sex, street racing, or car surfing, believing in their own invulnerability. Theyoften view their feelings as particularly special. These distortions can produce negative self-worth, too, as when depressed teens think, “Nobody understands what I am going through”(Alberts, Elkind, & Ginsberg, 2007).

In addition, abstract thinkers may be overly concerned about what others are thinking about them because they can hypothesize about thefuture and reflect on their own thinking process (including the process of metacognition, described in more detail later in this chapter).Adolescents may believe that behaviors and appearance are scrutinized more publicly than they actually are, from the one pimple that hasemerged recently to the few hairs that might be out of place. Elkind says this behavior reflects an imaginary audience, where adolescentsinaccurately view themselves as the focus of everyone’s attention.

Piaget in the Classroom

Piaget’s theory has perhaps had the most profound impact on schooling in the United States, especially early childhood education. Skilledpreschool educators traditionally acknowledged the special nature of young learners and adjusted activities accordingly. The focus on thedevelopmental stages of young children was an important change from past generations, when children were often thought of as little adults.Piagetian theory states that developmental stages are mostly fixed and dependent on a natural course of maturation, as long as children aregiven adequate opportunities for learning and discovery. Because stages vary somewhat for each child, accelerating activities that ordinarilymust wait for development is not likely to be an efficient way of learning. Elkind also warned against pushing children too much, lest they be“hurried” before they were developmentally mature (Elkind, The Hurried Child, 1980). Yet the recently adopted common core standards (andtheir predecessor, “No Child Left Behind”) do not particularly embrace individual exploration, nor do they always take into account individualdifferences.

Evaluation of Piaget’s Theory of Cognitive Development

Piaget laid the groundwork for the study of cognitive development. His theories have had a profound impact on our understanding of howchildren learn. His unprecedented descriptions of how thought gradually unfolds have withstood the rigor of thousands of researchinvestigations. Perhaps because of his storied accomplishments, Piaget’s theories also receive a fair amount of scrutiny.

Perhaps the most common criticism is Piaget’s idea that development occurs in four consistent, discontinuous stages (e.g., Kellman &Arterberry, 2006). He emphasized that within eac

h stage, children do not progress very much in their thinking strategies. On the other hand,new stages marked a transition to a different kind of thinking. However, research has found that stage development is much less consistent.Transitions between stages are long, and children can perform some kinds of advanced tasks but not others. Further, performance on sometasks can be improved with experience or instruction. If development were purely maturational that would not be the case (Ping & Goldin-Meadow, 2008).

Similarly, research also suggests cultural experiences affect the timing and length of stages, as well as the order and rate at which someoperations are attained (Gauvain & Perez, 2007; Mistry, Contreras, & Dutta, 2012). For instance, attainment of conservation varies widelyamong cultures in Australia, New Guinea, Mexico, and Senegal. Transferring farm produce from one container to another has been shown toaccelerate the understanding of volume conservation; Mexican children from a village of pottery-makers learn conservation of mass (clayrolled into a long thin piece has the same mass and volume as the original ball) long before conservation of number. The reverse is true forchildren who are in formal education in the United States (Dasen, 1977, 1984; Greenfield, 1966; Price-Williams, Gordon, & Ramierez, 1969).

Therefore, Piaget’s focus on stages may be culturally biased and dependent on relevant knowledge and skills, especially formal schooling(Neimark, 1979). Indeed, in one study, about half of college students who majored in physics, political science, or English were found to bedeficient in formal operations if the problem was outside their major area of expertise. In contrast, 80–90% attained formal operations whenthe task matched their field (De Lisi & Staudt, 1980). Perhaps cognitive development is either more continuous or is influenced by experienceto a greater extent than Piaget surmised (Cole, 2006; Kuhn & Franklin, 2006). Just like the specific deficiencies found among college students,others have suggested that overall Piaget focused on what children cannot do, rather than on what they can. Perhaps with the right design ormotivation, children will perform better than expected on Piagetian tasks (Flavell, Flavell, & Green, 1983; Gelman, 2006; Gelman & Kalish,2006).

Although Piaget’s pioneering observations have accurately showcased the qualitative changes in cognition, they may have led him tounderestimate capabilities. For instance, Piaget theorized that object permanence, a centerpiece of the sensorimotor period, does not developuntil children are at least a year old. Creative experiments show this conclusion to be too narrow. In one study, children between the ages of 1and 4 months were first shown interesting objects, and then the lighting was turned off. Although the objects were no longer visible to thechildren, infrared cameras discovered that the infants continued to search for them. This experiment demonstrated that children may indeedbe aware of objects after they “disappear,” perhaps for as long as 90 seconds (Bower & Wishart, 1972).

Finally, Piaget’s ideas continue to be studied and are still usefully applied within the context of childhood. However, he also fell short ofaccurately describing how we grow beyond childhood to navigate the complexities of society, including the many ambiguous situations thatadults seem to handle better as they mature. These developments will be explored next.

Section Review

7.3 Beyond Formal Thought

When deductive reasoning emerges during adolescence, beliefs are logical and need little justification if they are based on experts or personalexperience. And because reasoning is based on logic and experience, there are fewer gray areas. On the other hand, adult thinkers understandthat logic cannot always provide absolute answers. Decision making is more nuanced and correct solutions can vary from one situation toanother (Sinnott, 1998). Therefore, modern psychologists suggest that cognition continues to evolve beyond formal operations.

Gesela Labouvie-Vief is often credited as a leading advocate of this school of postformal thought, where it is theorized that adults becomeengaged in increasingly more complex kinds of reflection. Compared to adolescents, adults are better able to consider multiple points of view,pragmatism, moral judgment, and emotion in place of strict rules of logic (Labouvie-Vief, Grühn, & Studer, 2010). Furthermore, there is anincreased tolerance for ambiguity and potential compromise. Mature thinkers are more likely to recognize the diversity of views. They realizethat the most practical solutions often involve compromise and a willingness to accept different thinking in different situations.

Perry’s Scheme of Cognitive Development

A similar way of looking at this evolution in thinking is proposed by William Perry (1998). After studying the intellectual and moral growth ofcollege students, he argued that entering students tend to use dualistic thinking. They view the world in polarities of right/wrong,for/against, and good/bad with little middle ground. This type of rigid, absolutist thinking relies on authorities for answers, including books,professors, and other experts. During college (and adulthood in general) more reflective, relativistic thinking is used as adults realize thereare fewer absolutes and multiple perspectives.

imageBROKER/Superstock

The ability of individuals to consider complex issueswith multiple perspectives, like whether minorswho commit a violent crime should be tried asadults, shows relativistic thinking.

For example, there is much debate in the criminal justice system about whether ornot minors who commit violent crimes should be charged as adults. Althoughthere are guidelines to direct actions, judges and attorneys take multiple factorsinto account when deciding to try young offenders as juveniles or adults.Subjective factors, like emotions and beliefs, influence their thinking. This kind ofsophistication represents a qualitative change from formal operations. Rather thanonly one answer being possible, individuals recognize that even people withdifferent ideas can be right about the same question, depending on their situation(King & Kitchener, 2004).

Perry’s students indeed moved from seeing a world marked by absolute standardsand values to one where diverse societies, cultures, and values could be endorsedequally. However, it is difficult to discern whether changes are due to naturalmaturation or, because Perry studied college students, if the environmentspecifically prescribed the changes he identified. His conclusions may not apply toa broader population, but it could also be argued that his college students wereindeed more cognitively sophisticated.

Reflective Judgment Model

Like Perry’s findings, the reflective judgment model proposes that there aredistinct stages of postformal cognitive development. According to this model, reasoning goes beyond logic and occurs in three graduatedlevels, each with two or three substages (King & Kitchener, 2004). In the first stage of prereflective thinking, knowledge can be gleaned withcertainty. A statement that characterizes this level is, “As long as information is heard from a respected professor or a popular news site, itmust be true.” At this level, there is usually an inability to recognize that two points of view may be equally logical.

Next comes quasireflective thinking. At this level, knowledge is not always certain, but that is because there is missing evidence. In education,students are commonly taught that knowledge is subjective. Therefore people are entitled to their own views and judgments should bewithheld. Statements that are typical of this level include, “I would embrace Erikson’s theory more completely if you could show me concreteevidence.” A higher stage of this level might be, “Perhaps both Freud and the behaviorists were correct about phobias, but they just usedifferent evidence.”

During the last level of reflective thinking, knowledge may be uncertain, but reasonable judgments can still be made with critical inquiry andsynthesis of ideas. There are “degrees of sureness.” People gather evidence and opinion and take a reasoned, personal stance. A typicalexample is, “There is substantial evidence to support the view that sexuality is determined at birth. Therefore, society should treat sexualorientation as a continuum of behavior, with all orientations equally respected.” Like the first level, students hold firm convictions, but theyare based on sound reflection.

Although not universally accepted, evidence indicates that qualitative changes in cognition do begin sometime during early adulthood(Sinnot, 1998). Students generally move from a position of absolutes to non-judgmental acceptance of multiple solutions. Various studieshave found that as educational level increases, so does this kind of reflective judgment (Brabe

ck, 1984; Friedman, 2004; King & Kitchener,1994; King, Kitchener, Davison, Parker, & Wood, 1983). These teaching standards are increasingly incorporated into classroom education(Friedman & Schoen, 2009).

Evaluation of Reflective and Relativistic Thought

While the ability to engage in reflective thought might signify cognitive sophistication, college students are often encouraged to engage only inquasireflective thought. For instance, to suggest that one culture is “better” than another is often met with gasps in a college community,especially among experienced students. We are often taught that passing judgment on a culture is bad protocol and that a goal of a collegeeducation is to view every culture with equal respect.

Though college graduates are theoretically more sophisticated in their thinking, not passing judgments is actually more indicative ofquasireflective thinking than of the more advanced reflective thought. To be able to see the good and bad of all cultures is only the beginningof nuanced decision making. Reflective thought allows us to pass judgments on cultures in which women are subordinated and children areexploited and where education, social movement, and independence are restricted. It is safe to say from an academic standpoint that a culturethat supports equality for everyone is inherently better than those that are racist, sexist, or engage in other forms of institutionalizeddiscrimination or oppression. Yet students are not routinely encouraged to consider judgments in this way.

Another example concerns values in college education. Professors generally have a reputation for espousing specific political beliefs (in bothdirections), a finding that has remained relatively consistent for many decades (e.g., Allgood, Bosshardt, van der Klaauw, & Watts, 2010;Eitzen & Maranell, 1968; Guimond & Palmer, 1996). Positions are supported both implicitly and explicitly when, according to the reflectivejudgment model, young adults are particularly vulnerable to manipulation. Whereas increasing education should be associated with anappreciation for both sides of the political spectrum, instead students’ views become more polarized (Hastie, 2007). A more narrow outcomeis less indicative of reflective thinking and more consistent with quasireflective and prereflective thinking.

Logic and Emotion

In addition to understanding multiple points of view, adult thinking is characterized by the gradual integration of emotion and pragmatism inthe place of strict rules of logic, as in the juvenile offender example earlier in this section (Labouvie-Vief, Grühn, & Studer, 2010).Furthermore, there is an increased tolerance for ambiguity and potential compromise. Mature thinkers tend to analyze situations and makedecisions on the basis of realistic and emotional grounds, recognizing that the most practical solutions often involve compromise and awillingness to accept different thinking in different situations (Jain & Labouvie-Vief, 2010).

These cognitive shifts are apparent when researchers study how people of different ages manage social dilemmas. In one study, high schoolstudents, college students, and middle-aged adults were each presented with three different dilemmas. The first was about a past 

conflictbetween two fictitious countries and had little emotional charge. The second concerned a family disagreement about a visit to thegrandparent’s house and was more strongly charged. The last, strongly charged dilemma involved an unwanted pregnancy between a couplethat had opposing views on abortion (Blanchard-Fields, 1986). In the first scenario, when there was not much emotional content, the level ofreasoning between adolescents and young adults was similar. However, in the other two more emotionally charged situations, both groups ofadults used better reasoning processes than the adolescent group (see Figure 7.5). This study famously demonstrated that maturity ofemotions affects level of reasoning. Postformal adults gradually integrate emotions with cognition, supporting the idea that adult cognitiongoes through qualitative change.

Figure 7.5: Effect of age and emotion on reasoning

Blanchard-Fields showed that little difference existed in reasoning ability (probed reasoning) between adolescents andadults when there was an absence of emotional content. However, when the dilemma was emotionally charged, adultsshowed more cognitive sophistication.

Source: Blanchard-Fields, F. (1986).  Reasoning  on social  dilemmas  varying  in  emotional  saliency. Psychology  and  Aging,  1,  325–333. Copyright1986  by  the American Psychological Association. Reprinted with permission.

Schaie’s Stage Theory of Cognitive Development

Based on his work in the Seattle Longitudental Study, K. Warner Schaie specified an alternative stage model (see Figure 7.6) (Schaie, 1977–78). Rather than changes in the way adults understand information, Schaie used empirical data from thousands of tests to focus on howadults’ use of information changes. Before adulthood, he notes that the main task is acquisition of knowledge, hence the acquisitive stage. Welearn and store information to prepare for the future.

Figure 7.6: Schaie’s stages of cognitive development

K. Warner Schaie suggested a stage theory of adult thinking that expands Piaget’s model beyond formal operations.

Source: From Schaie,  K. W. (1977–78).  Toward a stage  theory  of adult  cognitive  development.  The  International  Journal of  Aging  and  HumanDevelopment, 8(2),  129–138. Copyright  ©  1978, © SAGE  Publications.  Reprinted  by  Permission of  SAGE  Publications,  Inc.

Early adulthood is a time of transition, necessarily marked by increased efficiency. In practical terms, a focused field of study replaces a liberaleducation. There is also a drive toward independence because there is less parental and societal protection from errors in judgment. Adultsmust be fully competent to use their acquired knowledge. Therefore, the achieving stage begins in the late teens or 20s and is concernedwith finding orientations toward goals of independence. These include social goals such as finding a romantic partner and the right career.

The foundation for cognition occurs during acquisition and achieving, but during middle age cognitive function is transformed. It maturesinto being more organized, integrated, and interpretive to meet increasing levels of personal and community demands. During the responsible stage (30s to early 60s) and executive stage (30s to 40s), individuals become involved in community activities and care for theworld beyond themselves. Adults care for the needs of their families (responsible) and may become more interested and involved with largersocietal and political systems (executive). Not everyone experiences the executive stage (Schaie, Willis, & Caskie, 2004).

The last stage begins in late adulthood. Older people tend to focus on activities that have particular interest. There is a transition fromacquiring information to using information to streamlining information. If there is no immediate use for information, it becomes lessimportant; acquired knowledge that has meaning is integrated into adult tasks. Schaie called this final phase the reintegrative stage.

7.4 Sociocultural Theory

Whereas Piaget felt that cognitive development was constructed by children’s individual experiences in the world, Lev Vygotsky (1896–1934)focused on the essential nature of social experiences (Vygotsky, 1978). To Vygotsky, understanding the cultural and social context in which achild lives contributes to knowledge about how development occurs; hence, his theory is often referred to as a contextual model. The sociocultural theory of cognition therefore emphasizes the importance of social interaction in order to facilitate individual achievement. Inthat regard, every society has areas of intellectual emphasis. For instance, in the United States, society stresses the importance of preschooland playgroups. These social activities provide opportunities for specific kinds of intellectual growth. Engaging in “Circle Time” has meaningbeyond just singing or sharing experiences. There is order, collaboration, and social structure (teacher as leader), reflecting important partsof society. Subcultures such as farmers in Iowa, Orthodox Jews in New York, and Mexican Americans in Los Angeles all provide specific kindsof learning opportunities embedded within a social context.

iStock/Thinkstock; MIXA  next/Thinkstock

Different cultures may place intellectual emphasis on different areas of knowledge, influencingdevelopment from a sociocultural perspective.

Potential distinctions become more explicit when looking at historical differences or comparing, say, a child from a poor farming village inPeru with a child from a technologically rich part of South Korea. In the United States, children entering kindergarten today have differenttools (and consequently, demands) than current college students had when they were in kindergarten. Even one generation ago, it wasunusual for young children to have easy access to computer technology. Now, as today’s children explore various screen technologies, theynecessarily learn to think differently than in the past in order to navigate that part of their world. Screen tasks that sometimes prove achallenge for older people are second nature for many young learners. This historical change influences the ways that children approachlearning and problem solving.

Sociocultural theory may also help to explain some gender differences. For instance, when teachers speak more gently to girls than boys, itmay lead to more acting out and lower academic performance among boys (Hughes, Wu, Kwok, Villarreal, & Johnson, 2012; Silver, Measelle,Armstrong, & Essex, 2005). Perhaps differences in scientific ability between males and females originate from the way culture and societyapproach boys versus girls. Indeed, one study found that parents give more sophisticated explanations to boys than to girls during visits to amuseum (Crowley, Callaman, Tenebaum, & Allen, 2001). The cultural context may promote differences in the kinds of knowledge to whicheach of the sexes is exposed.

Social Constructivism

The changing use of technology by young children demonstrates how they construct knowledge based on society and culture. Hence,Vygotsky’s theory is sometimes referred to as social constructivism. From a Piagetian model, it would be predicted that a child factoryworker in Bangladesh and a technologically advanced child in India would show many similarities  in thought. By contrast, Vygotsky wouldpoint to the vastly different social variables that would have influenced development. Speech and written language, manners, gaming, cookingskills, and how to operate tablets and farm equipment all provide cultural “tools” that facilitate the construct development (Bodrova & Leong,2001). At first, learning is a social experience; it then transitions to one that is individual. Whereas Piaget was a cognitive constructivist(mentally forming schemas), Vygotsky was a social constructivist.

Zone of Proximal Development and Scaffolding

Like learning to read, children first attempt to solve problems within a social context and then do so independently. Vygotsky described thischange from collaborative to independent learning as a goal of education, and a more sophisticated kind of cognition (Vygotsky, 1978).Children who initially demonstrate less skill may not be less intellectual; they may simply have a larger potential range of growth. Instead offocusing on the tasks that children have  learned, Vygotsky was more interested in what children are capable of learning. To understa

nd achild’s level of cognitive development, Vygotsky might demonstrate how to perform a task and then observe whether or not the child couldrepeat the process. Vygotsky called the gap between skills (and knowledge) and the potential for learning, the zone of proximaldevelopment (ZPD). The ZPD refers to the range of activities that a child cannot perform alone but is capable of accomplishing with theassistance of a higher-skilled adult or peer (see Figure 7.7). This higher-skilled person is often referred to in research as the moreknowledgeable other (MKO).

Figure 7.7: The zone of proximal development

The zone of proximal development refers to the range of knowledge and skills that a child cannotlearn alone but is able to accomplish with the assistance of a more skilled peer or adult.

Source: Adapted from Vygotsky (1962).

For a child to learn a task within the zone of proximal development, the MKO provides guided assistance. Children acquire more knowledgeand skill even as the task becomes more complex. The amount of assistance from MKOs diminishes as students master skills and developmore sophisticated cognitive abilities. In this way, the social environment, especially language, is critical as children learn to navigate more ontheir own. The process of support for learning is called scaffolding, a fancy term that in its simplest form refers to guided assistance. Thoughscaffolding was not one of Vygotsky’s terms, it has become an integral part of social constructivism theory. It epitomizes how the transitionfrom shared learning to independence is facilitated.

Critical ThinkingIn recent years,  there has been  increasingemphasis on collaborative  learning  in schools.Explain how Vygotsky’s  theory supports thisdevelopment.

Vygotsky’s concept of a ZPD has provided a new way of looking at cognitive capabilities andindividual differences in learning. And scaffolding has reached into popular vocabulary torepresent many types of collaboration and guidance that raise a receiver’s level ofperformance. The pitfalls of scaffolding include adults and peers who may be too helpfuland thereby reinforce children and adults asking for help even when tasks can be completedwithout assistance.

Vygotsky in the Classroom

While a Piagetian perspective has remained prominent throughout education, the sociocultural perspective has become more highlyintegrated within contemporary elementary and secondary school classrooms. Children regularly engage in social and contextual activitiesthat include working in small groups, cooperative learning, peer tutoring, and plenty of scaffolding.

A meta-analysis of 36 relevant studies found broad benefits for both learners and “experts” when peer scaffolding is used (Ginsburg-Block,Rohrbeck, & Fantuzzo, 2006). Cooperative learning activities provide advantages in academics, behavior, and self-concept. Interestingly, manystudies find that more positive learning outcomes exist when boys and girls are grouped separately. These potential differences certainlywarrant further study, especially because it does not appear that peer tutoring sacrifices the academic needs of more advanced students. Animportant finding is that gains extend beyond academics and include positive psychosocial outcomes as well, especially for lower-incomestudents (Bigler, Hayes, & Liben, 2014; Hattie, 2008).

A concern of collaborative methods is the potential increase in academic dishonesty and imbalanced workloads if workgroups become aclassroom norm (Sutherland-Smith, 2013). As most college students are aware, when students work together there is a tendency for somegroup members to do less than their share of work and for others to make up for the shortcomings. Learning outcomes may not be as robustwhen workload distribution is the responsibility of the group instead of individuals. Even so, the process of working together—

both when itis equitable and when it is not—prepares students for future interactions in social encounters and work.

Evaluation of Vygotsky’s Theory of Cognitive Development

In contrast to the Piagetian model, sociocultural theory does not address maturational processes, even though the thinking of younger andolder children appears to be qualitatively different. Similarly, the theory does not address why younger children cannot think abstractly evenwhen scaffolding is provided. Although intuitively it makes sense that children would be more successful when cognitive support is provided,the influence of the simultaneous emotional support needs to be considered as well (Leerkes, Blankson, O’Brien, Calkins, & Marcovitch,2011). One way or another, the process of scaffolding seems to be an important part of learning.

Though Vygotsky failed to fully explain cognitive development, evidence-based conclusions support the continued implementation of hisideas in schools and businesses. Certainly sociocultural theory has yielded greater appreciation of the complex social and cultural nature oflearning and cognitive development, which has been applied extensively in educational settings. Piaget’s emphasis on self-exploration leadingto the discovery of knowledge is also used widely in education. The major difference remains in how individual knowledge is initiallyconstructed. Whereas Vygotsky emphasized social construction, Piaget emphasized cognitive construction. Despite these differences, boththeories emphasize the need for experienced adults and peers to provide guidance rather than specific standards and activities (see Table7.2).

Table 7.2: A comparison of the major features of the theories of Jean Piaget and Lev Vygotsky

Concept Piaget

Constructivism Cognitive constructivism; children constructknowledge independently

Course ofdevelopment

Universal stages

Context Strong individual

Source ofdevelopment Age/maturation; an emphasis that nature providesfor cognitive development

Individualdifferences Little emphasis

Role ofteachers Facilitates and provides opportunities to explorethe world

Key terms DiscontinuousAssimilationAccommodationSchemaEquilibrationOperations

Concept Piaget

Stages

7.5 Information Processing

Beyond Piaget and Vygotsky, information-processing theory provides a third major approach to understanding cognitive development. It ismodeled after the way in which information flows logically in computers. Like computers, we are able to take in, store, and process words,numbers, and other information. The smooth, linear progression of information processing epitomizes the continuous view of development.Understanding mathematical concepts, for instance, progresses from being able to count in sequence, to performing simple arithmetic, andeventually to engaging in more complex operations. Knowledge of mathematical concepts changes not only in the way information isorganized, but also in the sheer volume of concepts. The same could be said for oral language; music; understanding how chemistry, physics,and biology function in the world; and so on.

The information-processing approach is consistent with the view that cognition has biological controls. In this way, cognitive developmentcan be compared to specific skill-based endeavors like playing a musical instrument, running, or drawing. We can all be trained to excel up toa certain degree, but there are individual biological limitations. Whether for a physical skill or cognition, maturation directs the gradualunfolding of potential. However, we all use information differently depending on our unique experiences and how that information is inputtedinto our brains (Mayer, 2012).

The Basics of Information Processing: Encoding, Storage, and Retrieval

Who is the current Vice President of the United States? What is your address? What was your bill the last time you went to the grocery store?Answering these questions illustrates the foundations of information processing. In order to remember information, you must encode it insome meaningful way. When you first saw your grocery bill, you were able to encode necessary information. Otherwise, you would not havebeen able to understand what the numbers meant and take the next steps to pay. However, encoding information is no guarantee that you willbe able to recall it later. In order to use the information later, you need to place it in storage. Like other information you encounter every day,you probably failed to store the amount of your grocery bill. On the other hand, your address is adequately stored. As such, you are able to retrieve that information.

In order to understand cognition, we want to follow the information from when it is first perceived to the discovery of how it comes to beused. Therefore, we focus on how information flows through the system, especially with regard to memory. We become better processors ofinformation (more advanced cognitively) as we gather more knowledge, encode it in memory, compare it with other memories, and finallymake an appropriate response. There is constant interchange between storage and processing in order to efficiently take in and useinformation. This feedback loop is illustrated in Figure 7.8.

Information processing is continuous and depends at least partly on context. How we learn reading demonstrates the influence of context:The key to reading better is using strategies for processing the symbols on the page. Long-term knowledge about sounds and meanings isused to decode words; a cognitive feedback loop about the reading passage is used to “update” comprehension and the meaning of newvocabulary. There is a constant interchange between storage and processing, which allows retrieval mechanisms to utilize reservedmemories.

Figure 7.8: The information-processing approach

The information-processing approach views cognitive development as forming a feedback loop.We attend to information, and then it is processed in a way that it can be stored. Information isthen compared with other memories and processed for output. There is constant interchangebetween storage and processing so that memory storage and retrieval are efficient.

Fetal Learning: Early Signs of Information Processing

As we mentioned in Chapter 3, research suggests that the ability to process information begins before birth. DeCasper and Fifer (1980)famously fashioned a device whereby neonates could suck on a nonnutritive nipple to control what they heard. Different sucking patternsproduced either their mother’s voice or a stranger’s voice on a taped recording. Not only were the newborns able to quickly learn differentpatterns of sucking, but they also chose to produce their mothers’ voices over those of other females. Other researchers have founddifferences in fetal heart rates as a result of exposure to the mother’s (as opposed to a stranger’s

) voice, again suggesting that in utero (beforebirth) learning does indeed take place (Kisilevsky & Low, 1998; Krueger & Garvan, 2014; Lee, Brown, Hains, & Kisilevsky, 2007).

In another classic experiment, DeCasper and Spence (1986) asked 16 pregnant mothers to read the well-known children’s book The Cat  in theHat to their unborn fetuses, two times each day during the 6 weeks before giving birth. After the children were born, the mothers read either The Cat  in the Hat or another rhyming book. DeCasper and Spence once again used their device that recorded distinctive patterns of infantsucking. This time the infants showed a decided preference for the sounds they had heard in utero. So it was not just the sound of themother’s voice that the infants were responding to, as could be argued in the earlier experiment (DeCasper & Fifer, 1980), but also thedistinctive words of the book! Later experiments demonstrated that fetuses could distinguish among different languages as well (Mehler etal., 1988; Moon et al., 1993). These experiments clearly demonstrate that fetuses form memories.

Though the implications of recognizing kinds of auditory stimuli are unclear, popular media and advertising praise their virtues. There aresuggestions about which books to read to fetuses and whole music programs to introduce fetuses to classical music. There is no reason toassume these approaches to prenatal learning are associated with the type of long-term benefit that their manufacturers often promote.These types of toys and devices do, however, remind students that, in science, research is king. And research has yet to find that the “Mozarteffect” has any implications in child development (Bangerter & Heath, 2004). On the other hand, a baby will recognize its primary caregiverswithin its first days of life regardless of experiences in the womb. So although there is increasing evidence that fetuses develop memories andare more sensitive to sensory stimuli than scientists once thought (e.g., Del Giudice, 2011), it is not yet clear if any specific kind of prenatalstimulation is beneficial for development.

Section Review

7.6 The Stage Model of Memory

Because the information-processing model involves the encoding, storage, and retrieval of information, understanding how memoryprocesses work is an essential part of the theory. Psychologists understand that there must be some physical (brain) representation of almostevery experience, but there is not a unified idea of how we actually store the information, either physiologically or behaviorally. One way toconceptualize where memories live is the stage model of memory (see Figure 7.9). This traditional theory describes how we can connectdaily life to three separate memory processes: sensory memory, short-term memory, and long-term memory (Atkinson & Shiffrin, 1968).They represent different types of storage systems where information is encoded.

Figure 7.9: The stage of model memory

In this model, there are three stores of memory, each with its own characteristics.

Sensory Memory

When you surf the Internet, there are dozens of ads designed to make you pay attention to them. However, most people do not “see” them all.Images are part of your field of vision, but your eyes just sweep over them in an unfocused way. That experience is part of sensory memory(Atkinson & Shiffrin, 1968). This initial stage of memory acts as a filter. Before your brain can encode something and store it for later retrieval,you first need to perceive the stimulus. That is, you must first notice a stimulus in order to encode it.

To demonstrate this process for yourself, take a moment to describe in detail what is behind you without turning. What do you remember?Now turn around and find something behind you that you did not describe before turning around. Even if it is simply a blank wall behind you,there are likely to be imperfections in the paint or marks that you did not “notice” before. At one time, though, images of what is behind youfell onto your retina. Even though you do not remember every detail about what is behind you, at one time it was part of your sensorymemory.

Short-Term Memory

Now that you have turned around and attended to a stimulus, it is part of your short-term memory. This storage system is like a temporary“holding area” where information waits for further processing. It can consist of phone numbers, the title of a book, or names that will rapidlydecay unless they make it into long-term memory.

Contrary to what many think, short-term memory remains relatively efficient as we age. Some aspects of short-term memory become lessefficient, but other areas of cognition compensate by becoming more efficient. For example, there is no decline in short-term visualrecognition, so rather than memorizing a short grocery list, older shoppers may take a practiced, visual “walk” around the store (Secular,McLaughlin, Kahana, Wingfield, & Yotsumoto, 2006). With age, we become better at recognizing organizational strategies that may assistmemory, and we become more proficient at employing them. On the other hand, when there is the added task of mentally juggling multiplebits of information, like performing several mental math operations simultaneously, adults show deterioration beginning in middle adulthood(Kausler, 1994; Schaie, 2005). Visit the following website to participate in the kind of short-term memory task that researchers use in anexperimental setting (http://faculty.washington   .edu/chudler/stm0.html ).Do you have an accurate visual representation of the information processing approach to cognition? If so, you probably looked at Figure 7.9until you understood the concept. How you stored the information was an active interchange between what you already knew and the freshinformation that was presented. Because there is a conscious processing of attention and mental work, we now conceptualize short-termmemory better as working memory (Baddeley, 2007). Working memory temporarily stores and manages information, similar to RAM orflash memory in a computer. Like solving a multiple-step puzzle or mentally remembering a string of numbers, working memory providesstorage for some bits while manipulating others.

Although practice improves the efficiency of working memory, its growth depends more on maturational gains than increased knowledge(Cowan, Ricker, Clark, Hinrichs, & Glass, 2015). This physical development of the brain coincides with an increase in sophistication, andallows people to more efficiently manage their own thinking and behavior. That is, we become better at self-analysis and reflection. This kindof “thinking about thinking” is called metacognition. It involves the ability to plan, hypothesize about possible outcomes, and makereasonable, informed decisions regarding cognitive–behavioral strategies (Flavell, 1976). For instance, when deciding how to guess on amultiple-choice exam, you might consciously analyze all the possible answers and consider multiple sources (e.g., lectures, readings, notes)simultaneously. There is a conscious interchange between momentary thought and long-term storage (McCabe, Roediger, McDaniel, Balota, &Hambrick, 2010).

Long-Term Memory

We lose anything we process in short-term memory unless we encode or place it in long-term storage in some way. Sometimes that happensautomatically, like the events surrounding a special occasion, a traumatic incident, or even the object behind you that you still remember.When that occurs, it becomes part of long-term memory (see Figure 7.10). These memories are relatively permanent, like the name of afirst-grade teacher or your Social Security number. When long-term memory increases, we can utilize more information resources forworking memory. This is why encoding information about favorite academic interests, music groups, or social concerns is much easier thanlearning a new subject. In familiar subjects, there are more anchors to old memory files to help store and later retrieve memories.

Explicit and Implicit Memory

Long-term memory can be further divided into the separate components of explicit memory and implicit memory (see Figure 7.10). Explicitmemory refers to information that is consciously available, like favorite foods, typical weather, the name of your best friend, and the eventssurrounding a graduation party are all examples of explicit memory. These memories consist of both episodic and semantic memories. Episodic memories attach to a specific time and place—episodes of life—such as a wedding, first kiss, or trip to the beach. Episodicmemories are often visual, where we “see” images of an old house or a favorite park. On the other hand, when we specifically encodememories in words, like the rules of Monopoly or the definition of the word “cognition,” we are using semantic memory. It includes factualinformation like the meanings of social customs, historical details, and names of phone apps.

Whereas explicit memory stores episodes and facts that can be encoded (and recalled) in words, there is a lack of conscious awareness for implicit memory. A key component of implicit memory is procedural memory. We sometimes call this “muscle memory,” and it includesactivities like riding a bicycle or making a peanut butter sandwich. When we first learn how to play a musical instrument, we have toconsciously think about moving specific leg or hand muscles. After a while, the body remembers how to move without consciously thinkingabout it. Fingers go to the correct keys seemingly without cognitive effort—just as recalling an address from semantic memory does not takeeffort.

In addition to body memories, we are often implicitly predisposed by unintentional or unplanned memories, what psychologists refer to as priming. For instance, early exposure to specific genres of music causes us to continue liking what we were exposed to and find othercategories less favorable. People who enjoy listening to rap and hip-hop often dislike country music, and vice versa. Cognitively, we are primedby the familiar sound that is embedded in memory.

Figure 7.10: Components of long-term memory

Explicit memory and implicit memory are two separate components of long-term memory.

Psychology in Action: Priming

Some students will remark that certain multiple-choice test items are “tricky,” while others disagree about the same exams. One reasonmay be due to priming. Exams are written in such a way that students are primed to incorrectly answer when the correct answer isunknown. That is, incorrect choices consist of words and concepts to which you have been exposed, even if you do not consciouslyrecall doing so. If you guess at an incorrect answer because it “sounds” correct, chances are that you were primed for it in some way. Ifyou really know an answer, priming will not matter, because you have conscious awareness of accuracy.

This idea also contributes to many students’ misperceptions of being a “poor test taker.” Although some individuals have legitimatelearning disabilities or perceptual issues that affect performance, most people do not. It would be rare to consistently under-deliver onexams if you truly know the material. Recognizing a number of terms on an exam is not the same thing as integrating concepts. In themeantime, students who label themselves poor test takers actually may be priming themselves to underachieve! Conversely,establishing a more self-affirming mindset (“I will do whatever it takes to learn this material”) is likely to increase performance(Wakslak & Trope, 2009).

Perceptual Attention

The way the environment is perceived through sensory memory provides excellent insight into how aging affects memory. With age, sensesdiminish. Vision, hearing, smell, and taste deteriorate. That means that the initial input of sensory memory, and therefore the perception ofthe outside world, is filtered differently. Consequently, there is less stimulation available to short-term memory and less ability to encodeinformation into long-term memory. Remember that in order for information to have a chance at being stored, it must first be attended to, asin the earlier example of noticing various advertisements while searching the Internet. This process of attention is an integral part of theentire storage process.

It has been suggested that there are three parts to attention (Parasuraman, 1998). First is selective attention, or the ability to sort throughfeatures of environmental stimuli to discover those that are of interest. For example, after choosing to purchase a particular brand of cellphone, the purchaser might suddenly seem to notice a disproportionate number of them around. Although this skill appears to diminish withage, differences can be minimized with practice or when the search is simple, like looking for running shoes in the midst of advertisementsfor sporting goods (Kramer & Madden, 2008).

Second is vigilance, or the ability to stay on task without your mind wandering. The attention that is given to a loudspeaker in a fast-foodrestaurant while listening for your order number is an example of vigilant attention, as is watching a traffic light until it turns green. Overall,research suggests that older adults have the same level of vigilance as younger adults as long as memory requirements are small and theirsensory ability to notice the signals is good.

Finally, attentional control is the ability to shift attention from one thing to another—from watching children play to scrutinizing a tray ofcookies that are nearly done baking. Older adults perform about as well as younger adults on slower, simpler tasks that incorporateattentional control, but when the assignment is complex or the shifts come more rapidly, older adults do not perform nearly as well (Dulas &Duarte, 2014; Fisk, Rogers, Charness, Czaja, & Sharit, 2009).

7.7 Memory Across the Lifespan

In a classic demonstration of learning and memory, Rovee-Collier (1999) placed mobiles over the cribs of 2-month-old infants, and thenattached a ribbon that connected the mobile to their feet. It took only a few minutes for most infants to learn that by vigorously kicking theycould make the mobile move, demonstrating a physical memory trace that had previously been thought to be restricted to older infants. Herresearch prompted researchers to reconsider previous notions of infantile amnesia (also known as childhood amnesia), or an adult’sabsence of lasting memories from infancy and early childhood. It had been thought that children could not remember in the same way thatadults do until language acquisition allowed them to encode and rehearse information (Nelson, 1990).

Even though infants and young children demonstrate implicit memories for prior experiences, early memories begin to fade with age andbecome increasingly unreliable (e.g., Bauer & Larkina, 2014; Peterson, 2013). One sequential study asked children aged 4 to 13 to recall threeof their “first memories.” At 2-year follow-ups, younger children were unable to recall their previous first memories. Even after cues weregiven from the initial interview, the memories were still not recalled. First memories had essentially changed. It was not until the childrenwere 10 years old that they began to consistently recall the same “earliest” memories (Peterson, Warren, & Short, 2011). So although we dohave memories beginning at an early age, it is not clear which memories become part of the permanent memory trace. In addition, adults donot always remember events from 2, 4, or 6 years ago either, if they are not reviewed. Lack of memory durability during childhood may not bean age-related phenomenon at all, but instead may be a reflection of how a particular experience has been remembered over time.

Episodic Memory

We understand the development of episodic memory a bit better. It grows rapidly in childhood and then declines slightly in middle adulthoodand more profoundly in late adulthood (Shing et al., 2010). Newer episodic memories, like remembering where we placed a package or themusical program of a recent concert, tend to be compromised with age. The physical deterioration of brain structures devoted to encoding isthe likely cause of this change, but it does not necessarily indicate any particular problem, like dementia. Further, it is not as pronounced asmany believe. When older people misplace keys, people often jokingly characterize this as a “senior moment”; when it happens to youngerpeople, they simply “misplace their keys.” Regardless, early episodic memories remain relatively strong (Eakin, Hertzog, & Harris, 2014; Ward,Berry, & Shanks, 2013). Even adults with moderate dementia are able t

o describe the events surrounding the births of their children, theirfirst home, and former jobs.

Working Memory

Wavebreak Media/Thinkstock

A declining working memory becomes noticeablewhen strategies for memory storage become lesseffective, but it is possible to stabilize or reverse thisdecline.

Working memory is often hypothesized to form the basis for overall trajectory ofcognitive efficiency (Gilsky, 2007). However, separating specific memory processesfrom overall understanding of cognitive development is complicated. Becauseworking memory includes the ability to mentally manipulate information, it is tiedto executive control. Further, since areas in the frontal lobe that are associatedwith executive functions do not mature until early adulthood, it follows that thesememory processes follow a similar course that cannot be accounted for solely byincreased knowledge (Cowan et al., 2015). There are parallel increases inprocessing speed and attentional resources as well.

There is evidence that although overall cognition remains strong during earlyadulthood and most of middle adulthood, working memory begins to declineshortly after it peaks (Jones, Stephens, Alam, Bikson, & Berryhill, 2015; Schaie,2013). Declines in working memory are likely to become noticeable when there isa failure to use effective strategies for storage, which is only partly determined byexperience; there is measureable volume loss in associated brain regions. Thesemeasurable physiological changes, including in neural circuitry and specificcortical regions of the brain, accelerate in middle to late adulthood (Macpherson etal., 2014; Wang et al., 2011). However, neural plasticity also explains why memoryremains strong throughout middle adulthood, even in the face of physiologicaldecline (Steffener, Brickman, Rakitin, Gazes, & Stern, 2009). It is worth reiteratingthat overall cognition, as measured in part by tasks of working memory, benefits from cognitive training, increased exercise, socialization, andadopting a Mediterranean, DASH, or MIND diet (discussed in Chapter 6). Taken together, these findings indicate that we are inching closer todiscovering ways to stabilize or reverse working memory decline in our aging population.

Semantic Memory

Though we often associate aging with semantic memory loss, more often middle-aged adults have cognitive advantages over those who areyounger, probably because life experiences assist in understanding concepts and encoding new information (Schaie, 2013). Among adultswithout dementia, semantic memory seems to remain strong throughout the lifespan, and newer information remains accessible. Olderadults continue to gain semantic memory (Eakin et al., 2014; Ronnlund, Nyberg, Backman, & Nilsson, 2005). On the other hand, from time totime everyone has the experience of being unable to recall a word until it is jogged loose by a cue. This is known as the “tip of the tongue”phenomenon. In general, the frustration of not being able to recall the right words, a name, or a movie title becomes more noticeablebeginning in middle adulthood. Although this can be momentarily frustrating, there is no evidence that this phenomenon is associated withserious cognitive deficits (Fleischman & Gabrieli, 1998; Shafto, Burke, Stamatakis, Tam, & Tyler, 2007).

Section Review