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直到这时候，他才转入自己真正感兴趣的课题。他在苏黎士的两家心理学实验室短暂地工作过一阵子，然后到巴黎的巴黎大学选学了一些课程，然后被推荐给西奥多·西蒙（比奈的同事）。西蒙让他把一些测试卷子标准化，这些卷子是用来测试5－8岁的巴黎儿童的推理能力的。皮亚杰一干就是两年——还干了其它的许多工作。使他感兴趣的不仅仅是确定儿童对一些推理问题作出正确答案的年龄，而是在早些时候，他们为什么都犯同样类型的错误。他让孩子们一起谈话，向他们提出有关周围世界的一些问题，仔细听他们的解释，并请他们解开他出的一些谜。这一切都成了他终生的调查研究方法。他在自传中欣喜地说：“我终于找到了自己的研究领域了。”
到这时，他为下个5年——结果是差不多60年——定的目标，是要发现“某种智力的胚胎学”。皮亚杰这是打的一个比喻；他认为智力的成长不是因为神经系统成熟的原故，而是思维得到了经验，然后经验迫使思维发生变化的原因。
从那时起，他担任了一系列的学术和研究职位。在20多岁的时候，他就是日内瓦卢梭研究院的研究主任，一直当了5年；然后，他在纳沙泰尔大学当了5年的哲学教授；再后，他回到日内瓦的卢梭研究院当共管院长，后来又当了院长和这所大学的教授；再后来，他又成了巴黎大学的教授；从1956年起，他是新成立的日内瓦大学基因认知学研究中心的主任。（“基因认知学”这个词是他发明的，这门学问与基因学本身没有任何关系；它指的是智力发育。）
不管是在所有这些岗位上，在人行道上，在公园里，还是在他自己的家中与3个孩子在一起——他在卢梭研究院娶了自己班上的一位学生——皮亚杰总是在进行无穷无尽的研究，一会儿注意这个年龄，一会儿又是那个年龄，直到最后，他把人从生命最初的几个星期直到少年时期的全部发育图景都编织起来了。他按部就班地撰写文章，有条不紊地发表著述（很可惜，这些著述都写得特别冗长），向这个世界提供了大量惊人的发现，数不清的、价值连城的数据，他的理论把一个儿童研究领域转变成了一门发展心理学。他蜚声国际，除了弗洛伊德以外，他的文章被心理学文献引用最多，到今天依然如此。他得到了好些著名大学的荣誉学位，因为他对心理学所作出的杰出贡献，他获得了美国心理学协会的大奖。
他的成就如此惊人，可他本人却从没有接受过任何心理学方面的系列培训，也没有得到过心理学学位。
皮亚杰在好多年的时间里不断扩充和修订过自己的理论，可是，我们只需要知道最终结果就行了。
行为主义认为，发育是经过制约和摹仿形成的，遗传学家认为这是成熟的自然结果。两者的观点皮亚杰都不同意。他认为，心理发育需要经验，也需要成熟，可是，发育是有机体与环境之间不断变化的相互作用的结果。在这种相互作用中，思维适应了经验，然后能够以不同的方式与环境发生相互作用，再进一步适应，经历一系列的突变，直到进入成年阶段。婴儿的消化系统最初只能消化奶水，然后才可能消化固体食物。同样，智力最初也只是一种简单的结构，它只能吸收和利用简单的经验，可是，在经验的哺育之下，智力变得更先进了，更有能力，终于能够处理复杂的事物。
4个月大的婴儿不会意识到皮亚杰的贝雷帽下的玩具；在这个心理发育年龄上，思维只具有当前的认知力，没有存储起来的图景，看不见的物体等于不存在这样一个物体。可是，到第一年的晚些时候，他会偶尔好几次发现，玩具就在贝雷帽底下，婴儿就会修改他看见物体被东西覆盖住以后的反应。
在另一个典型的实验中，尚不会数数的孩子说，在一条线上排得很开的六粒扣子比串在一条线上的六粒扣子“多些”。等他学会数数以后，他发现结果其实不然，他的思维处理类似感知情形的方式就发生了变化。
这两个例子都说明了皮亚杰的同化和适应理论中两个至关重要的心理发育过程。孩子会同化数扣子的经验——可以说是消化它，就好像以前的经验，某东西看上去大些，真的也就大些。可是，通过数扣子得出的新经验与这个假设不一致；思维为了恢复其平衡，只好尽量适应（认知），以容入新的经验，从这时起，他就会以更适应现实的方式观察和解释事物。
曾几何时，皮亚杰重述（以不符合他的特点的简朴文笔）过一位数学家朋友的故事，这个故事很好地说明了新信息的同化是如何会导向适应和新思维的：
他小的时候，有一天曾数过小卵石；他把石子排成一排，从左向右地数，数出10个来。然后，为了好玩，他又从右向左数，看看能数出多少来。他惊奇地发现，竟然还是10粒石子。把石子排成一个圆圈再数，结果还是10粒。他又从圆圈中别的地方开始数，又是10粒。而且，不管他把石子按什么方式排，数起来仍然是10。他在这里发现了在数学中被称为可交换性的东西，也就是说，总和与顺序无关。
这样的心理发育过程并不是平滑和连续发生的。像发现可交换性这样一些小小的变化，时不时会导致向思维不同阶段的突然转换。人类心灵一个阶段一个阶段地发育这样一个概念，并不是皮亚杰始创的——其它的心理学家早就提出过这样的想法——可是，皮亚杰是第一个辨认并描述这些阶段的人，而且是以大量观察和实验证据为基础来做到这一点的。皮亚杰理论中的四个主要阶段（还有许多小阶段）是：
——感觉运动阶段（从出生到18－24个月）
——前操作阶段（18－24个月到7岁）
——具体操作阶段（7－12岁）
——正式操作阶段（12岁以上）
年龄只是一些平均数；皮亚杰很清楚，个人之间是有一些差别的。可是，他说过，这个顺序是不变的；每个阶段都是随后一个阶段必要的基础。
每个阶段发生的事情如下所示：
感觉运动阶段（从出生到18－24个月）：最初，婴儿只能意识到一些感觉，不能将这些感觉与外部的物体联系起来。他们甚至无法将手的图象与手动的感觉联系起来。慢慢地，通过试误法，婴儿才发现伸手抓玩具是如何与看到的物体相碰撞的。
就算他们的移动变得更有目的性，更为准确一些，他们还是搞不清楚周围的物体是什么样子的，也搞不清楚这些东西是如何对他们的行动产生反应的。因此，他们只好做些试验：他们吮吸东西，摇动，击打，敲击或者扔东西，因此就得到了新的知识，这些新知识使他们产生更聪明和更有目的的行动。
孩子根据这些经验，在不断增强的记忆力的帮助下（有一部分是因为大脑成熟的原因），开始存储起一些心理图象。因为这个原因，他们到第一年稍晚些时候就意识到，一件藏起来的物体仍然存在着，尽管已经看不见它了。皮亚杰把这个现象叫做“物体稳定”的保留。
到这个阶段的末尾，孩子开始使用其存储的图象和信息来解决包括客观物体在内的一些问题；他们会思考可能发生的情况，而不是只依靠玩弄一些物件。作为年轻父亲的皮亚杰很自豪地报告说，她的女儿露西安娜就曾有过这样的思维过程，当时，她还只有16个月大。他跟女儿一起玩耍的时候，把一根手表链带放在一只空火柴盒里，很小心地露出一点缝来：
露西安娜不知道火柴盒子开合的作用，也没有看到我进行这项实验的准备工作。她只知道前面的两个办法（学会了处理一些情形的办法）：把火柴盒子推翻，以倒出里面的东西，把手指伸进去，以便把手链弄出来。当然，她首先试的正是这最后一个步骤：她想把手指伸进去摸手链，但完全不行。
接着是一阵停顿，这期间，露西安娜表现出了一个令人奇怪的反应。她仔细看着这条小缝，接着，一连好几次张开并合拢自己的嘴巴，起先是轻轻张开，接着嘴张得越来越大……（然后）她毫不犹豫地把手伸进盒子上的窄缝，不是像刚才那样想摸手链，而是用力拉盒子，以便把盒子口开得更大些。她成功地抓住了手链。
到这个时候，孩子们还开始思考如何实现所欲求的社会结果。皮亚杰还是以对他的孩子之一的观察进行报告：
在一岁四个月零十二天的时候，把雅克琳从她极想再玩下去的一种游戏上强行抱开了，然后放在婴儿围栏里，不准她爬出来。她大声喊也不行。接着，她很明白地表达了某种需要（也就是说，要上卫生间），尽管刚刚过去的10分钟里发生的事情证明她根本就没有这种需要。刚一出来围栏，她就指着想要再玩的那个游戏！
孩子正在获取基本的想象和预测能力，知道某些简单的行动可能会带来某些结果，并在大脑里面进行试误法试验。因此，皮亚杰说，智力发育的方式是“概念－符号，而不是完全的感觉运动”。
前操作阶段（18－24个月到7岁）：现在，孩子就能够快速地获取图象、概念和词汇了，并能够以符号的方式就外部事物更流畅地说话和思考了。2岁的孩子会把一块积木扔在地板上然后摹仿卡车声音；3岁的孩子能假装从一只空杯子里面饮酒。最初，孩子学习说话的时候是把事物及其名字看作同一个东西的（2岁的孩子看见一只鸟会说：“鸟！”如果成人用到“鸟”这个词，孩子会问：“鸟在哪儿？”），可是，最终他会明白，词只不过是一个符号，跟它所代表的东西是分开的。从那时起，他或者她就能够就不在场的事物或者就过去或未来的事件谈话和思考。
然而，孩子对这个世界的内在表达却仍然是原始的，缺少像因果关系、数量、时间、可逆转性、比较和视觉等的组织性概念。孩子不能执行涉及这些概念的心理操作，因此，这仍然是“前操作”阶段。（皮亚杰所谓的操作，是指任何心理习惯，它使信息为着某些目的而发生转换。分类、细分、在整体中辨认局部和数数等，都是典型的操作。）这就是5岁的孩子之所以认为展开的6粒扣子比串在一起的6粒扣子多些的原故，也是把水倒入一只细长容器比它在一只宽大容器里多些的原故。哪怕孩子学会了数数，他们仍然需要一些时日才能明白，2×3为什么会等于3×2。如果让他们看一束花，大部分花束是黄色的，然后再问他们：“是花多些呢还是黄色的花多些？”他们会说：“黄色的花多些。”
处于前操作期的孩子还是“以自我为中心的”（这跟感觉运动期的孩子一样），皮亚杰用这个词来表示不能想像事物从另外一个角度看上去是什么样子。他经常让4－6岁的孩子看三座山的模型，把一只小玩偶放在山上的某个地方，显示一组从不同角度拍摄的山中照片，然后问孩子们说，哪一张照片显示玩偶正在看的方向。孩子们总是选择他们自己看去的那个方向的照片。同样地，他报告说，前操作期的孩子不能想象其他人正在思考的问题，而且，说话的时候经常不知道别的人根本不知道他正在谈的一些事情。
具体操作阶段（7－12岁）：到约7岁的时候，孩子转移到了完全不同和更有能力的一个新思维阶段。他们现在可以执行像数数和分类之类的操作，也可以理解并思考相互的关系。一个前操作期的孩子知道“兄弟”这个词，但不知道兄弟是什么东西；他知道什么是“大”的，但不知道两个都很大的东西中哪一个更大些。而一个操作期的孩子这两个问题都能解决。在心理上逆转一个过程是另一项操作。当一个孩子可以想象把水从细长容器倒回到原来的瓶子中的时候，他就获得了逆转的概念，也因此而知道了“守恒”的概念，这就使他认识到，数量在外形发生变化的时候并不发生变化。
处于这个阶段上的孩子还慢慢知道了在他们之外的事物自有其发生的原因。前操作期的孩子会说，到晚上的时候天要黑，因为我们要睡觉了；具体操作期的孩子会说，天之所以要黑，是因为太阳下山了。他们还更能够想象事物从别的角度看上去会有不同的图象，也知道别的人如何思想和感觉。因此，他们可以在心理上操作符号，就好像这些符号就是他们所指的事物——可是，他们只知道代表实际事物�