前运思期的孩子根本没有行动方案，只是随意地尝试不同的方式，经常一次更改多个变量，观察多处出错，结论也不正确。具体运思期的孩子尽管更有方法，也更准确一些，但也常犯错误，因其逻辑思维能力仍旧较差。一个10岁的男孩试着改变绳子的长度，之后得出正确的答案说，悬摆的绳索越长，摆动的速度就越慢。此后，他将100克重的重物在长绳子上摆动，然后又将5O克的重物在短绳子上摆动，比较两者的效果之后，他得出一个不正确的结论：在重物的重量加大时，摆动就变慢。
形式运思期（12岁及以上）：在发展的最后阶段，孩子们可以思考抽象的关系，如比率和概率。他们已能掌握三段论推理，可处理代数问题，开始理解科学思想和方法论的要素。他们能形成假设，编制理论，并能系统地考虑谜语、神秘故事或科学问题中的可能性。他们可非常有方法地大玩诸如“20个问题”之类游戏，所有的问题均是先从大处开始，而后逐步缩小可能性的领域。而在此阶段之前，他们的问题常常一会儿从大处跳至小处，一会儿又回到大处，或互相重叠，或一再重复。
更重要的是，他们不仅能思考具体的世界，而且能解决象可能性、概率和不可能性等问题，甚至能思考诸如未来、公正、价值等抽象问题。皮亚杰及其合作伙伴巴贝尔·因霍尔德（Barbel Inhelder）指出：
该阶段的最新奇之处在于，通过对形式和内容的区分，受试者能就其不相信或暂不相信的论题进行正确的推理，也就是说，他认为这些论题完全是一种假设。他巴能从一些仅仅是可能性的真理中得出必要的结论来。
杰罗姆·凯根认为，皮亚杰对少年全新的认知能力的分析是“有关人类天性的任何理论中最富创见的观念”，也是“就少年行为向传统解释发出挑战的洞见”。至少说，它有助于我们理解少年自杀率升高的原因：少年已有能力思考所有的假定情形，并知道在其已试尽所有的可能性时，他会对自己说（不管正确与否），他已尽了努力，也检查了解决问题的所有办法，但没有哪一个能够奏效。同时，他已能感觉出在自己所相信的事物或他人教导其相信的事物中存在着不一致的地方。这有助于我们理解少年的反叛、愤怒和焦虑。最常见、也最易引发问题的不一致性有：对少年性问题的矛盾价值观（性既不道德又有风险，克制性则“令人苦恼”，极不正常）；少年对父母的关系也充满矛盾（希望也非常渴望得到他们的支持，同时又希望独立）等。
（皮亚杰在早年曾研究过儿童的道德发展问题，但整个研究只涉及青春期前的儿童对规则、谎言及类似问题的态度。只是到其晚年，他在对认知发展进行研究时，才涉及诸如道德感、公正等问题。）
在凯根等为皮亚杰大唱赞歌的同时，近20多年来，皮亚杰的思想和发现一直得到他人的不断修改和修正。新皮亚杰主义、后皮亚杰主义和反皮亚杰主义的成千上万篇论文，连篇累牍地在各种刊物上发表，或在专题会上宣读。这些研究中虽也不乏有价值之作，但与这位巨人的研究相比，大都是小菜一碟。
伊萨克·牛顿曾不无得意地谦逊道：“如果说我看得更远一些，那是因为我站在巨人的肩膀上。”修改和修正皮亚杰理论的心理学家们应该从心底里说，他们之所以看得更远，是因其全都站在皮亚杰这个巨人的肩膀上。
§§§第四节成熟
皮亚杰尽管接受过自然科学的培训，早年也曾决心对知识进行生物学上的解释，但其理论几乎完全是从认知的过程来解释发育的。他要么完全忽略了成熟自身的作用——人体的成熟过程将自动引起某些行为变化——要么认为成熟作用是理所当然的。然而，大多数现代发展心理学家认为，除非成熟在心理发展中所起的作用得到全部理解，否则，人们就无从知道行为在多大程度上受先天决定，而非通过同化和顺应获取。
人们如何才能区分两种影响呢？从婴儿离开子宫的第一天起，他们就在学习，同时也在成熟。把每一过程的结果分离出来是至关重要的科学问题。的确，新生儿出生后即拥有极其重要的反射能力，而这一点与后天学习完全无关。比如，碰触他的脸后，他的头就会朝碰触的方向转动，好像在寻找他并不认识的乳头。但从总体上来讲，行为的大部分变化，或新的行为方式，若不是从成熟中得来，便是从学习中得来，或两者兼而有之。
然而，自然偶尔会碰巧提供出将两者分开的机会。婴儿在3—4个月时就会喃喃自语，为说话做准备，但双耳失聪的儿童也喃喃自语，显然，他们并不是要模仿听到的声音，而是另有原因。喃喃自语显然是一种程序性的行为，与经验无关，应是指挥行为的神经中枢在到达某个发育阶段时自发产生的。正常儿童的喃喃自{吾将通过学习发生改变，越来越接近于所听到的语音语调；双耳失聪儿童的喃喃自语则会慢慢消失，因为他没有任何经验可以借鉴。
人们很难观察到没有学习过程的行为的发展，因而在这门专业发展的早期，一些发展心理学家便通过实验创造条件，从而也创造了历史。1932年，在纽约哥伦比亚—长老教会医疗中心工作的马托尔·麦克格罗（Myrtle MacGraw）说服布鲁克林市一户收入较低的人家借给她一对孪生男孩进行实验。此后的两年多里，强尼和吉米这对看上去一模一样的孪生子便在麦克格罗的实验室里每天待8小时，每周待5天。强尼接受了高强度的身体技能训练；吉米被放在婴儿床上，“不受任何打扰”（也无人陪他玩，陪他的只有两只玩具）。强尼不到一岁时即能跑陡坡，可下水游泳，还会滑旱冰；吉米则一样也不会（但抓东西、坐和走路时，跟强尼一样敏捷）。麦克格罗拍出的一组照片显示，强尼在21个月时即可大胆地从5英尺高的台子上自己溜下，落到一张垫子上。吉米则蹲在一个低得多的台子上，朝下望着，怎么也不肯往下跳。
到两岁时，麦克格罗让吉米接受集中训练，看其能否赶上强尼。事实上，他没有完全做到这一点。但一些看过资料的心理学家们认为，对强尼的训练仅使其在吉米面前临时性地稍占上风，但麦克格罗并不同意这种观点。多年之后——类似于这样的实验，即阻碍儿童发育的实验，慢慢地被认定为不道德行为——她强调说，尽管吉米后来在大部分地方均赶上了强尼，但即使在进入成年期之后，吉米在身体的轻松和流畅自如方面还是不敌强尼。然而，这一点并不能证明什么，因为两个孩子只是异卵双生子，并不是一模一样。惟一保险的结论是，强度训练可让孩子提前获得身体技能，且这种技能是暂时的。
另一项更大胆的实验也开始于。1932年，由当时弗吉尼亚大学的维思·登尼斯（Wayne Dennis）主持。他从巴尔的摩一个贫困女人手上得到一对仅五周大的异9p双生姐妹，德尔和蕾。登尼斯在妻子的帮助下，将两个女婴收养约一年多时间。他的计划是剥夺其一切刺激和学习，而后观察哪些行为方式是与成熟一起自发产生的。在一个期刊上，登尼斯报告了他的实验情况，且一点也没有感到不安或内疚：
头6个月里，当着婴儿的面，我们一直没有表情，不笑也不皱眉头。我们从不跟她们玩，从不抱她们，也不逗她们，除非这些行动是实验所必需的……为限制她们练习坐立，婴儿几乎一直被仰放在育婴床上。
在11个月里，她们没有玩具可玩也无法看见对方。（育婴床中间隔着一张帘子。）
登尼斯说，结果显示，“婴儿在第一年里完全按照自己的意愿成长…，在笑、啃自己的脚、听到声音后大哭等行为中，她们跟正常抚养的同龄婴孩没有不同，不过，在诸如爬行、坐和站立这类行为中，她们远远地落后于其他同龄孩子。14个月后，登尼斯让她们接受一段时间的训练，他报告说，她们很快就赶上了正常的孩子。但登尼斯自己承认，蕾直到第17个月，德尔直到第26个月才学会不用扶东西走路。
这对孪生女婴余下的童年生活在孤儿院和亲戚家中度过。尽管登尼斯宣称已让她们长至正常标准，但这一点连他自己也不相信。他曾在伊朗的孤儿院里研究过一些孩子，发现他们中的大多数因受冷落或被人忽视而在两岁时出现发育迟钝问题，且这种迟钝一直持续至青春期。只是他再未提到蕾和德尔，不知道她们后来如何。也许，他根本就不想再了解她们。
这些实验在60年前已很少见，今天更不存在了。文明社会自获悉纳粹医生在集中营里进行“医学研究”之后，对人体实验的法律限制便严格起来。然而，发展心理学家并没有止步，而是用其他方法进行实验，其中之一是动物实验。行为主义者通过了解老鼠的学习方法来了解人类的学习原理，发展心理学也照同样的办法来了解动物成熟的原理，并观察哪些原理可以应用到人类身上。
人所共知的一个例子是，刚刚孵化出的小鹅能够本能地追随母鹅，但德国生态学家和诺贝尔奖得主康拉德·洛伦兹（Konrad Lorenz）却教会小鹅跟着他走。洛伦兹设法使自己成为小鹅出生后头几天里所能看到的惟一活物。它们的本能是跟着活动的物体走，因此，小鹅只能跟着他走。当小鹅学到这一步后，即使看见母鹅也视若无睹了。洛伦兹的理论是，在成熟的“关键期”过后，被跟随物体的图像会在小鹅的神经系统里固定下来。自然的本意是让母鹅成为受到跟随的对象，没有料到生态学家过来插了一杠子。
美国人埃克哈德·赫斯（Eckhard Hess）制作了一只可移动、能呱呱叫的假野鸭，然后将～群小鸭放在它的周围。如果在小鸭刚孵化时就把假鸭子放在它们面前，有半数的小鸭子会跟着假鸭跑。如果是小鸭孵化13～16个小时，他才第一次把假鸭放在他们面前，则有百分之八十的小鸭子跟在假鸭后面走。这种现象将类似本能的东西进一步复杂化了：小鸭子的神经系统肯定能对一些移动的物体做出反应，但只有在成熟过程的某个特定时间点上，它们才最能将特定目标“印记”下来。
这些发现的结果使70年代的一些发展心理学家和儿科医师慢慢相信，出生后的几个小时是母子联结关系最终形成的特定时间点。因而，他们规劝母亲们，在孩子刚出生后不要马上抱到医院育婴室的烘箱里清洗，而应抱着婴儿，让它紧贴着自己。后来进行的一系列实验证明，在这么做之后，母子的联结的确更为牢固，但得到最大限度联结的并不是婴儿，而是母亲本人。其他研究证明，婴儿对母亲的依恋（或父亲或其他主要看护人）是在长达4—5个月的时间内发育而成的，其间充满着数不尽的看护和情感表现。
对成熟的研究大多以身体技能和生理特质为中心，对思维成长关注不够。但对感知能力发展的研究不再只提供思辨，而是在事实的根基之上，给心理学这一古老的中心问题提供了答案。这个问题是：感知能力的发展，究竟有多少出于先天，有多少出于后天教育？（发展心理学的术语是，有多少出于成熟，有多少出于学习？）
这项研究的注意力集中于婴儿早期，因为此时，感觉能力迅速成熟；研究目标是发现每一种新的感知能力出现于何时，其假设是，当这种能力第一次出现时，它并不是来自于后天学习，而是来自于视神经结构，特别是来自于大脑皮层中接收和解释视觉信号的那一部分的成熟。
大多数结果来自于对婴儿的观察。比如，观察婴儿何时开始能够盯着附近的物件凝视。但这样的观察仍旧留下许多不解之谜。婴儿起初看到的究竟是什么？显然，他看到的没有多少；他们的眼睛经常是飘忽不定的，也不会跟随移动的物体。此外，母亲们大多知道，婴儿在吃奶时总是死盯着母亲。由于我们无法确切地听到婴儿的解释，如何才能找到答案呢？
1961年，心理学家罗伯特·范茨（Robert Fantz）想出了一个绝妙的主意。他设计出一个台子，让婴儿面朝天睡在底层。几英尺高的地方是显示区，实验者在这里放上两张大的卡片，每张卡片里有一对图案：一个白色的圆圈，一个黄色的圆圈；一只牛眼，一张面部素描。研究者（隐蔽起来）从小孔上偷窥，可观察到婴儿眼睛的移动和眼睛朝这对图案观察的时间。范茨发现，两个月大的婴儿看牛眼的时间比看纯粹颜色的圆圈的时间要长一倍，看脸部素描的时间要比看牛眼的时间长一倍。显然，即使两个月大的婴儿也能区别主要的差别，且能使眼睛看向他认为更有趣的东西。
发展心理学家利用类似方法，在过去的几十年中得到大量婴儿视物及何时开始视物的数据，具体如下：在第一周里，婴儿可区别光亮和黑暗的图案；在第1月里，他们开始能够跟踪缓慢移动的物体；第2个月里，他们开始有深度知觉，可协调两只眼睛的移动，还可区分光的深浅和级别；到3个月时，他们的视线可从一个物体飘浮至另一物体，还可区分家庭成员；到第4个月时，他们可盯视远近不同的物体，可做越来越精细的区别（沿45度角看新鲜物体的时间，长于沿锐角看已熟识物体的时间），并开始认识到所观察物体的意义（看一张脸的正常素描的时间，要长于看一张描得模糊且位置不对的脸的时间）；在4～7个月中，他们已具有立体视觉，知道从不同角度看到的物体仍是同样形状，观察距离不等的事物的能力已接近成人。
在过去的40多年中，人们已对听觉的发展进行了大量的类似研究，包括区别音高和音量能力的出现、在声音间进行区分，以及对声音来源的辨认。
最近和当前的神经科学研究，已很清楚地了解到成熟和经验在大脑组织里是如何相互作用并引出发展变化的。对死婴大脑的显微检查显示，当大脑在生命的头两年里增大3倍时，树突分支从神经元上开始呈巨量激增，然后彼此间发生联系。（据估计，老鼠的大脑在其生命的头一个月里每秒可形成约25万个突触，即神经细胞间的连接。在人脑里，生命的头几个月中，突触的形成率肯定要大许多倍。）