如何发展学生的认知能力，是每一位教师不懈探索的课题，现代认知发展心理学的同化理论为这一课题的研究奠定了基石．同化是个体认知发展的基本过程之一，认知发展理论指出：同化就是个体将其遇到的外界信息直接纳入自己已有的认知图式中去．个体的思想和行为受到自己认知图式的支配，如果取得成功，这种认知图式就会得到强化，这就是同化．同化虽然只是运用已有的认知图式对新问题作出反映，并不能改变个体现有的认知结构，但同化对个体认知的发展是非常重要的．因为：第一，在同化的过程中，个体对获得的外界信息要进行某些调整、转化，使其与个体当前的认知结构相匹配，有利于改善个体对信息的加工能力．第二，同化把外部环境纳入到自己的认知结构中，扩大了对外部世界的认识范围，使个体的思想体系得到发展．为了达此目的，认知心理学指出：在学习过程中，认知任务不是一次性完成的，对同一内容的学习要在不同的时间内多次进行，每一次的情境都是经过改造，具有不同的目的，着眼于不同的侧面，个体通过不同途径、不同方式进入同一学习内容，从而获得对该内容所涵盖知识的全面而深入的理解，并达到熟练的程度．这一原则称为“随即通达教学”．“随即通达教学”所强调的并不是对知识的简单重复，而是使个体通过多角度多侧面的“通达”，同化的内容更全面、更深刻、更熟练．由此，我们推出：一个从初级到高级的同化过程应包括：模仿→扩展→自动化→搜寻同化等几个阶级．

　　1．模仿　学习者在初步习得某种认知图式后，依照示范者的操作，对同样的对象进行相同的演练．如学生在了解了楞次定律的基本涵义后，跟着教师进行临摹操作．模仿的作用：一是教师的示范动作为学生掌握知识提供表象支持；二是学生在亲自操作中体会知识运用的步骤要领．模仿是同化的初级阶段，在教学的初期，如果缺少模仿，就可能导致学生曲解知识，造成认知错误．

　　2．扩展　在学习初期获得的认知，是知识内涵中最基本最核心的内容，为了突出物理本质，它的表征最概括、最简约．但是，具体的认知对象有着各种不同的表现形态，或形异质同，或形似质异，当个体接纳信息进行加工时，为了使其符合当前的认知图式，又可能会出现曲解的情况，因此必须把认知图式进一步展开并加以甄别．展开就是把知识分解为要素和建立要素之间的联系．如：楞次定律可分解为“感应电流的方向”、“引起感应电流的磁场（原磁场）方向”、“感应电流的磁场（新磁场）方向”、“磁通量变化”、“阻碍变化”五个要素，这些要素之间的相互关系：

　　甄别包括对知识中容易曲解之处的诠释，适用范围的界定和相关内容的比较等．如对右手定则中“切割”的正确理解，对B与V斜交时的处理以及右手定则与左手定则、安培定则、楞次定律的比较等．

　　3．自动化　布卢姆曾说自动化是天才的四肢．凯斯把自动化作为认知发展的机制进行研究，凯斯认为：个体在认知操作上的自动化，可以使个体在指向某种特定任务的短时记忆操作更快捷更有效，以节省心理能量用在其他的认知任务中．他将个体的心理区域分成储存空间和操作空间，两者相加构成整个心理加工空间．当个体初学一种新的技能时，必须投入较多的操作能量去练习，其操作空间占整个心理空间的比例相对较大，随着学习进程中认知技能熟练程度的提高，在具体操作时，只需投入较少的心理能量就可以应付，并且这些达到自动化的技能和策略会不断地转入储存空间，作为认知结构的一部分被储存下来，为发展新技能提供更坚实的基础和更广阔的背景，随着操作空间的心理能量向储存空间的不断转化，个体的认知结构越来越巩固，认知策略越来越丰富．见图1．

　　实现认知操作的自动化，必须通过个体的适量练习，为使练习更加有效，一要目标明确，即练习要指向某种特定的学习目标，进行专项训练，如左手定则、右手定则、楞次定律的专题练习．二要形式恰当，不同的练习形式会有不同的练习效果，变式和逆运算是两种比较有效的练习形式．变式就是保持事物的本质属性不变，而改变非本质属性的呈现方式，如左手定则的变式练习：B、I、F的三维立体画法，包括导体在水平面、斜面、悬挂等情形；B、I、F的二维平面画法，包括磁感线和电流的直线表示、点叉表示等．逆运算就是改变运算的方向，进行思维上的“倒推”操作。如用左手定则判断已知安培力方向和磁场方向求电流方向，已知安培力方向和电流方向求磁场方向的范围等问题．变式使认知结构的掌握更加稳定，逆运算使认知策略的运用更加灵活．

　　4．搜寻同化　同化对个体的认知结构不作任何调整和改造，但它并不是一个完全被动的过程，在同化的进程中，个体要进行两次主动的“搜寻”．第一，对外界信息的搜寻．外界提供的信息或明或暗，似多又少，个体对外界信息不仅仅是作感觉登记，还需要主动地搜寻，作出适当的调整和转换，才可能被相应的认知图式所同化．第二，对自身认知图式的搜寻．为了能同化当前所获得的外部信息，个体还必须对自身所具有的各种不同的认知图式进行搜寻，作出选择，使其与获得的信息相匹配．在一个复杂的情景中，这两次搜寻往往交互进行，如果其中之一发生困难或选择有误，就无法实现信息与认知图式的“对接”，同化也就不能发生．这种情况在条件过分隐蔽或过分开放的问题中，显得尤为突出．如下题：把两个完全相同的磁电式电流表A、B，按图2的方式连接起来，在把电流表A的指针向左拨动的过程中，电流表B的指针将向哪边摆动？题目隐含了“电流表A相当于导线作切割磁感线运动，电流表B相当于通电导线受安培力作用”的信息．学生如果不能把这一信息搜寻出来，就不可能用左、右手定则来同化信息，使得解题受困．

　　再如2000年上海高考物理15题，根据宇航员漂浮在太空的一幅照片，提出两个与物理知识有关的问题．这是一个完全开放的问题，照片所能提供的信息与相应的物理知识都需要考生自行挖掘，许多考生对此束手无策而提不出一个物理问题．在物理问题的解决过程中，认知的主要方式是同化．对于隐含条件、干扰条件和开放条件的问题，需要解题者主动去寻找有用信息，以便于被适当的认知图式所同化，使问题顺利解决．这是学生在物理学习中遇到的主要困难之一．认知心理学的研究表明：解决问题能力的提高有赖于包括个体的知识、方法、元认知等多种成分的认知系统的成熟和学习经验的积累，是一个需要个体不断付出努力的长期的发展过程．