瑞士認知心理學家皮亞傑(J. Piaget )提出認知發展階段論,認為人的認知發展有四階段:感覺動作期(Sensorimotor Stage)、前運思期(Pre-operational Stage)、具體運思期(Concrete Operational Stage )、形式運思期(Formal Operational Stage)。小學生的成長年齡,其認知層次在具體運思階段,必須藉由具體事物的操作體驗,才能認識自然事物與現象,瞭解自然事物與現象,而獲取有關自然事物與現象之概念。到了中學生年齡階段,其認知發展為形式運思期,學生才能藉由抽象的思考,經由瞭解與認識自然事物及現象,發展形成更抽象的概念。
人類對自然界的認知所得的概念知識,在知識高度上從具體概念提昇到抽象概念,在知識廣度上也由簡單的概念擴展到複雜的概念,在知識深度上則從粗糙淺顯概念修練到精緻深澳概念。學問的範圍層次,就如上所述有關概念知識的抽象度、複雜度、與深澳精緻度。人類在認知與學習的歷程中,不只越學越抽象、而且越學越複雜,進而越學越精緻深澳。舉例而言,在科學概念中有關自然界物質質量的概念,小學階段先認識具體物質有其質量,中學階段再認知自然界物質變化前後的質量守恆(Conservation of Mass),然後再提昇至更抽象的質量與能量守恆(Conservation of Mass & Energy )的關係。
美國物理學家愛因斯坦(Albert Einstein )提出相對論,進一步以數學方程式說明:能量(Energy ,簡稱E)等於質量(Mass,簡稱M )乘以光速(Constant ,簡稱C)的平方。科學是一套有組織、有系統的知識體,若以3D立體結構觀之,其長度即複雜度,寬度即深澳精緻度,高度即抽象度。人在認知學習的過程中,從小學、中學、大學、進而進入研究所深造研究,其學習所得的知識體系,從簡單到複雜,從具體到抽象,從粗糙淺顯到精緻深澳,依此而言,正所謂: 學海無涯,學無止境。