Согласно теории Пиаже, возраст между 5-7 годами знаменует собой переход от дооперационального мышления к мышлению на уровне конкретных операций. Мышление становится менее интуитивным и эгоцентричным, более обратимым, гибкими сложным, постепенно превращаясь в логическое. Ребенок оказывается в состоянии устанавливать причинно-следственные связи, а также с помощью логических рассуждений согласовывать изменения, происходящие с объектами.

Л.С.Выготский определил два уровня когнитивного развития. Первый уровень- это уровень актуального развития ребенка, определяемый его способностью самостоятельно решать задачи. Второй уровень- это уровень потенциального развития, определяемый характером задач, которые ребенок мог бы решить под руководством взрослых или в сотрудничестве с более компетентными сверстниками. Расстояние между двумя этими уровнями Выготский назвал зоной ближайшего развития. [10с.81-82.] Выготский призвал педагогов, ориентироваться при построении учебного процесса на ближайшую перспективу в развитии своих учащихся. Необходимо давать им учебный материал чуть более сложный, чем они в состоянии усвоить самостоятельно; предлагать задачи, которые сегодня школьники могут решить только с помощью учителя и т.д. Только так, по мнению Выготского, обучение может вести за собой развитие.

Идеи Л.С. Выготского о функции обучения в развитии ребенка получили свое продолжение в работах А. Н. Леонтьева, С.Л. Рубинштейна, А.В. Запорожца и других отечественных психологов, обосновавших деятельностный подход к обучению. В соответствии с данным подходом учебная деятельность, представляющая собой систему взаимосвязанных учебных действий, является формой психического развития ребенка, формой реализации его способностей [15 c.304]. Идеи Л.С. Выготского, А.Н. Леонтьева, С.Л. Рубинштейна получили дальнейшее развитие в работах Д.Б. Эльконина, В.В.Давыдова, Л.В. Занкова и др. В 60-е годы ими были разработаны концепции развивающего обучения, на основе которых проводились экспериментальные исследования в школе. Многие идеи Л.С. Выготского и его последователей использовали в своей работе педагоги-новаторы (например, С.Н. Лысенкова, В.Ф. Шаталов и др.). в 60- х гг. 20 в. в школьном курсе биологии экология была выделена как раздел, а позднее, в 90- е гг., экология введена как отдельная школьная дисциплина.

Построение учебных предметов в классах, работающих по системе Давыдова – Эльконина, осуществляется на основе следующих положений [6 c.165]:

1. Усвоение знаний, носящих общий и абстрактный характер, предшествует знакомству учащихся с более частными и конкретными знаниями.

2. Знания усваиваются учащимися в процессе анализа их происхождения.

3. Учащиеся должны, прежде всего, обнаружить в учебном материале существенное, всеобщее отношение, определяющее содержание и структуру объекта этих знаний.

4. Это отношение учащиеся воспроизводят в особых предметах, графических или буквенных моделях, позволяющих изучать его свойства в чистом виде.

5. Учащиеся конкретизируют всеобщее отношение объекта в системе частных знаний о нем, обеспечивая мысленные переходы от всеобщего к частному и обратно.

6. Учащиеся должны уметь переходить от выполнения действий в умственном плане к выполнению их во внешнем плане и обратно.

Пиаже создал не просто теорию когнитивного развития, но и философию учения, в которой ребенок рассматривается как активный ученик, создающий свои собственные теории об устройстве мира и пересматривающий их по мере того, как новая информация входит в противоречие со сложившимися представлениями. Интерес детей к учению зависит от тех наград, которыми те поощряют себя, разбираясь в изучаемом материале. (Хьелл Л., Зиглер Д. Теория личности.- СПб,1997г.) дети приобретают уверенность в своих силах и способностях, справляясь с очередной задачей или открывая для себя новую закономерность.

3) Современный этап. За последнее время на основе психологических исследований проблемной ситуации и решения задач разрабатываются методы проблемного обучения школьников. Не смотря на то, что экология как самостоятельная дисциплина существует не так давно, существует большое количество методов и приемов, реализующих принцип проблемности и психолого- методические рекомендации по проведению уроков экологии с элементами проблемного обучения.

Элементы проблемного обучения в экологии направлены на то, чтобы поставить учащегося в положение первооткрывателя, исследователя некоторых посильных для него проблем. Хотя мышление и не сводится к решению задач (проблем), лучше всего формировать его именно в ходе решения задач, когда ученик наталкивается на посильные для него проблемы и вопросы и формулирует их. Например, ученик решает серию задач и в результате сам открывает новую для себя (конечно, не для человечества) теорему, лежащую в основе решения всех этих задач. Психологическая наука приходит к выводу, что не нужно устранять всех трудностей с пути ученика. Лишь в ходе их преодоления он сможет сформировать свои умственные способности.[2] По мнению некоторых исследователей (Н.А. Менчинской, Т.В. Кудрявцева), в последние десятилетия наблюдается известная экспансия идей психологии мышления в область психологии обучения.

В психологи нашел обоснование тот факт, что метод изучения мышления в экспериментальной ситуации может при соответствующей обработке превратиться в педагогический метод воспитания мышления. [28 с.141]

В современном быстро меняющимся мире информации хватает с избытком. Человек должен ее усвоить, но ему не хватает одного - времени, чтобы это сделать. Когда знания устаревают буквально за одни сутки, люди должны всю жизнь оставаться учениками, способными усваивать и правильно организовывать огромное количество поступающей информации. Поэтому с точки зрения проблемного обучения следует фокусировать внимание учащихся не на усвоение отдельных фактов и принципов, а помочь людям научиться самостоятельно производить отбор информации и критически ее осмысливать.

Форма проблемности является типичной формой содержательно-диалектического движения мысли. Превращаясь в «готовое», всякое экологическое знание не получает окончательно завершенной формы и не утрачивает свое исторически творческое происхождение и природы. Этому знанию свойственна двойная проблемность. В ходе усвоения человек должен, во-первых, увидеть, принять и разрешить объективную проблему, продуктом решения которой и является это знание, во-вторых – реконструировать отложившуюся в нем логику породившей его человеческой мысли. Благодаря этому «готовое» знание воспринимается как закономерный продукт исторического творчества людей как явление культуры; процесс усвоения знания наполняется гуманистическим смыслом. Для человеческого мышления возникновение противоречия - его пусковой пункт, исходная точка. Само размышление направлено на совмещение, сопряжение, отождествление полюсов- противоположностей диалектического противоречия, благодаря чему и происходит разрешение последней. [5]

Наличие противоречия в составе объекта приводит к проблематизации этого объекта в человеческом сознании, ввергает его в состояние неопределенности, толкает его на активный поиск способа разрешения возникшей проблемы, которым он не располагает.