تبدأ المعرفة العلمية لدى الطفل من ملامسة الأشياء وتجربتها، تماماً كما يتعرف المحرك على الوقود عبر الاحتراق المباشر لا عبر قراءة الكتالوج؛ وهذا ما يطرحه نموذج "بايبى" البنائي كآلية لتطوير المفاهيم العلمية في رياض الأطفال. يُعرف المفهوم العلمي بأنه تجريد ذهني يختصر تعقيد البيئة، فبدلاً من أن يحفظ الطفل خصائص كل شجرة على حدة، يمنحه المفهوم "وحدة تخزين" ذهنية تجمع كل النباتات ذات الجذع الخشبي تحت مسمى واحد، مما يوفر 70% من الجهد الذهني الضائع في معالجة البيانات المنفردة. تعتمد الدراسة التي قدمتها الدكتورة أسماء حسني التنجي على تحويل العلوم من نصوص جافة إلى "مراكز استكشاف" داخل الروضة، حيث يتحول العلم من سرد للحقائق إلى عمليات حيوية تشمل الملاحظة والتصنيف والقياس. إن العلم في أبسط صوره ليس إلا محاولة لفك شفرة الطبيعة، وبناء المفاهيم هو أول درجات هذا السلم التعميمي الذي يبدأ بالحقيقة، ثم القاعدة، وصولاً إلى القانون والنظرية التي تفسر ظواهر الكون.

تتحرك البنائية المعرفية، وبخاصة عند "بياجيه"، من فرضية أن الطفل لا يستقبل المعلومة كوعاء فارغ، بل يبنيها كمهندس معماري يضع طوبة فوق أخرى بناءً على خبراته السابقة. نموذج "بايبى" يترجم هذه الفلسفة إلى مراحل إجرائية تبدأ بإثارة فضول الطفل، ثم دفعه للاستكشاف، ثم التفسير، وصولاً إلى التوسع في تطبيق المفهوم. تشير الإحصاءات المرتبطة بتطبيق البرنامج إلى أن المفاهيم العلمية تدرجت من البسيط إلى المعقد لضمان عدم حدوث ارتباك في التوصيلات الذهنية للمتعلم الصغير. يقلل هذا التصنيف من حدة التعقيد البيئي، إذ يعمل المفهوم كمرشح (فلتر) يسمح بربط الأحداث الجديدة بما هو مخزن مسبقاً، مما يرفع من قدرة الطفل على حل المشكلات بنسبة تزداد طردياً مع دقة المفاهيم المكتسبة. المعرفة العلمية هنا ليست غاية في حد ذاتها، بل هي وسيلة لتدريب العقل على التفكير المنطقي، فالفصل بين مهارة التفكير واكتساب المفهوم يشبه محاولة فصل التيار الكهربائي عن الضوء المنبعث من المصباح.

تتحدد قوة الميول العلمية لدى الأطفال من خلال توفير بيئة غنية بالمثيرات، حيث تلعب معلمة الروضة دور الميسر لا الملقن، وهي التي تكسر حاجز الخوف من المادة العلمية عبر "العلوم المبسطة". إن استخدام الوسائل البصرية والأدوات اليدوية في مركز العلوم يحول المفهوم المجرد، مثل "التبخر" أو "الجاذبية"، إلى تجربة ملموسة يمكن قياسها وملاحظتها. تؤكد الدراسة عبر إجراءاتها التجريبية أن 80% من نجاح البرنامج يعتمد على قدرة المعلمة على صياغة أنشطة مبتكرة تحفز التحدث والتعبير العلمي لدى الطفل. تم تقييم هذا الأثر عبر اختبارات تحصيلية ومقاييس للميول العلمية تضمنت ثماني مفردات أساسية تقيس مدى استيعاب الطفل وتطبيقه للمفاهيم في مواقف حياتية حقيقية. إن الانتقال من المركزية التعليمية إلى بناء المعرفة الذاتية يضمن بقاء أثر التعلم، لأن الطفل الذي يكتشف المبدأ بنفسه يمتلكه للأبد، بخلاف من يتلقاه كمعلومة باردة.

يركز الدليل الإجرائي الملحق بالدراسة على تحويل نموذج "بايبى" إلى واقع ملموس داخل الفصول، من خلال توزيع زمني دقيق لموضوعات البرنامج العلمي. لا يقتصر الأمر على الجانب المعرفي، بل يمتد ليشمل تعديل السلوك، فالمفاهيم الإيجابية تقود إلى سلوك متوافق مع البيئة، بينما تؤدي المفاهيم المشوهة إلى أحكام خاطئة وتصرفات غير منطقية. تتجلى أهمية المعرفة العلمية في كونها أساس بناء الشخصية الناقدة التي ترفض التسليم بالظواهر دون فهم أسبابها. إن النتائج التي ناقشتها الدراسة تثبت أن استخدام النماذج البنائية يقلل من الحاجة إلى إعادة التعلم، لأن الربط بين المجموعات والأحداث يصبح تلقائياً في عقل الطفل. وفي هذا السياق، تبرز مهارات عمليات العلم كأدوات لا غنى عنها، حيث يصبح التصنيف والمقارنة والتجريب هي اللغة اليومية التي يتحدث بها الطفل داخل الروضة، مما يحول العلم من مادة دراسية ثقيلة إلى مغامرة ذهنية مستمرة.