认知主义学习理论认为学习的实质是外界刺激和内部心理共同作用的结果，其与行为主义学习理论的最大区别在于肯定了学生内部条件对学习效果产生的影响，注重学生的内部条件，认为学习过程是学生积极主动进行复杂信息加工活动的过程。
皮亚杰非常重视幼儿的学前教育和观察能力的培养，在教学方法上，皮亚杰主张采用活动方法，活动是可以真正释放儿童内心世界的一种切实有效的方法，幼儿教学中的游戏教学是常用的一种活动方法。对于课程和教材问题，皮亚杰主张不同阶段的学生应对应不同的教材，但不同教材之间还应有相关联系。布鲁纳提倡认知发现的学习理论，甚至认为在学生的不同阶段都可以教给他同样的知识，他主导的教学观点便是“发现学习”，认为教育不仅是“学会什么”，更重要的是“学会如何学习”。探究性学习过程便是发现学习最好的例证：根據现象提出问题，再对问题产生兴趣，经过思考提出假设，查阅资料得出结论，最后分析、验证结论。发现教学极其关注学生的主观能动性，但其更适合自然学科，而不太适合人文学科，同样，发现教学对学生已有的经验知识提出要求，这便会使发现教学的应用受限。
奥苏贝尔提倡有意义的学习理论，这里的有意义学习其实质也属于发现学习，认为学生将现阶段的教学内容与自己之前的认知结构联系起来时，有意义学习便发生了。正如当代教科书的编写，学生会发现教材内容减少了很多，评价内容却没有相应地减少，中间的差距便是发现学习的施展空间，教师应给予学生发现的机会，而非“保姆教育”。加涅主要提出的是信息加工理论，他将学生的认知过程用计算机进行功能模拟，采用信息加工的观点看待学生的认知结构。信息加工的具体过程包括主动接受信息、执行控制和信息加工。执行控制是一种认知策略，即决定哪些信息可以从感觉登记进入短时记忆以及如何对获取的信息进行编码等。加涅提出了九段教学步骤，以引起学生兴趣、注意，告知学生学习目标，刺激回忆之前学过的内容并呈现刺激材料，类似于现代教学中的温故知新法，为学生提供学习指导，引出学生的学习行为，提供行为正确性的反馈，及时评价行为。认知学习理论符合以学生为主体、教师为主导的教学理念。
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