이러한 학습이 이뤄지는 요인이 무엇인지를 설명해 주는 것을 학습이론이라 이른다. 학습이론에는 크게 고전적 조건형성 이론, 조작적 조건형성 이론, 인지적 학습이론 등으로 분류할 수 있다. 고전적 조건형성 이론은 어떤 자극에 대한 반응이 다른 자극으로도 동일한 반응이 일어날 수 있다는 것을 설명한다. 조작적 조건형성 이론은 어떤 행동이 지속되거나 중단되는 것은 행동에 보상이 있느냐 없느냐에 달려있다는 이론이다.
그러나 인지적 학습이론은 두 이론을 비판·발전시켜 학습은 자극-반응의 관계가 아니라 개인의 인지와 성격에 관련된 과정으로 본다. 그것은 인간을 능동적 학습자로 인식하고 학습을 지식의 구성과정으로 봐 정보를 선택·조직해 지식을 구성하는 정신구조와 과정에 관심을 둔다. 따라서 학습자는 자신에게 의미 있는 지식으로 구성한다.
인지적 학습이론은 작업기억을 장기기억으로 전환시키는 작업에 많은 비중을 두고 있다. 작업기억은 단기기억 과정으로 정보를 능동적으로 처리하나 단어나 소리, 시각정보, 공간정보를 일시적으로 저장한다는 한계를 지닌다. 그것은 청킹(의미덩이 만들기), 자동화 등의 장기기억에 저장시키는 것으로 극복될 수 있다.
장기기억은 영구적인 정보보관소로 그 용량은 무한정적이며 영속적이다. 장기기억 속에 저장된 지식은 도식들로 조직되며 이들은 서로 연관을 맺으면서 체계적인 네트워크를 형성한다. 이러한 장기기억 속의 정보를 탐색해 작동기억 속으로 가져오는 인출을 원활하게 위해서는 사전지식과의 복잡한 연계를 구축해야할 필요가 있다.
장기기억 속의 사전지식과 새로운 지식을 연결하거나 연합할수록 인출이 쉽게 발생한다. 그리고 이해한 정보나 기술을 지속적으로 학습해 자동화 수준에 이르게 해 빠르게 인출할 수 있도록 하는 완전학습이 필요하다.
끝으로 반복적 연습이나 기억술을 활용할 때 장기기억에서 정보를 인출하는 과정이 용이해진다.
학교현장에서 이러한 학습이론을 교수-학습 전략으로 활성화시킬 수 있다.
첫째, 학생들이 수업에 주의를 기울이게 만들어 중요한 내용과 중요하지 않은 내용을 구분하고 가장 중요한 정보에 집중하도록 한다. 둘째, 학생들이 새로운 정보와 이미 알고 있는 내용을 연결시킬 수 있도록 도와준다. 셋째, 정보를 반복해 주고 복습 시켜주며 자료를 분명하게 조직적으로 제시한다.
넷째, 암기보다는 의미를 이해하도록 강조해 새로운 단어를 가르칠 때 학생들이 그것을 이미 알고 있는 관련단어와 연합하도록 도와준다.결국 학습이론은 교수-학습에 대한 효율성을 토대로 학생들의 학습 부담을 최소화하는데 그 목적이 있다. 때문에 학생 중심의 교육이 이뤄져야 최대의 효과를 얻을 수 있는 셈이다. 학생들이 긍정적 자아 개념을 갖고 신념, 태도, 가치를 분명히 의식해 행동하도록 도와주는 촉진자로서 교사 역할이 절실하다.