俄國生理學家伊凡.巴浦洛夫觀察到狗的唾液分泌是對食物的壹種反應。他又發現如果隨同食物反復給狗壹個響鈴的刺激，只有鈴響沒有食物也會引起狗分泌唾液，這就是條件反射。
（1）鈴聲的誘惑
習得、強化和泛化
狗在進食時由於自然的生理反應會分泌唾液，是非條件反射，食物是無條件刺激，狗的反應是無條件反射；狗聽到鈴聲不會引起唾液分泌，鈴聲與唾液分泌無關，稱為無條件刺激；如在每次給狗進食之前先聽鈴聲，反復多次後，鈴聲壹現，狗就會分泌唾液，此時鈴聲已成為進食的信號，即條件刺激；當鈴聲單獨出現引起唾液分泌時，條件反射就習得了。無關刺激與無條件刺激在時間上的結合稱為強化，增加強化的次數可以對條件反射進行鞏固。條件刺激並不限於聽覺刺激。壹切來自體內外的有效刺激只要跟無條件刺激的時間上結合，就可以成為條件刺激，形成條件反射。當壹種條件反射鞏固後，再用另壹個新刺激與條件反射結合，還可以形成第二級條件反射或第三級條件反射。在條件反射建立後，與條件刺激相似的也具有壹定程度的條件刺激的效應，這是條件反射泛化。
消退與分化
如果條件反射沒有得到強化，就會出現條件反射的抑制，主要有消退抑制和分化。如果多次只進行條件刺激而不用無條件刺激給予強化，那麽條件反射的反應強度將逐漸減弱，直至消失，即條件反射的消退。如狗只對經常受到強化的刺激產生食物分泌條件反射，而對其他近似的刺激產生抑制效應，這是條件反射的分化。
巴浦洛夫認為，消退的原因是原先在皮質中可以產生興奮過程的條件刺激變成了引起抑制的刺激。這種抑制成為消退抑制，使大腦皮質產生主動的抑制過程。如果將已消退的條件反射放置壹個時期不做實驗，它可以自然恢復；同樣，如果重新強化條件刺激，條件反射也會恢復，因此，條件反射的消退不是原先已有的暫時聯系的消失，而是暫時聯系的抑制。壹般來說，消退速度與條件反射的穩固程度成正比。
（2）在“斯金納箱”裏學習成癮
斯金納是美國著名的教育心理學家，他通過動物實驗建立了操作行為主義的學習理論，曾給20世紀50年代的美國和世界的中小學教育帶來廣泛影響。斯金納的理論發現是從動物學習的實驗開始的，他設計了壹只被稱為“斯金納箱”的實驗裝置。
“斯金納箱”
“斯金納箱”是壹個四周有隔音板裏面有自動記錄裝置的金屬箱。箱子裏有壹只饑餓的老鼠和壹個按鈕。箱內的老鼠在熟悉這個新的環境後，總會無意地觸到這個按鈕，每當它觸到這個小按鈕時，壹小顆食物就會落入箱中。反復幾次之後，它就把按壓按鈕與得到食物聯系了起來。為了解決饑餓的問題，它會“有意識”地去按壓按鈕，這就是壹種“學習”行為。
斯金納又發現，如果被實驗的老鼠在經過幾次壓按鈕得不到食物後，那麽它就會停止；但是，如果按壓按鈕後每隔壹次或不定時地掉進壹粒食物的話，它會幹得比先前更起勁。於是，斯金納在老鼠對按鈕與食物建立聯系後，又增加了壹個條件刺激物：箱內的壹盞小燈。將燈打開時，壓按鈕，老鼠可以得到食物；在黑暗的環境中，老鼠無論怎樣壓按鈕也得不到食物。於是，老鼠很快學會了只在燈亮的時候才去壓按鈕。
操作條件作用理論
斯金納所設計的實驗，測得的這種“學習”行為被稱之為“操作條件反射”。強化物是指反應發生概率增加或維持某種反應水平的某種刺激。在實驗過程中，食物和小燈是斯金納用來強化老鼠行為的強化物。斯金納區別了強化物的兩種類型：正強化物和負強化物。前者是當環境中增加某種刺激，由機體反應概率增加；後者是當某種刺激在有機體環境中消失時，反應概率降低。斯金納還區分了強化的兩個來源：壹級強化物和二級強化物。前者是所有在沒有任何學習發生情況下也起強化作用的刺激，如食物和水等滿足生理基本需要的東西；後者則包括那些在開始時不起強化作用的刺激，如權力、財富、社會地位等。
（3）開啟“桑代克燈籠”
美國心理學家桑代克通過運用實驗法對動物心理的研究，創立了學習心理聯接主義學說。在“餓貓逃出迷籠”的實驗中，桑代克沒有像以往那樣通過引導來訓練動物完成某些動作，而是讓動物自己學會了開籠的動作。
開啟迷籠
桑代克設計了壹個籠子，後來被稱為“桑代克迷籠”。他把壹只饑餓的貓關進籠子裏，在籠外面放了食物。打開迷籠需要按壓壹塊帶有鉸鏈的臺板，這樣兩個門閂就會被提起，橫在門口的板條轉為垂直的位置。剛放入籠中的餓貓總是表現出本能反應，采取抓、咬、鉆、擠等各種方式試圖逃出籠子。通過這些連續不斷的努力和嘗試，它可能會在無意中碰開門閂或踩到臺板以及橫條打開了門，吃到了魚。這種情況多次出現後，餓貓無效的動作逐漸減少，並學會了壹進迷籠就立刻打開門的方法。這種通過不斷的嘗試和排除錯誤並最終學會某種動作的過程被桑代克稱為嘗試錯誤學習。
“嘗試-錯誤”理論
桑代克認為，動物在每次嘗試之後都會建立起壹種刺激-反應型聯系，其中會帶來成功的反應被保留，而那些無效的反應則被排除，這就是學習的實質。通過對動物心理的試驗和研究，桑代克提出了關於人類學系的三條規律。
1）準備律：在學習開始前，學習者需要預備定勢，既增強學習的動機。如果學習者按照準備好的步驟去做，就會在學習過程中產生滿足感；如果學習者有充分準備卻沒有按準備去做，則會產生煩惱感；如果學習者沒有準備而被強制去從事某種活動，則會產生厭惡感。
2）練習律：如果可以獲得獎勵的刺激，那麽學習者將不斷的重復學會的反應，以增強刺激與反應之間的聯結。
3）效果律：任何導致滿足感的行為都將被加強，而帶來厭惡感的行為則會被削弱或拋棄。學習者在同樣的情境中作出不同的反應後，那些獲得滿足感的反應或緊跟著滿足感的反應，就會在其它條件相同的情況下，更加牢固地與這種情景產生聯結。
（4）猩猩的頓悟
人們在學習的過程中遭遇挫折時，頓悟會經常造訪，它在思維的陰影裏投下壹道“靈感”的光芒，帶來人們苦縈的答案。不僅人會頓悟，心理學家苛勒發現非洲沿海小島上的黑猩猩也會頓悟。
取香蕉的難題
德國心理學家苛勒曾在1913年至1917年，應“普魯士科學院”的邀請，到非洲沿海的西班牙屬地特納利夫島研究猩猩的行為。1925年，他出版了《猩猩的智慧》壹書，其中“取香蕉”的實驗非常有名。
取香蕉的實驗在壹間房子裏進行。房頂上懸掛著壹串香蕉，猩猩可以看到卻夠不著，地上放著幾只箱子。苛勒觀察到:起初，猩猩試圖跳起來抓香蕉，但它夠不到，於是它不再跳了，而是在房間裏走來走去，仿佛在觀察房間裏的東西。又過了壹段時間，，猩猩突然走到箱子前，壹動不動，又過了壹會，它把箱子挪到香蕉下面，站到箱子上抓香蕉。當壹只箱子不夠高時，猩猩還會把兩個或更多的箱子疊起來。
頓悟學習
克勒得出的結論是，猩猩不是通過嘗試-錯誤的方法來學會取香蕉，而是突然學會的。用“知覺重組”的理論可以解釋這種學習行為：猩猩突然發現了香蕉和箱子之間的關系，於是在它的知識結構中將已有的知識經驗進行了重新組合，從而發現解決問題的新方法。這就是頓悟學習。
頓悟出現的原因尚待研究，已有的看法是：首先，頓悟依賴於情景，只有當答案與當前情景之間的關系容易覺察時，頓悟才有出現的可能，例如，在取香蕉的實驗中，只有在箱子裏香蕉很近的情形下，猩猩才會把取香蕉與箱子二者聯系起來考慮；其次，頓悟產生之後，可以重復出現，如猩猩在學會疊壹個箱子後會想到疊更多的箱子來取香蕉的方法。所以，苛勒認為猩猩的學習行為不是刺激和反應之間建立壹個特定的聯系，而是在某種手段和特定目的之間形成了壹種認知關系。