桑代克認為學習過程的實質是刺激和反應之間建立起聯結的過程，聯結是通過盲目嘗試，逐步減少錯誤(試誤)而形成的，因此他把自己的理論稱為聯結說或試誤說。
桑代克通過他的餓貓開籠取食實驗，將一只餓了許久的貓被關在籠子里，籠門緊閉，籠外放著一條新鮮美味的魚，籠子內有個開門的機關，碰到這個機關，籠門便會打開。開始時餓貓通過在里面亂撞，偶然間碰到了機關便打開籠子吃到了魚。經過多次嘗試錯誤，貓打開籠子的時間越來越短，學會了碰機關打開籠子的行為。在這個實驗的基礎上，桑代克用曲線圖來表示學習的過程，即隨著嘗試次數的增加，做出動作所用的時間逐漸減少，這叫做學習曲線。
除此之外最常考的就是桑代克在實驗基礎上提出的三個基本規律，準備律、效果律和練習律。
準備律指進入某種學習活動之前，如果學習者做好了相應學習活動相關的預備(包括生理和心理)，學習者就能比較自如地掌握學習的內容。比如，考試不可以搞突襲應該提前告訴學生做好考試準備，這樣易于激發學生的學習動機，幫助獲得準備狀態。
練習律指對于學習者已經形成的某種聯結，在實踐中正確的重復這種反應會有效地增強這種聯結。比如，在學習完一個公式之后，做跟著大量的練習題，學生就能熟練掌握。這啟示教師要要求學生進行大量的重復性練習和操作。
效果律是指學習者在學習過程中所得到的各種或正或負的反饋意見會加強或削弱學習者在頭腦當中已經形成的某種聯結。比如，餓貓開籠取得的是食物，是正性反饋，這就會增加餓貓開籠的行為，如果餓貓開籠得到的是挨打，那么它以后開籠的行為便會減少。所以，效果律會直接影響行為在未來出現的概率，啟示教師對希望保留的行為應給予獎勵以維持聯結。
桑代克的理論也存在著將人類學習簡單化、機械化，忽視人的主觀能動性等局限性，因此我們既要看到他的積極一面，也要看到不足的一面。
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