桑代克首先用实验法来研究动物的学习心理。他创造了迷路圈、迷箱和迷笼等实验工具，试验鱼、鸡、猫、狗等动物的学习。根据这些实验，桑代克认为，动物的学习并不具有推理演绎的思维，并不具有任何观念的作用。动物的学习方式是试误式的，即动物是通过反复尝试错误而获得经验的。这种学习的实质就是在刺激和反应之间形成联结，即“感应结”。因此学习即联结的形成与巩固。
桑代克
桑代克把从动物的实验研究中所揭示的种种规律应用于人类的学习，认为人的学习可塑性要比动物大得多，行为也更复杂，但也是基于本能，以刺激反应的联结为准则的。因此，桑代克把人类的学习方式分为四类：(1)普通动物式的形成联结，例如10个月的婴儿学习打鼓；(2)形成含有观念的联结，例如2岁儿童学习听到母亲一词就想到母亲，或者想到糖时就说出糖这个词；(3)分析或抽象，例如一个学音乐的人学习对一个声音的倍音发生反应；(4)选择性的思维或推理，例如儿童应用有关造句法的各种规律和词根的意义来学习一句拉丁文的含义。
学习律
在实验的基础上，桑代克提出了三条学习定律：
（1）准备律(Law of
Readiness)。这个定律包括三个组成部分：①当一个传导单位准备好传导时，传导而不受任何干扰，就会引起满意之感；②当一个传导单位准备好传导时，不得传导就会引起烦恼之感；③当一个传导单位未准备传导时，强行传导就会引起烦恼之感。
准备律是反应者的一种内部心理状态。一切反应是由个人的内部状况和外部情境所共同决定的。因此学习不是消极地接受知识，而是一种活动。学习者必须要有某种需要，体现为兴趣和欲望。此外良好的心理准备还应包括对该情境起反应所必不可少的素养和能力准备。
（2）练习律(Law of
Exercise)。这个定律分为两个次律：①应用律——一个已形成的可变联结，若加以应用，就会变强；②失用律——一个已形成的可变联结，若久不应用，就会变弱。
练习律的实质就是强化刺激与反应的感应结。反应在情境中用得越多，它与这个情境发生的联结越牢固。反之，长期不用这个反应，这种联结就趋于减弱。后来，桑代克修改了这条定律，指出单纯的重复练习，不如对这个反应的结果给以奖赏取得的效果更大些。
（3）效果律(Law of
Effect)。这个定律强调个体对反应结果的感受将决定个体学习的效果。即如果个体对某种情境所起的反应形成可变联结之后伴随着一种满足的状况，这种联结就会增强；反之，如果伴随的是一种使人感到厌烦的状况，这种联结就会减弱。桑代克在20世纪30年代进一步考察了这条定律，发现，感到满足比感到厌烦能产生更强的学习动机，因此他修正了效果律，更强调奖赏，而不大强调惩罚。
总之，桑代克强调刺激与反应形成的一切联结都以应用和满足而增强，以失用和烦恼而减弱。因此教育必须遵循这两条主要的学习定律。教师应当了解有效的学习必须建立在儿童对学习有强烈的兴趣和喜悦上。有鉴于此，教师应当先将作业中的乐趣讲给学生听，或以自己的热情激起儿童的准备；要仔细地规定和严格地控制反应的顺序，通过不断的练习，最终形成所需的习惯；要注意学生在练习过程中是否疲劳和厌倦；要注意学习内容的难易程度，不可使学生感到十分困难，因而导致气馁。
“共同要素说”
传统教育中的形式训练或“心智训练”说认为，注意力、记忆力、推理力是每个人最基本的心智官能，具有较好的某种官能在所有的情境中都能表现良好的功能。因此强调用严密组织、艰深难懂的古典学科训练学生的心智官能，以促进学生心智能力的整体发展，却忽视了实用知识和技能的学习和训练。桑代克反对这种普遍的形式迁移，主张共同 的要素迁移。他指出，学习迁移的发生决不是因为任何古典学科训练的结果，因为在一种情境中所成立的反应不能迁移到其他一切的情境中去。只有当两种机能有了相同的因素时，这一机能的变化才使另一机能也有变化。第二机能的变化在分量上等于与它的第一种机能所共有的元素的变化。比如掌握了加法可以增进乘法的演算，因为加法和乘法的部分元素是相同的。从学习迁移的“共同要素说”出发，桑代克反对形式学科，主张接近生活实际的实用学科。
