طبق دیدگاه شناختی، جوهرهٔ یادگیری - و هوش به‌طور کلی - این توانائی جاندار است که جنبه‌های مختلف جهان را در ذهن خود بازنمائی کند و سپس به‌جای جهان خارج، برروی این بازنمائی‌های ذهنی عملیاتی انجام دهد. در بسیاری از موارد، آنچه به‌طور ذهنی بازنمائی می‌شود، ارتباط بین محرک‌ها یا رویدادها است. این موارد، نمونه‌هائی از شرطی‌شدن کلاسیک و شرطی‌شدن عامل هستند. در موارد دیگر، آنچه بازنمائی می‌شود کمی پیچیده‌تر، مثلاً از نوع نقشه‌ای از محیط یا مفهوم مجردی مانند علت است. در مواردی نیز عملیاتی که روی بازنمائی‌های ذهنی صورت می‌گیرد، پیچیده‌تر از فرآیندهای تداعی هستند. این عملیات ممکن است از نوع کوشش و خطای ذهنی باشند که طی آن جاندار امکانات مختلف را در ذهن خود محک می‌زند، یا شکل راهبردهای چندگامی را داشته باشند که طی آن برخی گام‌ها تنها به این خاطر رورت دارند که گام‌های بعدی را میسر می‌سازند. به‌ویژه به‌نظر می‌رسد مفهوم راهبرد قابل تبیین با این فرض نیست که یادگیری پیچیده متشکل از ارتباط‌های ساده است. در سطور زیر به توضیح پدیده‌هائی از یادگیری می‌پردازیم که در آنها بازنمائی‌ها و عملیات غیرپیوندی (non-associative) تأکید شده است. در بررسی این پدیده‌ها گاه حیوان‌ها بررسی شده‌اند و گاه آدمیانی که تکالیفی شبیه به شرطی‌شدن انجام داده‌اند.
نقشه‌های شناختی (cognitive maps) و مفهوم‌های انتزاعی (abstract concepts)
ادوارد تولمن (Edward Tolman) از نخستین حامیان دیدگاه شناختی در یادگیری است که در پژوهش‌های خود یادگیری موش‌ها را در مازهای پیچیده مورد بررسی قرار داد (تولمن، ۱۹۳۲). به‌نظر تولمن، وقتی موش در ماز پیچیده حرکت می‌کند پاسخی که یاد می‌گیرد سلسله گردش‌های به چپ و راست نیست، بلکه نقشه‌ای شناختی، یعنی بازنمائی ذهنی از خیابان‌بندی ماز به‌دست می‌آورد.
پژوهش‌های جدیدتر شواهدی محکم در حمایت از تشکیل نقشه‌های شناختی در موش‌ها فراهم آورده است. به ماز شکل ماز برای بررسی نقشه‌های شناختی توجه کنید. این ماز از یک سکوی مرکزی و هشت بازوی منشعب از آن تشکیل شده است. در هر کوشش، پژوهشگر مقداری غذا در انتهای هر بازوی ما قرار می‌دهد. آنچه موش باید بی‌آموزد این است که به‌هر بازوی ماز سر بزند (و غذائی در آن به‌دست آورد) بی‌آنکه بیش از یک‌بار وارد هر بازو شود. موش این کار را بسیار خوب یاد می‌گیرد تا جائی‌که پس از ۲۰ بار کوشش، دیگر برای بار دوم به‌هیچ یک از بازوهای ماز وارد نمی‌شود. (حتی وقتی که مایعی مثل ادکلن به ماز پاشیده باشند تا برگهٔ بو حذف شود و موش نتواند تشخیص دهد در کدام بازو هنوز غذا هست.) نکتهٔ بسیار مهم اینکه، موش به‌ندرت راهبردی را که به ذهن انسان می‌رسد به‌کار می‌گیرد: یعنی اینکه نه به‌ترتیبی مشخص، مثلاً در جهت حرکت عقربهٔ ساعت، بلکه بدون نظم به بازوها می‌رود که خود نشانهٔ آن است که صرفاً یک سلسله پاسخ‌های انعطاف‌ناپذیر نیاموخته است. می‌پرسیم پس موش چه آموخته است؟ احتمال دارد در ذهن موش بازنمائی نقشه‌مانندی از ماز به‌وجود آمده که در آن ارتباط فضائی بین بازوهای ماز مشخص است و در هر کوشش، موش از بازوئی که دیدن کرده، یادداشت ذهنی برمی‌دارد (اولتون - Olton در ۱۹۷۹؛ ۱۹۷۸).
با وجود غذا در انتهای یکایک بازوهای ماز، مشکل موش این است که بدون ورود مجدد به‌هیچ‌یک از بازوها تمام غذاها را بیابد. نقشه‌ای که اینجا نشان داده شده حاکی از یادگیری بی‌نقص است. این موش فقط یک بار به‌هر بازوی ماز وارد شد و هرچه غذا در آنجا یافت خورد، و حتی یک‌بار هم به بازوی خالی از غذا نرفت.
پژوهش‌های جدیدتر که در آنها به‌جای موش صحرائی، نخستین‌ها مطالعه شده‌اند، شواهد محکم‌تری در تأیید وجود بازنمائی‌های ذهنی پیجیده به‌دست می‌دهند. در این میان، به‌ویژه بررسی‌هائی شگفت‌آور هستند که نشان می‌دهند شمپانزه‌ها می‌توانند برخی مفاهیم انتزاعی را فرا گیرند که دیرزمانی منحصر به آدمیان شناخته می‌شد. در یکی از این آزمایش‌ها، شمپانزه‌ها یاد می‌گیرند از ژتون‌های پلاستیکی که شکل، اندازه، و رنگ متفاوت دارند، به‌عنوان واژه استفاده کنند. برای مثال، بی‌آنکه هیچ‌گونه شباهت فیزیکی بین ژتون و شیء وجود داشته باشد، می‌توانند بی‌آموزند که ژتونی به‌معنی سیب است و ژتونی دیگر به‌معنی کاغذ . این واقعیت که شمپانزه‌ها می‌توانند این دلالت‌های معنائی را یاد بگیرند حاکی است که مفاهیم عینی مثل سیب و کاغذ را درک می‌کنند. مهیج‌تر از آن اینکه، شمپانزه‌ها مفاهیم انتزاعی مانند یکسان، متفاوت، و علت را هم می‌فهمند. مثلاً شمپانزه‌ها می‌توانند یاد بگیرند که هرگاه دو ژتون سیب یا دو ژتون پرتقال به آنها نشان داده شود از ژتونی به‌معنی یکسان استفاده کنند، و وقتی یک ژتون سیب با دو ژتون پرتقال به آنها نشان داده شود ژتونی به‌معنی متفاوت انتخاب کنند. علاوه بر این، به‌نظر می‌رسد شمپانزه‌ها رابطهٔ علی را هم درک کنند. هرگاه مقداری کاغذ بریده شده و یک قیچی به آنها نشان داده شود، ژتون علت را برمی‌گزینند، ولی وقتی کاغذ دست‌نخورده و قیچی به آنها نشان داده شود از ژتون علت استفاده نمی‌کنند (پریمک - Premack در ۱۹۸۵a، پریمک و پریمک، ۱۹۸۳).