桑代克认为学习过程的实质是刺激和反应之间建立起联结的过程，联结是通过盲目尝试，逐步减少错误(试误)而形成的，因此他把自己的理论称为联结说或试误说。
桑代克通过他的饿猫开笼取食实验，将一只饿了许久的猫被关在笼子里，笼门紧闭，笼外放着一条新鲜美味的鱼，笼子内有个开门的机关，碰到这个机关，笼门便会打开。开始时饿猫通过在里面乱撞，偶然间碰到了机关便打开笼子吃到了鱼。经过多次尝试错误，猫打开笼子的时间越来越短，学会了碰机关打开笼子的行为。在这个实验的基础上，桑代克用曲线图来表示学习的过程，即随着尝试次数的增加，做出动作所用的时间逐渐減少，这叫做学习曲线。
除此之外最常考的就是桑代克在实验基础上提出的三个基本规律，准备律、效果律和练习律。
准备律指进入某种学习活动之前，如果学习者做好了相应学习活动相关的预备(包括生理和心理)，学习者就能比较自如地掌握学习的内容。比如，考试不可以搞突袭应该提前告诉学生做好考试准备，这样易于激发学生的学习动机，帮助获得准备状态。
练习律指对于学习者已经形成的某种联结，在实践中正确的重复这种反应会有效地增强这种联结。比如，在学习完一个公式之后，做跟着大量的练习题，学生就能熟练掌握。这启示教师要要求学生进行大量的重复性练习和操作。
效果律是指学习者在学习过程中所得到的各种或正或负的反馈意见会加强或削弱学习者在头脑当中已经形成的某种联结。比如，饿猫开笼取得的是食物，是正性反馈，这就会增加饿猫开笼的行为，如果饿猫开笼得到的是挨打，那么它以后开笼的行为便会减少。所以，效果律会直接影响行为在未来出现的概率，启示教师对希望保留的行为应给予奖励以维持联结。
桑代克的理论也存在着将人类学习简单化、机械化，忽视人的主观能动性等局限性，因此我们既要看到他的积极一面，也要看到不足的一面。
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