Согласно когнитивному подходу, основной вопрос научения — и интеллекта вообще — лежит в способности организма к мысленному представлению различных аспектов мира и оперированию этими мысленными репрезентациями, а не самим миром. Во многих случаях мысленные репрезентации состоят из ассоциаций между стимулами или событиями; эти случаи соответствуют классическому и оперантному обусловливанию. В других случаях содержание репрезентаций сложнее. Это может быть карта окружающей местности или абстрактное понятие причины. Есть также случаи, когда операции, выполняемые с мысленными репрезентациями, сложнее ассоциативных процессов. Эти операции могут принимать форму мысленных проб и ошибок, путем которых организм испытывает в уме различные возможности. Они могут составлять многоэтапную стратегию, в которой некоторые мысленные этапы предпринимаются только потому, что они открывают путь к последующим этапам. Идея стратегии, в частности, расходится с предположением, что сложное научение строится из простых ассоциаций. Далее мы рассмотрим явления научения, прямо указывающие на необходимость принимать в расчет не-ассоциативные репрезентации и операции. Некоторые из этих явлений относятся к животным, а некоторые — к выполнению человеком задач, сходных с обусловливанием.