Para Gagné (1991): “Los principios conductistas se mostraron sólidos durante un tiempo, pero no eran capaces de explicar actividades intelectuales complejas como aprender a leer, componer una canción o tomar una decisión correcta bajo presión. Como el conductismo rehusaba hacer referencia a los fenómenos mentales, la conducta humana compleja, en la que no quedaba más remedio que recurrir a estos fenómenos, raramente se llegó a estudiar”. Esta crítica marca la transición desde enfoques estrictamente conductistas hacia modelos cognitivos del aprendizaje.
La explicación del aprendizaje como condicionamiento de asociaciones y respuestas por medio de los refuerzos dio paso al cognitivismo, que se centra en el estudio de los procesos mentales internos que varían en cada persona, es decir, individualizados, como la percepción, la atención, la memoria, el lenguaje, el pensamiento y la resolución de problemas, así como en la forma en que la información es representada, estructurada y transformada internamente. A diferencia del conductismo, que se enfoca en la conducta observable, el cognitivismo busca comprender cómo la mente procesa la información y cómo las personas la organizan y recuperan. Para los conductistas, se aprenden comportamientos nuevos, para los cognitivistas se adquieren conocimientos que producen modificaciones en la conducta. El recuerdo y el olvido se convirtieron en temas centrales de la investigación, llegando a la conclusión de que aprender es mucho más complejo de lo que suponía la teoría conductista. La figura más influyente del cognitivismo es David Ausubel.
Para esta teoría, el profesor es un transmisor de conocimientos y el estudiante debe desempeñar un papel activo en el proceso de aprendizaje.