In den Anfängen der Forschung über das Lernen und Lehren wurde von der Vorstellung ausgegangen, dass das Gehirn ein passiver Behälter ist, der mit Wissen angefüllt werden muss. Die Rolle des Lehrenden besteht darin, den passiven Wissensempfänger, also den Lernenden, mit möglichst viel Lernstoff zu versorgen und den Lernerfolg mit richtigen Antworten zu überprüfen. Dieses Reiz-Reaktionslernen wird als Behaviorismus bezeichnet. Durch angenehme Reize wird die Reaktion verstärkt (Belohnung), durch unangenehme Reize (Bestrafung) gemindert. Das Gehirn selbst wird als Black Box gesehen. In der darauf folgenden Lerntheorie, dem Kognitivismus, wird das Gehirn als informations-verarbeitendes Gerät bezeichnet; es geht nicht mehr nur darum, möglichst viel Wissen zu vermitteln, sondern das Wissen in der Interaktion zwischen Lehrenden und Lernenden zu verarbeiten. Die Rolle des Lehrenden besteht nunmehr nicht nur in der Vermittlung des Wissens, sondern auch in der Beobachtung und Unterstützung der Lernenden. Der Lernerfolg wird nachgewiesen durch die Wahl der geeigneten Methode, die richtige Antwort zu finden, nicht nur darin, die passende Antwort zu rezipieren. Auf den Kognitivismus folgte der Konstruktivismus. Eine konstruktivistische Überzeugung vorausgesetzt „lernt das Gehirn bzw. wird das Gelernte dauerhaft behalten“, weil das menschliche Gehirn ein relativ geschlossenes System ist, das Informationen selbst organisierend verarbeitet. Das bedeutet, dass Nervenzellen sich durch elektrische Schaltungen gegenseitig aktivieren oder deaktivieren und so Muster und Strukturen speichern. Außenwahrnehmungen initiieren Lernprozesse, die für eine ständige Veränderung und/oder Anpassung an das vorhandene Wissensnetz sorgen. Grundlage hierfür ist die Fähigkeit des menschlichen Gehirns, sich netzwerkartig zu organisieren und sich ständig den Erfordernissen seines Gebrauchs anpassen zu können (Neuroplastizität). Die wesentliche Leistung des Gehirns besteht also darin, die von den Sinnesorganen übertragenen Impulse aus der Außenwelt permanent zu interpretieren. Dabei schafft es sich seine Konstruktion davon, wie Wirklichkeit sei, ohne zu wissen, wie sie wirklich ist. Was ein Mensch wahrnimmt, sind demnach seine Erfahrungen mit den Dingen, nicht aber die Dinge selbst.