物理學習心理研究的理論基礎是學習心理學和物理學的理論。學習心理學的理論主要是從國外引進的。在國內為人們所熟悉的、所應用的主要包括斯金納的操作學習理論，皮亞杰的構建主義學習理論，布魯納的認知結構學習理論，奧蘇貝爾的認知同化學習理論以及布魯姆的掌握學習理論。則主要以皮亞杰的構建主義學習理論作為主要理論基礎。

一皮亞杰的學習理論

1.皮亞杰的認知發展的基本過程

皮亞杰理論體系中的一個核心概念是圖式。圖式是指個體對世界的知覺、理解和思考的方式。我們可以把圖式看做是心理活動的框架或組織結構。在皮亞杰看來，圖式可以說是認知結構的起點和核心，或者說是人類認識事物的基礎。因此圖式的形成和變化是認知發展的實質。皮亞杰認為，認知發展是受三個基本過程影響的：同化、順應和平衡。

(1)同化

同化是指個體對刺激輸入的過濾或改變的過程。也就是說，個體在感受到刺激時，把它們納入頭腦中原有的圖式之內，使其成為自身的一部分，就像消化系統將營養物吸收一樣。所以，在皮亞杰看來，心理同生理一樣，也有吸收外界刺激并使之成為自身的一部分的過程。所不同的只是涉及的變化不是生理性的而是機能性的。

(2)順應

順應是指有機體調節自己內部結構以適應特定刺激情境的過程。順應是與同化相伴而行的，當個體遇到不能用原有圖式來同化新的刺激時，便要對原有圖式加以修改或重建，以適應環境，這就是順應的過程。

(3)平衡

平衡是指個體通過自我調節機制，使認知發展從一個平衡狀態向另一個較高的平衡狀態過渡的過程。平衡過程是皮亞杰認知發展結構理論的核心之一。皮亞杰認為，個體的認知圖式是通過同化和順應而不斷發展來適應新的環境的。就一般而言，個體每當遇到新的刺激，總是試圖用原有的圖式去同化，若獲得成功，便得到暫時的平衡。如果用原有圖式無法同化新的環境刺激個體便會作出順應即調節原有圖式或重建新圖式，直至達到認識上的新平衡。

平衡狀態不是絕對靜止的，一種較低水平的平衡狀態，通過個體與環境的相互作用，就會過渡到一種較高水平的平衡狀態。平衡的這種連續不斷的發展，就是整個認知發展的過程。

2.皮亞杰的認知發展階段理論

皮亞杰把兒童從出生到成年的認知發展過程劃分為四個階段。即感知，運算階段(0-2歲前運算階段2-7歲)：具體運算階段(7-12歲);形式運算階段(12-15歲)。他認為認知發展不是一種數量上的簡單積累過程，而是認知圖式不斷重建的過程。

3.皮亞杰的影響認知發展的因素

皮亞杰認為，影響兒童認知發展的主要因素是：成熟、物理環境、社會環境及具有自我調節作用的平衡過程。

成熟是指機體的成長。成熟是認知發展的一個重要條件，它為形成新的行為模式和思維方式提供了一種可能性。

物理環境鑒于個體與環境的交互作用是認知的來源，因此，個體必須對物體作出動作，個體在這種動作練習中得到的經驗，不同于在社會環境中得到的社會經驗。

社會環境它包括語言和教育的作用，即人與人之間的相互作用和社會文化的傳遞。

平衡過程是調節個體成熟與環境(包括物理環境與社會環境)之間的交互作用，從而引起認知圖式的一種新構建。

4.皮亞·杰的知覺、表象理論

皮亞杰的認知理論不僅是思維形式圖式的發展理論，同時還包括對多數心理學家所研究的知覺、表象等問題的研究，認為它們在智力的發展過程中應占一席重要的位置。皮亞杰把與轉變客體的概念運動相關的思維形式或圖式稱為思維的運算方面，而把與模仿客體狀態相關的知覺、表象等稱為思維的形象方面。皮亞杰著重論證了思維形象方面的三個主題。

(1)思維的形象方面與運算方面都來源于感知運動的活動。感知運動活動一方面以內在的遺傳圖式為依據，積極地作用于客體，同時又通過內在的同化和順應以及平衡和自我調節的作用構建立了真正的、后天的感凍口運動圖式。這個過程循環往復，直至產生形式運算圖式。

(2)既然形象結構和形式結：構都來源于感知運動活動，而且以這個活動為基礎形成了兩種平行進展而有截然不同質的結構系列，這就排除了兩者之間存：在直接親緣關系的可能性。與經驗主義者相反，皮亞杰認為知覺表象等不是理性思維的源泉，更不是它的低級階段，它們之間只是一種旁系關系，即有共同的起源。

(3)兩者之間不具有親緣關系并不意味著它們之間沒有關系，旁系關系亦不能理解為沒有主從之分。皮亞杰認為，思維的運算方面可以建立客體的轉變規律，對現象的描繪從屬于對本質的認識，思維的形象方面從屬于思維的運算方面。但是，反過來說，形象方面不是一個可有可無的方面，要通過圖式改造客體首先要從形象上了解客體的造型及外部特征。形象方面是運算方面的一個支柱，而運算方面則是形象方面的不可見但又牢不可破的基礎。