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取向的教学论存在明显的局限性。
第一，许多概念未经严格定义，由这些概念构成的原理含糊不清。例如，哲学与经验取向的教学论中有一条著名的教学原则是“传授知识与发展能力相统一的原则”。据这一原则，教学中要传授知识，更重要的是发展能力。但对于什么是知识，什么是可以教会的能力，什么是不能教的或很难教会的能力的问题，哲学取向教学论无法作进一步具体的回答。教学实际工作者自然很难在教学中切实解决知识与能力辩证统一的问题。类似的例子举不胜举。
受含糊的哲学与经验取向教学论长期影响，有的学者毫无根据地杜撰教育学与心理学概念。例如，西方心理学家考虑到传统智力概念只涉及认知方面的能力过于狭窄，便提出情绪智力（emotional intelligence）概念。顾名思义，情绪智力概念的提出只把原先的智力概念扩大到情绪领域，仍然是在讲智力。后来有一位名叫丹尼尔·安尔曼的报刊作者写了一本名叫《情绪智力》的畅销书。中国译者为了适合出版商增加卖点的需要，把它译为《情感智商》，从此“情商”这个术语不胫而走。当许多人引用“情商”这个术语来论证情感教育的重要性时，全然不顾其真正含义是什么。（王晓钧：《情绪智力：理论及问题》，华东师范大学学报（教育科学版），2002年第2期，第59～65页。）
第二，缺乏可操作性，难以指导教学实践。由于哲学与经验取向的教学论所论述的教学目标、过程、原则和方法等高度概括，而且许多概念未经严格定义，含糊不清，很难转化为具体操作的规则。在这种教学论指导下，教师的成长很慢。这可以用中医和西医来类比。西医的规则是严密的，通过西医培养的大学生职业成长较快；中医的规则模糊，中医学院毕业后的医生还需要伴随老中医，通过师傅带徒弟的方式，经过长期实践以后才能独立治病。
第三，用它指导教学，教学实践难以取得实质性的进步。例如，中国的语文教学是一个典型的例子。中国语文教学有几千年的历史，在近现代产生过无数特别优秀的语文教师或特级教师，出版过大量的反映语文优秀教师的教学经验的著作和文章，但是中国的语文教学费时之多和效率之差是公认的事实。而且至今这种状况没有多大改变。重要原因之一是哲学观点加经验总结的方法并未导致中国的语文教学论产生实质性的进步，教师的教学行为也不可能产生根本变化。
科学心理学与实证研究取向的教学论
我们把依据科学心理学，尤其是学习心理学并通过实证研究建立起来的教学论称为科学心理学与实证研究取向的教学论（简称科学取向教学论）。
科学取向的教学论的起源与发展
科学取向的教学论的起源
持科学观的教育心理学家对哲学与经验取向的教学论的含糊性和缺乏可操作性不满，力图创建以科学心理学，尤其是以学习科学为基础的教学论。行为主义心理学家率先在这方面开展了工作。鲍尔和希尔加德指出：教育心理学创始人桑代克“对于教育实践中的许多模糊哲学问题不抱希望，而且尽可能把问题转化为一种可以得到切实解决的形式。例如桑代克支持教育测量和明确陈述教育目标的思想。”（鲍尔、希尔加德著：《学习论——学习活动的规律探索》，邵瑞珍等译，上海教育出版社1987年版，第78页。）20世纪50年代著名行为主义心理学家斯金纳把学习原理应用于教学实践，创建了程序教学。程序教学是把教学建立在科学心理学基础上的一次系统尝试。程序教学强调知识技能学习的目标具体和明确，教学内容被分成许多相互联系的小步子，并形成系列。学生必须在掌握先前的知识技能成分以后，才能学习新的知识技能成分。学生每前进一小步都能知道自己学习的结果，并能得到反馈和强化。根据学习理论编写的程序教材不仅可以由教师来教，也可以通过教学机器呈现，让学生自学。用机器呈现教材的教学被称为机器教学。
但是桑代克和斯金纳用科学的方法解决教学问题的努力并未获得成功。经过严格的实证研究表明，采用程序教学的实验班的教学效果并不比采用传统教学方法的对照班的教学效果好，所以程序教学曾风行一时，不久人们便对它的热情减退。
科学取向的教学论的发展
桑代克和斯金纳坚持用科学和实证研究的方法解决教学问题，其方向是对的。他们的努力之所以未取得成功，是因为他们低估了人类学习的复杂性。他们主要只研究动物和人的低级学习（如条件反应和通过强化改变幼儿的行为）。当遇到儿童和青少年的高级学习问题（如阅读理解、解决复杂数学或几何问题）时，他们的理论显得无能为力。教育实际工作者只得求助于哲学与经验取向的教学论。
但20世纪60年代后，学习和教学研究的情况发生了革命性的变化。心理学家提出了许多学习理论和相应的教学模式。
布鲁纳的认知—发展说和发现教学模式
布鲁纳虽然没有提出系统学习论，但他的许多思想对学习和教学的研究产生了重大影响。其一，他于1956年通过人工概念的研究，发现被试推理策略的差异，提出思维策略的概念；其二，他发表的《教学过程》一书突出教材结构，强调发现学习，区分了普遍迁移和特殊迁移；其三，他于1964年提出儿童表征外部事物的方式从动作式表征到图像式表征，最后到符号式表征的三种表征方式；其四，1966年他出版了一本探讨教学论的文集，指出了学习论和教学论的区别，认为学习论是描述式的，“教学论是处方式的，因为它提出了获得知识或技能的法则，并提供了测量或评定结果的技术”。他还认为，教学的理论是规范化的，因为它树立了需要达到的目标，并论述了达到目标的条件。
布鲁纳（1966年）说道：
……总之，教学理论所关注的是，人们想教的东西怎样能最好地被学会，它所关注的是改进学习而不是描述学习。
这不是说学习和发展的理论同教学理论毫不相干。事实上，教学理论一定既注意学习又注意发展，并且必须同它所赞同的学习和发展的那些理论相吻合。
布鲁纳进而指明教学理论必须包含的四个特点：
第一，学习的倾向（predisposition to learn）。教学理论必须注意那种将使儿童入学时具有乐于学习和能够学习这一心理倾向的经验与背景。
第二，知识的结构（structure of knowledge）。教学理论必须规定大批知识组织的方式，以便学习者能够很轻易地掌握这些知识。
第三，序列（sequence）。教学理论应当规定呈现教材最有成效的序列。
第四，强化（reinforcement）。教学理论应当规定奖励的性质与步速，促使外来奖励转化为内部奖励。
奥苏伯尔有意义言语学习论及其中蕴含的教学论思想
奥苏伯尔对行为主义和机械联想主义心理学家混淆机械学习与有意义学习的区别，混淆人类学习与动物学习的区别，将动物学习规律和人类机械学习规律推论到人类有意义的学校学习的倾向，于上世纪60年代提出了能够解释课堂上知识和智慧技能学习的学习理论。该理论认为，学生在课堂上学习的主要不是言语符号，而是言语符号所携带的意义。教师的任务是设法把这些言语符号所携带的人类能理解的意义转化为学生的心理意义。这也就是学校智育的任务。
奥苏伯尔的有意义言语学习理论的主要学习论观点可以归纳如下：
第一，有意义学习的结果是形成良好的认知结构。能促进学习迁移的良好的认知结构的三个变量是：原有认知结构中具有上位的、包容范围广的概念和命题，原有观念的巩固和清晰，以及原有观念与新学习的观念之间具有可分辨性。
第二，机械学习的心理机制是联想，所以重复练习是影响机械学习和保持的主要因素；有意义学习的心理机制是同化，原有认知结构变量是影响新的学习与保持的主要因素。
第三，意义习得的主要形式是接受学习和发现学习，而在学校教育中接受学习是最主要形式。
第四，认知组织的原则，在纵向上，是从一般到个别不断分化；在横向上，是融会贯通。
第五，在有意义学习中，原有认知结构和动机是推动新的学习的两个重要因素，