一、哲學的源頭
早在古希臘時代，哲學家柏拉圖（Plato，西元前428-348）、亞里斯多德（Aristotle，西元前384-322）就對人類的認知感到興趣，他們討論知識的本質和由來、記憶和思考等問題。柏拉圖認為人類記憶的形成是由知覺對事物的直接翻版（Reynolds & Flagg, 1983）。雖然證諸我們的經驗，這種說法有待商榷，但是在某些現代理論中（例如：對句子的逐字記憶，第八章）仍可見其影子。亞里斯多德不同意柏拉圖的說法，認為知識的獲得應經由三個法則：相近、相似、對比（Reynolds & Flagg, 1983）。一起發生的事件（相近）在記憶中應聯結在一起，還有被視為非常相似或非常不同的也應該有關聯。這三個結構法則流傳至今未變。
柏拉圖和亞里斯多德對於知識獲得有不同的看法，柏拉圖是屬於理性主義者（rationalist），主張經由邏輯分析獲得知識；亞里斯多德則屬於經驗主義者（empiricist），相信經由經驗和觀察而獲得知識（Sternberg, 2003）。由於這些討論基本上是哲學的，影響所及，引發了幾世紀來的論戰。在十七、十八世紀，以笛卡爾（Ren'e Descartes, 1596-1650）為首的理性主義（rationalism）對洛克（John Locke, 1632-1704）的經驗主義（empiricism）之論辯最激烈。笛卡爾贊成柏拉圖的看法，認為使用內省、反思的方法去發現真理要優於實證的方法，因此理性主義者主張知識來自先天心靈結構。洛克則同意亞里斯多德的實證觀察之重要，因為經驗主義者認為嬰兒出生時心靈一片空白（tabula rasa:“blank slate”），其後所有的知識來自學習或經驗。到十八世紀，德國哲學家康德（Immanuel Kant, 1724-1804）整合理性主義和經驗主義的觀點，認為心靈和經驗都是知識的來源（Haberlandt, 1997; Sternberg, 2003）。心靈提供知識的結構，經驗則提供填滿心靈結構的事實；沒有經驗的心靈是空的，而沒有心靈的經驗是盲目的（Haberlandt, 1997）。
康德雖然整合理性主義與經驗主義，但論辯仍持續下去。身為哲學家，康德雖然不像認知心理學家那樣重視心智歷程，但他的看法深深影響認知心理學家的思考。演變至今日，這些結構對歷程，或先天對學習的論辯正是認知心理學探討的主要內容（心智結構對心智歷程）。所以，雖然認知心理學的興起，從奈塞（Ulric Neisser）於1967年出版第一本《認知心理學》的教科書開始，到今天才短短幾十年，但是從哲學的「舊理念演變到認知心理學的新名稱，其間關係是新瓶裝進了舊酒；認知心理學的研究，不是創新，而是復甦。」（張春興，1988，頁19）。
二、科學心理學的誕生及流變
(一)結構主義對功能主義
哲學的論辯持續了幾個世紀，竟然一直沒有人嘗試以科學的方法來了解人類的認知。直到1879年，馮德（Wilhelm Wundt, 1883-1920）在德國的萊比錫大學創立第一個心理實驗室，正式以有系統的科學實驗法研究並分析人類的意識，所以一般公認他是科學心理學的始祖，而1879年為科學心理學的開始。馮德創立的心理學派稱為結構主義（structuralism），因為他們研究人類的心智內容或結構。所以，馮德的心理學可說是認知心理學，而他也強烈主張以科學的方法研究，只可惜他使用的方法──內省法，備受後來研究者的批評。內省法是讓高度受過訓練的受試者，在從事某工作時，報告其意識內容，亦即腦子裡發生的種種。然而即使受試者受過嚴格訓練，仍然有些心智內容或活動無法訴諸語言，況且一個人很難同時做好兩件相關的事（亦即思考自己的思考）。更嚴重的批評是內省法不夠嚴謹客觀，因為受試者報告自己的內在歷程是相當主觀的經驗；同時各個實驗室之間的研究結果，因為使用不同形式的內省法，無法加以比較。而客觀與重複驗證是科學的本質，因此在美國引起強烈的反動。
相對於結構主義，在美國有一派心理學家強調思考歷程的研究重於思考內容，那就是功能主義（functionalism）。功能主義者主張要了解人類的心智和行為需重視心智功能，重視心智是如何及為什麼運作來適應環境的歷程，而不應像結構主義只探討心智結構。由於功能主義者認為可以使用任何方法來回答研究者的問題，所以很自然受實用主義（pragmatism）影響（Sternberg, 2003）。實用主義者主張知識的有效性是看其是否有用，所以他們關心的不只是知識的獲得，而且是可以應用該知識來做什麼。例如：實用主義者相信研究學習和記憶的重要，有部分原因是因為它可以幫助我們改進兒童在校的表現。
從功能主義到實用主義的代表人物是詹姆斯（William James, 1842-1910）和杜威（John Dewey, 1859-1952）。詹姆斯對於注意力、意識、知覺及記憶的研究，杜威對於思考及學校教育的實用取向，深深影響後來的認知心理學家。認知心理學家至今仍爭辯不已的議題是：研究的價值到底是應該考量其對日常應用的即刻有用性，或者是其對了解人類認知的深刻洞察（Sternberg, 2003）？
(二)從聯結主義到行為主義
聯結主義（associationism）和功能主義一樣，與其說是個心理學派，不如說是個有影響的思想方式。聯結主義者主要在探討事件間或概念間如何在心智上形成聯結而導致學習，如前文所說的相近、相似、對比的聯結法則（Sternberg, 2003）。
在十九世紀末，艾賓豪斯（Hermann Ebbinghaus, 1850-1909）是聯結主義的代表人物（Sternberg, 2003）。他觀察研究自己的心智歷程，但使用比馮德內省法較有力的技巧（例如：計算自己的錯誤和記錄自己的反應時間等）。經由自我觀察，艾賓豪斯研究人們如何透過複述（rehearsal）來學習和記憶材料。他發現經常複述會牢固記憶中的心智聯結，而且分散練習的效果要優於集中練習的效果。他也是第一位使用無意義音節（例如：bul, gof）研究記憶的人，雖然他的研究在當時沒有受到很大的重視，但對日後認知心理學家研究記憶有很大的影響。
另一位重要的聯結主義者是桑代克（Edward L. Thorndike, 1874-1949）（Sternberg, 2003）。他的研究方向和艾賓豪斯不同。他是第一位以實驗方法研究動物學習行為的人。他利用「貓的迷籠實驗」，發現學習是在刺激（迷籠）和反應（踩踏板）之間形成聯結的過程，而聯結的產生端視該反應是否能產生滿意的後果（出籠取食）。假如某一反應能產生滿意的後果，個體就會不斷重複該反應。桑代克因而提出效果律（law of effect），意指一個刺激是否能引起所期待的反應，決定於該反應是否對個體有效果（即個體是否得到酬賞）。他的研究奠定了日後史基納操作制約學習的理論基礎，可說是操作制約的前身。
桑代克研究的是自主性的（voluntary）學習，但和他同時代的有些研究者研究的卻是非自主性的（involuntary）學習行為，例如：俄國的生理學家巴夫洛夫（Ivan Pavlov, 1849-1936）。巴夫洛夫原在做狗吃食物分泌唾液的研究，卻意外發現古典制約（classical conditioning）的學習現象。鈴聲和食物一起出現，幾次以後，狗聽到鈴聲，即使沒有食物，也會不由自主的分泌唾液。鈴聲和食物的聯結，再形成鈴聲和唾液分泌的聯結。巴夫洛夫的研究奠定了行為主義（behaviorism）學派發展的基石。行為主義可說是一種極端的聯結主義，強調環境中的刺激和可觀察的行為（即反應）之間的聯結（Sternberg, 2003）。
華生（John Watson, 1878-1958）是美國第一位將巴夫洛夫的發現應用於人類學習的心理學家。他利用古典制約的學習原理，讓巨響伴隨白鼠出現，幾次以後，小孩看到白鼠（沒有巨響）不由自主地產生害怕的反應。華生的實驗成功地證實了人的很多情緒反應（或行為）是透過古典制約學習而來。他因此引領了行為主義的發展，人稱「行為主義之父」。行為主義從1920年代起逐漸成為美國心理學界的主流。稍後，另一位行為主義的大將，史基納（B. F. Skinner, 1904-1990）擴展桑代克的研究，提出操作制約（operant conditioning）──行為的強化或減弱決定於行為之後是否得到增強或處罰。他主張大部分的人類行為是經由操作制約學習而來。
華生和史基納都代表極端的行為主義。他們強烈反對結構學派的研究方法和內容，主張使用嚴謹而控制細密的研究方法。他們因此強調外在可以觀察得到的行為，完全摒棄內在歷程和結構的探討，因為那是觀察不到，而且無法用科學方法控制的。行為主義強調嚴謹的科學方法是正確的，但若完全把心智歷程排除在心理學研究之外就太極端了。人的行為畢竟不能單純的以刺激—反應的聯結來解釋。因此在盛行三十年之後，漸趨式微。
(三)完形心理學
在行為主義盛行於美國的同時，在歐洲也興起另一股反對結構主義的勢力，那就是完形心理學（gestalt psychology）。完形心理學和行為主義不同，其主要研究是知覺與意識，視心智歷程和結構為心理學的內涵。它也和行為學派一樣企圖使用比內省法更嚴謹的科學方法，只可惜在當時仍然缺乏嚴謹的科學分析工具，所以最後也無法發展出精確的理論和方法；再加上歐洲納粹的嚴酷影響，完形心理學終告結束（Mayer, 1981）。
完形心理學雖未能持續發展，但知覺方面的研究，對心理學界有很大貢獻，為後來認知心理學的發展奠下基礎，因此有許多心理學家將完形心理學視為認知心理學的先驅。
1950年代，心理學界開始起了變化。極端的行為主義受到質疑和批評。沒有「心」的心理學，如何能真正解釋或了解人類的行為？許多行為主義者紛紛修正立場，接受刺激與反應間的中介歷程為心理學的研究主題，因此被稱為新行為主義（neo-behaviorism）。除了行為主義者開始改變，有三股來自心理學界外的力量，是促使現代認知心理學發展的最主要因素。
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