现代认知心理学派认为，学习是认知结构的组织与重新组织。他们既强调已有知识经验的作用（即原有的认知结构的作用），也强调学习材料本身的内在逻辑结构。一门学科的概念、原理和规律是有其内在联系的，这种内在的本质联系构成这门学科的知识结构。人们掌握某门学科的知识时，总要经过感知、理解、推理等一系列的认知过程。在这个认知过程中人们会形成一定的认知模式，即认知结构，也可称之为心理结构。
在学习过程中，两者是以相辅相成、互相促进的方式活动者的。当已有的认知结构遇到了一种不相适应的新知识输入时，便产生结构的不平衡状态。这种不平衡经过对这种原有的认知结构进行部分的改组以适应新的需要，也就是调整过程，使新知识被纳入于原有的认知结构之内。这也就是同化过程。通过同化优建立了新的平衡。一方面，儿童获得了新的知识，认知结构也从不平衡状态转入暂时的平衡状态，它的内涵扩大了，结构也得到扩展。由此可知，只有能引起认知结构不平状态的新知识的人输入，才能促进心理的发展，即智能的人发展。儿童在学习过程中，不断的接受新知识，也就不断引起新的不平衡，又通过调整和同化两种活动过程达到相对的平衡。平衡的这种不断发展，就是整个心智的发展过程。认知结构发展了，达到了较高水平，又为纳入更复杂的知识结构作了准备。
从数学学科来说，知识结构与认知结构的人区别在于：
1.数学的知识结构是人类历史的产物，是人们在实践中研究有关数行问题所积累的经验总结，它是与数量关系和空间关系这种“事物结构”相应的结构系统。它作为人类共同的文化遗产，对于学生来说，是外在的东西。而数学的认知结构则是学生学习数学时的感知、理解数行关系的人一般方式，是在学习数学的过程中个体形成的一种心理结构，它总具有个人的特点，是作为一种个人的经验印入学生自己的头脑，成为学生头脑中内在的东西的。例如，当学生解决一道应用题时，学生就得提取自己脑中已有的认知结构，加以组织或调节后才能解答这个问题。对每个学生来讲，面对的问题是同一个。但由于每个人头脑中认知结构有差异，所提取的认知结构和组合当然也有差异，这就表现在解答同一个应用题时会出现各种不同的解法。
2.数学的知识结构作为便于学生学习的内容，是以教学大纲和科教书的形式出现的。而学生的认知结构则具有各自独特之处，有巧拙之别。在这一定程度上反映了学生的智力水平和学习能力。
3.数学学科中的每一部分教材只包含一部分特定的数学知识结构。例如，整数、分数、小数都是数学学科中的一部分特定的知识结构。而认知结构能适应同一类的许多数学知识的学习。例如，学生在学习整数这一部分知识结构时所形成的有关四则运算的认知结构，有的只需稍加改建就行。这样认知结构就随着学习的进程而日趋完善和丰富。
两者之间的联系主要体现在：从人类的数学学科的历史发展上来看，人类现有的数学知识结构是在漫长的历史过程中，通过很多前人在解决数的问题中所形成的各自的认知结构转化而成的共同的知识财富，是无数的个人的智力活动的成果，并且，还将随着今后人们对数、形关心的探索、研究和发现不断的得到充实和丰富。
例如，16世纪，初等数学（包括算术、初等代数、初等几何和三角）就大体完备了。17世纪，生产力的发展推动了自然科学和技术的发展，人们获得了变量的概念，于是数开始研究变化中量与量之间的互相制约关系和图形间的互相变换关系。
从学生掌握数学的过程来说，学生学习数学知识的过程，实际上就是人类的数学知识结构转化为他们的认知结构规程。所以学生的数学认知结构，绝不可能脱离数学的知识结构而凭空形成。形成了一定的认识结构，也就掌握了相应的数知识的结构。同时，这也为学生进一步学习新的知识做好了心理上的准备。
个体在掌握学的知识结构过程中，对于某些数形关系问题，如果经过独立的、创造性的研究，发现别人没有采取过的处理某种数形关系的新的认知结构，就可以揭示前人未曾认识过的数或形的客观关系。就个人来说，就是个人的认知结构，而这种认知结构经过总结上升为科学理论，传诸后世，也就为人类的数学知识的宝库增添了新的内容，从而使人类可以发展或改建现有的数学知识结构。
在具体数学教学过程中，教师一方面要看到学生的数认知结构总是在掌握数知识结构的过程中形成的。但是学生在学习过程中，如果不是通过他们自己的积极自觉的智力活动，而只是机械的、形式的记住某一部分的数学知识，那就不能形成相应的认知结构。所以单纯的数学知识的积累不等于认知结构的形成；学生的认知结构是他们学习数学知识的智力活动的主观模式。
例如，学生在学习加减法时，机械的记住3+5=8、8-3=5、8-5=3，会解这三道题，并不能说明学生已经形成了认知结构。只有在他头脑中形成了A+B=C、C-B=A、C-A=B这一整体与部分之间的分合及两者之间的可逆关系时，才能说他已构成了认知结构。这种结构的构成，对学生今后学习两位加、减，甚至多位加减及乘除法均会有用。
另一方面，我们也应看到。在任何条件下。学生已有认知结构总是他们学习数学知识的基础，学生总是依靠已有的认知结构去掌握新的数学知识，利用已有的认知结构去解决各种数形课题的。例如，学生学习“多位数乘法”这一知识时，就是依靠已经形成的“乘法是一位数的乘法”与“多位数乘法”的认知结构结合起来完成的。所欲，教师在备课时，特别要钻研知识结构间的内在联系，研究在教学中既充分利用学生的原有的认知结构，又如何更好的促进认知结构的发展，进而促进学生职能等我发展。
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