Mientras tanto, otro pionero alemán, Hermann Ebbinghaus desarrollaba técnicas experimentales para el estudio de la memoria y el olvido, investigando por primera vez y de forma científica los procesos mentales superiores. La importancia de este enfoque para la práctica cotidiana en las escuelas sería reconocida de inmediato.

Al mismo tiempo, el filósofo y psicólogo estadounidense William James fundó un laboratorio en la Universidad de Harvard cuyo objetivo sería la aplicación de la psicología experimental, influido por las teorías del naturalista británico Charles Darwin, que le llevaron a investigar cómo se adapta el comportamiento individual a los diferentes medios. Este enfoque funcionalista aplicado a la investigación del comportamiento condujo a James a estudiar áreas donde el esfuerzo humano tuviera una aplicación práctica, como la educación. En 1899 publicó Charlas a los profesores, donde analizaba la relación entre la psicología y la enseñanza.

Uno de sus alumnos, Edward Lee Thorndike, es considerado el primer psicólogo de la educación. En su libro Psicología de la educación (1903), hacía un llamamiento a la divulgación única de investigaciones científicas y cuantitativas. En 1913-1914 publicó tres volúmenes donde estaban recogidas prácticamente todas las investigaciones científicas en psicología relevantes para la educación. Thorndike hizo importantes contribuciones al estudio de la inteligencia y de la medida de las capacidades, a la enseñanza de las matemáticas y de la lectura y escritura, y a cómo lo aprendido se transfiere de una situación a otra. Además, desarrolló una importante teoría del aprendizaje que describe cómo los estímulos y las respuestas se conectan entre sí.

Sin embargo, la psicología educativa floreció en el seno del movimiento de educación progresista que comenzó a principios del siglo XX. 

La Gran Depresión hizo que los psicólogos adoptaran una posición más conformista acerca del potencial para la mejora educativa. Desde comienzos de la década de 1930 hasta mediados de la década de 1940 fueron muy pocos los investigadores que se dedicaron a los estudios empíricos en psicología educativa. Pero cuatro circunstancias modificaron esta situación: la II Guerra Mundial, el fuerte aumento de la natalidad en la posguerra, el movimiento de reforma de los planes educativos y la mayor preocupación por los niños discapacitados.

Durante la II Guerra Mundial, los psicólogos de las fuerzas armadas debieron solucionar problemas educativos más prácticos, aprendiendo a predecir, por ejemplo, quién podría ser mejor piloto o técnico de radio, y a enseñar habilidades complejas en poco tiempo (cómo pilotar un avión o cocinar rápidamente para grupos numerosos). Cuando la guerra terminó, muchos de estos psicólogos volcaron su interés en la evaluación psicológica y en la enseñanza educativa. Al mismo tiempo, las escuelas se llenaron por el fuerte aumento de la natalidad y los psicólogos educativos se dedicaron a elaborar y evaluar materiales de enseñanza, programas de formación y tests de evaluación. A finales de la década de 1950 los psicólogos colaboraron con los matemáticos y científicos más destacados para adaptar y crear nuevas asignaturas y programas de educación. Además, se comprometieron a diseñar y evaluar programas dirigidos a alumnos discapacitados.

A partir de 1960 la psicología de la educación tuvo un gran desarrollo debido a los cambios sociales que empezaron a manifestarse en las sociedades más avanzadas. La expansión de la educación formal al conjunto de las poblaciones, a clases sociales y segmentos de edad históricamente ignorados por los sistemas educativos, produjo efectos similares sobre el desarrollo y la profesionalización de la psicología educativa. La mayoría de las universidades y centros de enseñanza media-superior del mundo exigen hoy a sus profesores la asistencia a cursos especializados antes de empezar a ejercer. Los proyectos de investigación en las universidades no cesan y sus resultados se recogen en docenas de publicaciones periódicas.

Teorías de la psicología de la educación

Debido a la gran diversidad existente entre los alumnos, medios educativos y terrenos de estudio, no se ha formulado aún ninguna teoría global aplicable al conjunto de la psicología educativa. Por el contrario, los psicólogos trabajan en teorías sobre fenómenos concretos del aprendizaje, la motivación, el desarrollo y la enseñanza.

Teorías del aprendizaje

Diversas teorías del aprendizaje ayudan a los psicólogos a comprender, predecir y controlar el comportamiento humano. Por ejemplo, los psicólogos han desarrollado teorías matemáticas de aprendizaje capaces de predecir la posibilidad que tiene una persona de emitir una respuesta correcta; estas teorías son utilizadas para diseñar sistemas de aprendizaje programado por ordenador en asignaturas como lectura, matemáticas o idiomas. Para comprender la aversión emocional que le puede provocar a un niño la escuela, a veces se utiliza la teoría del condicionamiento clásico elaborada por Iván Pávlov. Para explicar el porqué un niño altera el orden en su clase, se puede apelar a la teoría del condicionamiento instrumental u operante de B. F. Skinner que describe cómo los refuerzos forman y mantienen una conducta determinada. La violencia en la escuela puede explicarse, en parte, a través de la teoría del psicólogo canadiense Albert Bandura que hace referencia a las condiciones en que se aprende a imitar modelos. La teoría del procesamiento de la información se emplea a su vez para comprender cómo se resuelven problemas utilizando analogías y metáforas.

Motivación

La teoría de la atribución describe el papel de la motivación en el éxito o el fracaso escolar. El éxito en un examen, por ejemplo, podría ser atribuido a la buena suerte o al esfuerzo; la teoría predice el comportamiento de los alumnos en función de sus respuestas.

Desarrollo

La teoría del psicólogo suizo Jean Piaget, que señala distintas etapas del desarrollo intelectual, postula que la capacidad intelectual es cualitativamente distinta en las diferentes edades, y que el niño necesita de la interacción con el medio para adquirir competencia intelectual. Esta teoría ha tenido una influencia esencial en la psicología de la educación y en la pedagogía, afectando al diseño de los ambientes y los planes educativos, y al desarrollo de programas adecuados para la enseñanza de las matemáticas y de las ciencias.

Teorías de la enseñanza

El estudio científico de la enseñanza es relativamente reciente; hasta la década de 1950 apenas hubo observación sistemática o experimentación en este terreno, pero la investigación posterior ha sido consistente en sus implicaciones para el logro del éxito académico, concentrándose en las siguientes variables relevantes: el tiempo que los profesores dedican a la enseñanza, los contenidos que cubren, el porcentaje de tiempo que los alumnos dedican al aprendizaje, la congruencia entre lo que se enseña y lo que se aprende, y la capacidad del profesor para ofrecer directrices (reglas claras), suministrar información a sus alumnos sobre su progreso académico, hacerlos responsables de su comportamiento, y crear una atmósfera cálida y democrática para el aprendizaje.

Teoría de la instrucción

El educador estadounidense Robert Gagné desarrolló una teoría jerarquizada que postula cómo algunos tipos de aprendizaje son requisitos previos de otros más complejos, y sus investigaciones han sido aplicadas con éxito para determinar estas secuencias en el aprendizaje.

Aplicaciones

En las escuelas, la psicología educativa se ha aplicado para crear un sistema de instrucción conocido como aprendizaje controlado, que se basa en la creencia de que la mayoría de los alumnos pueden alcanzar notable éxito si se siguen ciertos procedimientos, entre ellos: (1) el programa se divide en sucesivas unidades estructuradas de una forma lógica, cada una de dos semanas de duración; (2) los alumnos pasan un examen al final de cada unidad antes de pasar a la siguiente; (3) hay suficientes alternativas para la enseñanza y la examinación con el objeto de que los alumnos puedan recuperar la materia si fracasan la primera vez, y (4) los alumnos determinan el tiempo que precisan para completar una unidad. Esta forma de instrucción tiene éxito normalmente en cursos que hacen hincapié en la adquisición de conocimientos.

Normalmente, en la investigación y el desarrollo de un programa educativo hay involucrados psicólogos educativos que intentan que los planes y las preguntas de los exámenes se adecuen a los objetivos pedagógicos específicos. Los planes así elaborados se evalúan y, si es necesario, se replantean sobre la base de los hallazgos empíricos, método también empleado para crear programas educativos televisados y de material pedagógico auxiliar.

Las técnicas de psicología educativa se emplean en los programas de formación de maestros. Algunos principios de la modificación de conducta se aplican a una amplia serie de problemas de la enseñanza como la reducción del nivel de ruido en las clases o el aumento del tiempo de estudio de los alumnos que dormitan durante las horas lectivas.

Los psicólogos de la educación han creado programas de formación permanente del profesorado para mejorar el aprendizaje de asignaturas como lectura o matemáticas, según los hallazgos empíricos recientes. Estos estudios demuestran que las investigaciones sobre la enseñanza pueden utilizarse para formar a los profesores, de manera que aumenten la capacidad de aprendizaje de sus alumnos.

Tendencias actuales

Los psicólogos educativos se interesan cada vez más en cómo la gente recibe, interpreta, codifica, almacena y recupera la información aprendida. La comprensión de los procesos cognitivos ha esclarecido la resolución de problemas, la memoria y la creatividad. Debido a la aparición de nuevas teorías sobre las formas de aumentar la capacidad y aptitudes de un individuo, los psicólogos educativos también trabajan en la actualidad en el área del desarrollo de los tests psicológicos. El impacto de los últimos avances tecnológicos, como los microordenadores, será relevante durante las próximas décadas en el campo de la pedagogía. Las recientes leyes que exigen la integración de los niños discapacitados, con problemas emocionales e incluso de  aprendizaje, ha extendido el campo de la investigación empírica.