Fitts和Posner（1967）將動作技能的學習分為認知、聯結及自動等三個階段：
一、認知階段：
任何技能的學習都需經過認知的階段，對技能的性質、過程要點、注意事項等都要有適當的了解，並且分別練習局部的、個別的動作。這個階段裡最重要的工作是讓學習者充分了解每個動作的要求，藉由說明分析與示範，讓學習者認識技能的性質，原理及正確的反應，所以這是技能學習的最初期。認知階段的長短將視技能的複雜度及困難程度而定；技能越複雜者，所需認知的時間也就越久。而大部分的動作技能是一連串動作的組合與協調，因此在認知階段中，分解動作的執行將有助於學習者對細部動作的了解認識。
二、聯結階段：
當學習者了解個別的動作及正確的動作過程後，便可透過練習，使學習者能熟習個別的動作與反應，並將這些個別的動作之間能相互聯結，建立連鎖的動作過程，對於各部分動作互為獨立的技能，宜分次多加練習，將有助於最後整體動作的完成。聯結階段的長短也視動作的複雜度及困難度而定，此階段的學習以實際操作練習為主，較複雜動作技能，可先由個別獨立動作或分段作局部的聯結，並由一段段練熟後再將分段組合聯結成整體的動作，唯在各個聯結點，亦要做多次精熟練習，使之聯結順暢。
三、自動階段
技能學習的最終目的在於動作聯結的自動化，也就是說動作的呈現，已不再透過認知及聯結的步驟，能直接迅速而精確的表現出來，通常技能要達到自動化的程度，必須經過非常專精訓練及長期練習，同時當情境改變時也能維持穩定的水準。自動階段技能的表現不但得心應手，甚至一切的動作的配合，已成為固定不變的習慣，而真正成為一種成熟的動作技能技巧了。
在體育課的動作技能教學中，我們亦應瞭解如何將動作技能分類，如開放性和閉鎖性分類法、不連續性、連續性和系列性分類法等，配合教學活動以促使認知階段，聯結階段及自動階段的連貫。
學習發展的過程，由感覺徑路的建立到感覺動作的發展，在有了身體形象的認識後，逐漸到知覺運動的形成，最後是認知學習的產生；認知取向的學習理論，相當重視由學生主動去構設知識，以產生有意義的學習，讓學生將過去學過的訊息遷移到新的動作技能中，最重要的是透過與先前經驗結合，而使新技能的學習具有意義。所以，運動表現雖然偏重於身體的外顯動作，但認知成分在學習的過程中仍扮演著重要的角色，特別是先前經驗。
Schmidt (1975)將源於社會心理學和認知心理學的基模(schema)概念，用來解釋運動技能的學習。所謂運動基模(motor schema)，就是一組需要修正以便用來產生反應的刺激。其主要的作用之一，即是在解決閉鎖環理論中的新動作(novelty)和儲存(storage)的問題。根據基模理論，產生個別動作反應的訊息來自於四方面：首先是起始狀態(initial condition)，是指在動作反應之前，透過各種感官所接收到的身體或肢段位置、環境中所聽到、看到的訊息。其次為反應的特殊性(response specifications)是指在動作之前，根據速度、力量等重要元素的變異加以辨別，進而在動作之後與結果相對照，以編序動作程式。接下來是感官的結果，是指在動作執行之後，來自本體、眼、耳等感受器的反應訊息。最後是反應的結果，是指與目標動作結果間的相關的結果(Schmidt, 1975)。
這些訊息一直存在記憶體中，直到動作者能擷取(abstract)其間的兩種基模-- 一為回憶基模(recall schema)；一是覺知基模(recognition schema)為止。Schmidt認為經過不斷的練習，個體可從參數的大小和外顯的結果中，找出其間的規則性。再藉由不斷的修正，得到一條類似回歸線的關係。這時原先儲存的資料，便被拋開，只剩下一組動作規則，也就是回憶基模。有了回憶基模，個體便可依據動作需求，找到適合的參數，編序一套運動程式。
由認知取向的教育理論可以得知，學習者透過有組織的方式，主動的處理訊息，進而形成了永久的知識。學習的發生幾乎決定於概念的有意義轉變。身為體育教師必須對於學生的先備知識有全面性的認識，才能決定如何安排動作技能的練習。
練習是運動技能學習的關鍵，也是達到聯結與自動化的關鍵活動，練習的方式就其練習時間的長短而論，可分為密集練習與分散練習，前者指的是在一段長時間內不停地練習，而後者則是將同樣的時間長度分為若干次來練習。若依其學習份量而分，動作技能可能包含若干細部動作，學習者將每個動作從頭練習到尾，一遍又一遍的練習完整的技能，稱為整體練習；也可以將技能分為若干段落，練好一段後再練第二段，循序漸進，這種方式稱為部分練習；而依據動作技能的分類又有練習變異性假說與背景干擾效應等不同練習方式。體育教師應該瞭解學生的動作學習處於何種階段，並分析所教學的動作技能屬於何種分類，才能決定學生採那一種方法練習，或從那個方向開始練習，也就是應根據不同動作技能作出不同的安排。
