脑科学关于儿童早期学习机制的研究，大多数是在运用先进的仪器、新近的脑科学知识和实验研究基础上对儿童的学习进行分析，阐述相关学习的脑机制。具体研究包括儿童早期学习机制、学习时机和学习环境等方面。儿童早期认知发展研究表明，即使只有四个月大小的婴儿，在某些领域中已经表现出具备高度抽象、做出预计的能力，集中表现在如下四个知识领域：日常心理学：婴幼儿能对人的行为进行初步推测，理解周围的人是如何进行思维、感觉，以及他人的行为如何与他们的思维和感情相连，并对人们做出相应的反应。婴儿发展领域的研究表明，儿童要了解的一个重要事情——如果不是最重要的事情——是他周围的人在思考、感知什么、他们了解什么、他们如何理解周围的世界日常物理学：物件如何移动，物件如何相互作用是婴幼儿感兴趣的另一领域。日常生物学：婴幼儿易被有生命的物体吸引，象植物和动物，并能对它们不同的行为做出某种解释。语言：学习一种语言是婴幼儿早期重要的活动。2儿童语言学习研究发现，无论是在 4—6、7 岁，还是 10 岁或者 11、13 岁开始学习英语，大脑中对语义信息加工的过程都是相同的，而且都是位于大脑左右半球的后部。无论是把英语作为母语还是作为第二语言来学习，如果在 1 到 3 岁时期，对语法信息进行加工，都会使左脑后部得到进一步发展和充实。然而，这些后来学习英语的学习者（通常是作为第二语言或者如聋哑人在习的美国手势语后，学习英语），如果对语法进行加工，则不仅是左脑后部，而且右脑相对应的部位也有活动迹象。事实上，接触英语的年龄越大，大脑的活动越是呈现对称性、双边性。一个教育信息是在大脑机能不受损伤的情况下，至少在 16 岁之前或者事实上可能是终身，语义方面的学习都是可能发生的，然而，语法学习却严格受时间的限制：学习语法越早，越容易、越有效。更为精确的研究结果显示：在 13 岁后学习第二语言（语法明显与母语不同，例如英语民族学习法语），极有可能导致语言学习过程中语法掌握特别困难。3儿童阅读机制对于早期教育过程中儿童存在的阅读障碍，我们往往不能对此做出客观、科学的解释，更多的是从早期教育过程中各个环节以及儿童学习的表面现象进行阐释。这种解释并不能为改善这种状况提供有益的信息和矫正策略。脑科学研究为了解儿童阅读机制、改进早期阅读教学提供了可以促进儿童阅读能力发展的途径和有益的信息。根据脑成像研究以及一些学者的研究，儿童阅读障碍可能由以下机理所致：第一是脑组织的问题。这是教育方式难以治疗的，也就是说阅读障碍是脑机制的问题；第二，阅读障碍与音韵学和句子编码有关；第三，阅读障碍是一种多感官混乱症。4儿童数学学习脑科学、医学、生物学方面的研究为我们从脑机制层面理解儿童数学能力的发展提供了新的视角。其中一个视角就是根据现有研究成果，提出了人类进行思维和数字操作的脑机制——“三重编码模式”，该模式主要描述了儿童进行数学学习的脑机制。
