腦科學研究表明：人的大腦功能，左右兩半球既有分工又有合作，大腦左半球是掌管邏輯、理性和分析的思維，包括言語的活動；大腦右半球負責直覺、創造力和想象力，包括情感的活動。傳統教學中，無論是教師的分析講解，還是學生的單項練習，以至機械的背誦，所調動的主要是邏輯的、無感情的大腦左半球的活動。而情境教學，往往是讓學生先感受後用語言表達，或邊感受邊促使內部語言的積極活動。感受時，掌管形象思維的大腦右半球興奮；表達時，掌管抽象思維的大腦左半球興奮。這樣，大腦兩半球交替興奮、抑製或同時興奮，協同工作，大大挖掘了大腦的潛在能量，學生可以在輕鬆愉快的氣氛中學習。因此，情境教學可以獲得比傳統教學明顯良好的教學效果。
二、認識的直觀原理
從方法論看，情境教學是利用反映論的原理，根據客觀存在對兒童主觀意識的作用進行的。而世界正是通過形象進入兒童的意識的，意識是客觀存在的反映。情境教學所創設的情境，因其是人為有意識創設的、優化了的，有利於兒童發展的外界環境，這種經過優化的客觀情境，在教師語言的支配下，使兒童置身於特定的情境中，不僅影響兒童的認知心理，而且促使兒童的情感活動參與學習，從而引起兒童本身的自我運動。
300多年前，捷克教育家誇美紐斯在《大教學論》中寫道：“一切知識都是從感官開始的。”這種論述反映了教學過程中學生認識規律的一個重要方麵：直觀可以使抽象的知識具體化、形象化，有助於學生感性知識的形成。情境教學法使學生身臨其境或如臨其境，就是通過給學生展示鮮明具體的形象（包括直接和間接形象），一則使學生從形象的感知達到抽象的理性的頓悟，二則激發學生的學習情緒和學習興趣，使學習活動成為學生主動的、自覺的活動。
應該指明的是，情境教學法的一個本質特征是激發學生的情感，以此推動學生認知活動的進行。而演示教學法則隻限於把實物、教具呈示給學生，或者教師簡單地做示範實驗，雖然也有直觀的作用，但僅有實物直觀的效果，隻能導致學生冷冰冰的智力操作，而不能引起學生的火熱之情，不能發揮情感的作用。
三、思維科學的相似原理
相似原理反映了事物之間的同一性，是普遍性原理，也是情境教學的理論基礎。形象是情境的主體，情境教學中的模擬要以範文中的形象和教學需要的形象對對象，情境中的形象也應和學生的知識經驗相一致。情境教學法要在教學過程中收入或創設許多生動的場景，也就是為學生提供了更多的感知對象，使學生大腦中的相似塊（知識單元）增加，有助於學生靈感的產生，也培養了學生相似性思維的能力。