奥苏贝尔的认知结构及其特征的概念是针对其对新的学习的影响而提出的。他发现在认知结构中有三方面的特征对于有意义学习的发生与保持具有至关重要的意义和最为直接的影响。由于这三方面的特征并不是恒定不变的常量，而是因人而异的变量，所以奥苏贝尔就把学习者认知结构的这三方面特征称之为三个认知结构变量。
第一个认知结构变量是指认知结构的“可利用性”———即学习者的原有认知结构中是否存在可利用来对新观念（即新概念、新命题、新知识）起固定、吸收作用的观念，这个起固定、吸收作用的原有观念必须在包容范围、概括性和抽象性等方面符合认知同化理论的要求。对于当前所学的新概念、新命题、新知识（新观念）来说，有可能起固定、吸收作用的原有观念与新观念之间通常有三种关系：类属关系（下位关系）、总括关系（上位关系）和并列组合关系。认知结构中处于较高抽象、概括水平起固定作用的观念，对于新的学习能提供最佳关系和固定点。在有意义学习中，如果原有的认知结构里没有适当的起固定作用的观念可以用来同化新知识，那么唯一的办法就是机械地学习。如果认知结构中只有一些肤浅的不完全适合的观念可以用来同化新知识，那么就将出现并列结合的或出现不很适当的相关类属同化。其结果，新知识不能有效地被固定在认知结构中，从而引起不稳定的含糊的意义并导致迅速的遗忘。有时，学习者的认知结构中已有适当的起固定作用的观念，但他自身却不能充分利用，结果也会出现机械的学习。
第二个认知结构变量是指认知结构的“可分辨性”———即这个起固定、吸收作用的原有观念与当前所学新观念之间的异同点是否清晰可辨。由于人们在认识与理解环境中有简化的趋势，当新知识与认知结构中原有的知识相似而不相同时，往往原有的知识倾向先入为主，新知识常常被理解为原有的知识，被原有的知识取代，或学习者意识到新、旧知识之间有些不同，但不能具体地说出什么地方不同。在上述两种情形中，新的意义的最初的可分离强度要受到损失，而且很快向认知结构中相类似的知识还原，即迅速遗忘。因此，新旧观念之间的区别愈清楚，愈有利于有意义学习的发生与保持。
第三个认知结构变量是指认知结构的“稳固性”———即这个起固定、吸收作用的原有观念是否稳定、牢固。原有观念愈稳固，也愈有利于有意义学习的发生与保持。
所谓确定学习者的认知结构变量，就是要确定学习者认知结构中上述三方面的特性。
要确定认知结构是否具有“可利用性”，就是要确定当前所学的新概念、新命题、新知识与学习者原有认知结构中的某种概念、命题或知识之间是否存在上类属关系（下位关系）、总括关系（上位关系）和并列组合关系。而第二个认知结构变量——“可分辨性”的确定实际上可以和前一步工作几乎同步完成：确定了原有概念与当前所学的新概念之间的关系，那么二者之间就已经泾渭分明，清晰可辨了。接着就要确定第三个认知结构变量，即要分析学习者认知结构中起同步、吸收作用的原有观念的“稳固性”。一般说来，若能找到和新观念具有类属关系或总括关系的原有观念，那么，这种原有观念通常对于绝大多数的学习者都是比较稳定而牢固的；假如原有观念与新观念之间是并列组合关系，则这种原有观念的稳固性将随不同的学习内容而有较大的差别，这又有三种不同情况：如原有观念贴近学生的日常生活，则这种“原有观念”是比较稳固的；如原有观念和已学过的某种知识相关，而且该知识的习得意义又能较好地保持，那么这种原有观念也是比较稳固的；如原有观念和已学过的某种知识相关，但对该知识的习得意义不能有效保持，那么这种原有观念将是不稳固的。
了解学习者原有的认知结构有助于设定学习过程的起点，确定当前所学新概念、新知识的教学起点，是实现个别化教学和因材施教的重要前提，因为，认知结构变量涉及到学习中新旧知识相互作用的全部条件。在学习阶段，认知变量通过学习的同化方式影响着认知的相互作用过程，从而决定涌现出的新意义的准确性、清晰性与可辨性。在保持阶段，这种变量仍旧通过同化机制发挥作用，在保持期间还持续地产生累积作用，由此决定了新获得意义的可利用性的相对程度。
