Наряду с мнемонизацией (включая память) и восприятием в качестве третьей разновидности, или способа целевого ожидания (means-end-exputation), Толмен вводит вывод, или умозаключение (inference). Он определяет его как специфический тип ожидания сигнификативной структуры (sign-gestalt-expectation). Сущность его он усматривает в том, что в данном случае ожидание предстоящего сигнификата (обозначаемого объекта) осуществляется не в силу непосредственного наличия стимулов, идущих от этого объекта, и не в силу того, что прежде была дана или испытана специфическая последовательность данного знака, данного обозначаемого и их целевого соотношения (means-end-relation), а на основании действия других сигнификативных структур.
Таким образом, Толмен утверждает, что соотношение между средствами и целями, ожидаемое на основе предшествующей деятельности по методу проб и ошибок, всегда принимает характер ожидания сигнификативной структуры. Тем самым вслед за телеологией целевого отношения в каждый акт поведения оказывается у Толмена спроецированным и «сигнификативное отношение», или «сигнификативная структура». Одно за другим включает Толмен в свою систему центральные понятия враждебной бихевиоризму идеалистической («менталистичеекой») концепции, давая им лишь иную транскрипцию. Введя с самого начала в определение поведения целевое отношение «намерения», он, следуя регрессивно по тому же пути далее, включает в него и сигнификативно отношение. Восприятие (перцепцию), мнемонизацию и умозаключение Толмен рассматривает как три вида сигнификативной структуры.
На понятии сигнификативной структуры, включенной в устанавливающееся в результате проб и ошибок отношение средств и целей, строит Толмен и свою теорию обучения (learning). Он дает развернутую критику концепции обучения, основывающейся на теории условных рефлексов и теории проб и ошибок в ее традиционной форме. Он не отвергает при этом ни одной, ни другой, а лишь совершенно правильно ограничивает их значение, считая, что ни одна из них не может быть признана универсальной, исчерпывающе определяющей одну-единственную закономерность процесса обучения. Противопоставляя им свою теорию, он по существу исходит из теории проб и ошибок, но вводит в нее дополнительный новый компонент — сигнификативную структуру. Процесс обучения в его наиболее специфических формах определяется для Толмена как построение или, скорее, уточнение и утончение ожидаемых сигнификативных структур (sign-gestalt), то есть специфических целых, включающих знак, обозначаемое и сигнификативное отношение средств и целей.
Толмен подчеркивает, что его критика не направляется на учение об условных рефлексах как физиологическое учение, хотя и здесь, пишет он, новейшие исследования заставляют усомниться в том, что условный рефлекс является таким простым и универсальным механизмом. Но для психологического — «молярного» — понятия поведения этот принцип, сводящий поведение к совокупности элементарных реакций, во всяком случае не адекватен; правилен он или неправилен, он лежит в другом физиологическом плане. Поведение как специфический объект психологии, не сводимый к сумме входящих в состав его или лежащих в его основе физиологических процессов, определяется, по Толмену, именно феноменом ожидания знака — обозначаемого; он конституирует его психологическую специфику. В этом психологическом плане применительно к поведению как целостному акту традиционная бихевиористическая схема «стимул — реакция», опирающаяся на понятие механизма рефлекторной дуги, по Толмену, несостоятельна. Стимулы как таковые не определяют непосредственно реакций. Процесс «учения» не заключается в том, что надлежащие связи между стимулами и реакциями закрепляются, а ненадлежащие в результате торможения элиминируются. Обучение по методу проб и ошибок состоит не в этом, а в образовании, утончении и преобразовании дифференцированных сигнификативных структур. Служащий стимулом объект, включенный в путь, ведущий к неправильному ответу, становится знаком для тех объектов, которые могут быть достигнуты на этом ложном пути; служащий стимулом объект, включенный в путь, ведущий к правильному ответу, становится знаком для объекта, который может быть ожидаем как результат правильной ответной реакции. Пробуя как правильные, так и неправильные ответные реакции, организм открывает эти связи. В соответствии с этим он преобразует или утончает соответственно дифференцированные сигнификативные структуры. И в результате он, наконец, идет одним или другим путем в силу этих сигнификативных отношений и мотивационных условий момента.