心理学基础、教学论基础、技术基础、文化基础和实用基础是建构主义学习环境的核心要素（Hannafin et al．，1997；Hannafin&Land，1997）。心理学基础强调了与个体如何思考和学习相关的理论和研究。例如，行为心理学和认知心理学为传统的直接教学提供了心理学基础。行为主义者将刺激一反应一刺激一反应的联结作为他们最主要的观念，学习就是行为相对持久的变化，这种变化与刺激、反应、强化的不断联结相联系（Skinner，1957）。认知心理学家则认为，像图式、加工深度、心智模型、认知负荷等建构物是学习的中心（例如，见本书第三章，Gagne &Glaser，1987）。个体具有有限加工能力，基于有选择的感知而对外部刺激作出反
应，把所选的刺激传输和解码至工作记忆中，等等（Hannafin&Rieber，1999）。
教学论基础提出了环境的给养（affordance）和活动，这一基础应该与相应的心理学基础相联系。例如，与行为主义假设相一致的贯一教学策略，反映了以客观性为基础的、科层式组织的、结构严谨的“反应—反馈”的教学活动。基于认知理论的教学论基础，则可能反映出与加涅（Gagne，1985）的内部教学事件相关的外部策略（提高对于即将出现的信息的警觉、突出关键术语和概念等）。
技术基础影响到媒体如何支持、限制或加强学习环境。不同的媒体可以被用来以不同的方式支持学习，但技术的贯一性应用与特定情况下的特定认识论框架有关。在认知负荷限制存在时，技术可以控制信息的速度和将信息分成组块；与之对照，在认为个体协商很重要时，它可以支持以学习者为导向的对万维网资源的获取，支持对各种观点加以操作。技术基础决定了哪些在技术上是可行的，但贯一的实践要求确定如何开发能力。在贯一设计中，技术应用的方式取决于它对特定认识论假设的适应性。
文化基础则反映了学习共同体的主导性价值观。例如，文化基础可以反映特定的价值观，如“回归基础”、“跨学科学习”或“全球社会”等。比如说，一些高等教育机构注重学分、学时，大班和小组形式的讲授可能就十分普通。以应用为导向的学习环境，如工程学、商学和医学院校，可能强调基于案例的、重视实验室的、基于项目的方法，以解决复杂的现实问题。贯一学习环境既反映了相应的文化境脉，也使这种文化境脉发挥作用（参见本书第八章）。
最后，实用基础强调，在实际设计任何学习环境时，要对可以利用的资源和限制条件加以协调。例如，许多学校认识到了让教师、学生和管理者同世界范围内其他地方的这些人员进行联系的好处。但是，联系的能力、带宽、硬件等局限常常限制了在教学上和技术上本来可以取得的成果。实施条件的基础体现了学习环境的设计和实施的现实情况，常常会要求对一个或几个基础之间的协调性进行重新评估。
因而，贯一设计要求同时考虑每一个基础，以使各基础之间的协调性能达到最优的程度。随着各基础之间交叉的增多，设计也就越具有贯一性。多种心理学观点都可以加以引用，因而在教学论上的选择也就很多。但是，并不是所有的观点和方法都是可以相互交换的，在贯一设计中，它们是相互依赖的。
贯一设计的原则。我们认为进行贯一设计的实践有四个基本条件（见Hannafin et al．，1997）。首先，设计必须植根于自恰的和普遍接受的理论框架。只有其核心基础是同一的、一致的，学习环境才有理由得到延伸，并将相应的理论技术、相关的假设和方法连接起来。其次，方法必须与研究的结果相一致，进行这些研究就是为了验证、证实或拓展研究所依据的理论。贯一方法来源于事例、案例和策略得以评估的研究；贯一设计实践建立在被验证过和被证明了的方法之上。另外，贯一设计是可以概括的，就是说，它们的适用范围超越了单一的案例，可以把取得成功的个别案例进行转化，以适应和适用于其他设计者。这并不是说要在严格界定的条件下对方法进行文字上和具体方法上的照搬，而是适当地在可以参照的环境中对设计过程进行启发式的应用。最后，贯一设计及其框架在后继的应用中得到反复的验证。方法支持了自己依据的理论框架，并在后继应用中拓展了框架本身，因而被证实是有效的。这种设计过程和方法不断地揭示、检测、验证或驳斥它们所依据的理论框架和假设，反之亦然。
历史地看，教学设计者知道，活动和活动系统是在不断变化的。社会结构的进化和改变是一个自然的现象。活动系统中引起变化的是其中的矛盾。马图拉纳和瓦里（Maturana&LVarela，1987）把这些矛盾描述成困扰（perturbation）。这些困扰或矛盾是引起科学领域牛的变化的原因．导致了范式的转变（Kuhn，1972）。就是说，活动系统是辩证的、适应性的和自我调整的。就像本文是对较早文稿修改而成的，这一修改是辩证发展的结果。
前文提到，活动理论的出现是作为对心理学固有矛盾的一种顺应，这些矛盾有：精神过程与客体相关的活动的矛盾、个体过程与群体过程的矛盾、具体动作与社会文化现象的矛盾、内部方面与文化方面的矛盾、获得与建构的矛盾、描述性与规定性的矛盾、关于目标的与历史一辩证的矛盾。心理的本质激起了哲学家千余年的兴趣。很明显，活动理论处于争论的社会文化和历史这一方。
活动系统中社会的、文化的、组织的因素经常导致看来是固有的矛盾。矛盾之一是生产产生需求还是需求导致生产的悖论（Holt&Morris，1993）。例如，大多数开发基于网络的远程教育的组织总是为这样的矛盾所困扰：一方面要保持高质量，这就需要在交互式学习方面花费更多，而另一方面又要回收成本和获得利润。三我们的SCLEs表现出来的总体规划过程的本质是维持全员上岗和库存充足，并且不能生产过多或生产不足。规划过程的辩证性质要求经营管理者进行调整（雇佣和解雇、生产和闲置）。
虽然矛盾对活动系统而言常是内部性的，但当一个活动系统的价值观、信念或活动与另一个系统相矛盾时，矛盾也可能—表现于外部。在其中一个或这两个活动系统中进行的活动的性质就必须改变。
中介行动
活动总是涉及到人工制品（仪器、符号、程序、机器、方法、模式、理论、法规以及工作组织的形式）。而认知心理学传统上只注重心智表征，而忽视制品或中介工具和符号，“不理解日常生活中制品的作用．特别是制品融人社会实践的方式，就不篚理解活动”（Nardil996，p．4）。人类学的研究已经长期认识到这一点，这一点在教育领域中也有用。社会文化理论并不认为人类行动中没有心理因素，而是认为心理是以中介制品和文化的、组织的、历史的情境脉络为条件的（Wertsch，1998）。
活动理论的一个基本假设是工具中介或改变了人类活动的性质，工具被内化后，还会影响人的心理发展：卡昔泰林纳恩（Kaptellinnen，1996）认为，“所有人类经验都受到我们使用的工具和符号系统的制约”（p．10）。如沃茨奇（Wertsch，1998）所指出的那样，社会文化分析把重点放在发现中介行动的所有方面。他从伯克（Burke，1969）的社会文化要素开始，包括艺术、场景、主体、机构和意向等，指出使几乎所有人类行动成为中介行动的条件。在中介行动中，主体与中介手段之间有着不可避免的张力：它们是相互作用的，行动受到主体和中介手段的相互作用的制约。沃茨奇继续说明了中介行动的性质，描述了主体与中介之间的转化效果、中介的给养和中介活动的内化。他把心理作为中介行动的描述可能是社会文化分析中最清楚和完整的描述，但是，对此完整地加以述评非本章所能及。
多年来，认知发展心理学家就提出．数学知识出现在孩子入学之前，因而也在学校之外。一些人认为，这种说法从根本上讲是无意义的：没人教他们，他们怎么能够学？不过，我们现在知道在上学之前有一些教数学的活动。例如，教儿童如何田我们的计数方法数数，但是早期的数学学习在很大程度上归功于孩子自己的努力，也归功于孩子成长于一个文化活动（如买卖）和人工制品（如钱）发挥主导作用的社会中。很难明确解释这种数学知识和经验的性质。实际上，在儿童学前数学能力方面最高产的观察家和理论家皮亚杰，在提出如下论点时也感到相当地困难：高级数学最终归结于对于行动的思考．这些行动最初寓于人的身体世界，但是最终寓于心理活动本身。人能够在没有具体物体的情况下进行这种心理活动（Beth &Piaget，1961）。
现在看来，皮亚杰在一个非常重要的方面是对的：儿童对于数的理解，很多源于他们一开始怎样理解和反思其身体上的数量：但是在另一个方面皮亚杰的理解就不对了，这就是卡西若（Cassirer,1923）指出而皮亚杰本人后来也支持的，即：数学思想存在于从物体的物理属性中直接抽象出知识：尽管事物依旧出现，但是数学知识建立在推导出的不变量之上。皮亚杰的经典例子是：尽管两种物体的物理空间不同，但数具有守恒性。一个有数的概念的儿童能够理解，两种物体所占的物理空间是否一样无关紧要，一个细长的物体和一个短粗的物体，其体积可以是一样的。
我们不将数的守恒看作区分前运算期和运算期儿童的标准．而是认为，它表明早期的数学知识与对于物理量的思考是交织在一起的，我们将这一点看作贯穿数学发展的一个主题，它们从来没有完全分开，正像光的微粒理论和波理论构成一对张力，而不是一个有明确解决途径的问题一样。
不能将数学的量孤立起来，这是因为，通过将思想植根于对于空间的经验和空间中的行动，可以获得许多的东西。部分小于整体这一欧几里德定理很吸引人，是因为它同从日常经验中学习到的许多知识是一致的。在大多数情况下，部分当然不能大于整体。
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本书论述的是学习理论，这些理论为设计和开发开放的学习环境（定义在第一章中）提供了基本原理。1990年代，我们目睹了从未有过的对学习理论的高度关注，这些当代学习理论依据的本体论和认识论是与教学设计传统的客观主义基础在本质上截然不同的。该书试图为教学设计人员、课程专家、数学和科学教育者、学习心理学家以及其他所有对这一艺术的理论现状感兴趣的人介绍这些新的学习环境的理论基础。
作为一种活动系统的教学设计（见该书第四章）产生于二次世界大战。当时，教学设计是产生可靠培训的一种机械过程，扎根于行为主义心理学和传播理论的教学设计关注的是如何开发一种教学．该教学致力于通过操作实践和强化来支持观念的传授。这些方式设想学习是知识传播和接受的过程，它可导致学习者行为的改变。有关这些信念的假设究竟是什么？
传统教学在通常意义上被称之为传授式教学，在教学过程中知识从教师（或技术）传输至学习者。传授式教学依据的是教学的传播模式（见图1），该模式至今一直支配着许多场景中的教学实践。教育者相信改进学习就是通过提高讯息的清晰度，从而比较有效地将观念传输给学习者。大多数教育机构的这一假设通常是这样的：如果教师能够将他们知道的事传授（传输）给学生，那么学生就能像传播者一样知道这一切。教学是向学生传播观念的过程。好的教学意味着比较有效的传播。这一假设的形成是因为教师对某一观念的学习时间较长，理解较好，因此也就比较有可能传播这些观念。从认识论的角度看，该假设设想知识是一种可以传递并为个人所有的物品，这意味着学生可以像教师一样了解世界。这一假设进一步设想学生希望像教师那样了解世界。但是，学生是这样想的吗？如果是的话，为什么？
在现代社会中，作为一个学生应该从文化角度对自己的成熟过程承担责任。这是通往成年道路的权利与责任。梅里尔（Merrill、Drake、Lacy、Pratt and ID2 ResearchGroup，1996）等宣称：“学生是说服自己从教学中获取特殊知识和技能的人；学习者则是从自己的经验中建构自己的意义的人。我们大家都是学习者，但是只有那些使自己能忍受精心策划的教学情境的人才是学生。”教育的传输模式依据的是学习的服从模式和教学的传授模式。尽管在大部分教育机构中，学习由教师传授给他们的知识对大多数学生来说，这并不是他们的愿望，也不是他们的需要或个人所表达的意愿，但他们却被要求说服自己去获得教师告诉他们的一切，因为假
定教师知道得更好。
在教学设计过程中，行为主义心理学家将他们的努力集中在通过在基本的传播过程上附加练习和反馈以放大传播过程（接收和传输）。行为主义者设想，如果学习是行为的变化，那么行为必须通过强化练习来形成。为此，在传播过程上必须附加各种各样的练习策略（重复练习、记忆术、数学化、算法化，等等）以增强学生模拟教师知识的能力（图2）。在二十世纪七八十年代，认知心理学建议对这些学习过程作内在的、心智上的解释，遗憾的是，这样的解释并不能系统地改变教育的实践。对学习过程更为复杂的表征并没有能够为教育过程的变革提供足够的推动力。也许，认知革命还不够革命。
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