Teorie kognitivní zátěže

Teorie kognitivní zátěže  je teorie  učení, která naznačuje, že optimálního učení lze dosáhnout poskytnutím adekvátního zatížení pracovní paměti studenta. Pomáhá přesně porozumět tomu, jak lidé získávají znalosti, a vyvinout strategie výuky, které by byly adekvátní potřebám studentů. Byl vyvinut australským neurofyziologem Johnem Swellerem .

Pojem "kognitivní zátěž"

Kognitivní zátěž  je vícerozměrný konstrukt, který definuje, jak zátěž ovlivňuje výkon studentů v určitých úkolech. Podle modelu prezentovaného Paasem a van Merrinboerem je kognitivní zátěž ovlivněna interakcí mezi charakteristikami úkolu (formát, složitost úkolu, tempo dokončení, čas potřebný k jeho dokončení) a samotným studentem (úroveň znalostí, věk , schopnost učení) [1 ] . Tito výzkumníci identifikují tři aspekty, které charakterizují koncept kognitivní zátěže:

• Psychická zátěž je aspektem kognitivní zátěže, který vyplývá z interakce mezi úkolem a charakteristikami předmětu. Lze ji určit na základě našich současných znalostí o úkolech a vlastnostech předmětu.
• Duševní úsilí je aspektem kognitivní zátěže, která se týká kognitivních schopností, které jsou skutečně přiděleny k řešení úkolu.
• Výkon je aspektem kognitivní zátěže, který lze definovat na základě výsledků žáků, jako je počet správně vyřešených úkolů, počet chyb a čas potřebný k dokončení úkolu.

Kognitivní architektura: paměť a schémata

Jako každá teorie postavená na kognitivní psychologii se i teorie kognitivní zátěže opírá o řadu teoretických konstruktů z oblasti kognitivní psychologie . V tomto případě mají velký teoretický význam dva pojmy - paměť a obvody [2] .

Pracovní paměť  se v současné době používá pro zpracování a dočasné uložení materiálu, je zodpovědná za udržování aktuálních informací nezbytných k provedení konkrétní akce. Problém pro vývojáře učebních osnov je, že pracovní paměť je omezena na přibližně sedm položek nebo částí informací najednou. Kromě toho se také podílí na procesech organizování, porovnávání a jiné práce s těmito informacemi, díky čemuž může student ukládat velmi omezené množství informací najednou.

Dlouhodobá paměť  uchovává již existující informace a právě na ni člověk v procesu poznávání primárně spoléhá. Pracovní paměť není schopna složitých operací, které dříve nebyly zapojeny a nebyly uloženy v dlouhodobé paměti. Proces učení tedy musí brát v úvahu, jak jsou informace ukládány a organizovány v dlouhodobé paměti, aby byly v případě potřeby dostupné. Podle teorie jsou schémata uložena v dlouhodobé paměti. Schémata klasifikují informační položky podle toho, jak budou použity. Schéma může obsahovat obrovské množství informací, ale pokud je automatizované, pak je jako celek zpracováno v pracovní paměti. Proces učení by se měl snažit vytvářet stále složitější obvody kombinováním prvků složených z obvodů nižší úrovně do obvodů vyšší úrovně. Příklad obvodu: aritmetické operace.

Principy učení vytvořené podle teorie

Teorie kognitivní zátěže naznačuje, že efektivní učební materiál usnadňuje učení tím, že nasměruje kognitivní zdroje k činnostem, které přímo souvisejí s učením, spíše než získáváním předchozích znalostí pro učení. Výzkumníci zjistili, že mnoho učebních rutin vede studenty k tomu, aby se zapojili do kognitivních aktivit, které jsou daleko od zřejmých cílů úkolu. Kognitivní zátěž vytvářená těmito nevhodnými aktivitami může bránit v získání potřebných dovedností a schopností [3] .

Teorie kognitivní zátěže vám tedy umožňuje pochopit, jaké faktory ovlivňují asimilaci materiálu, jaký by měl být z hlediska složitosti, jak jej efektivně distribuovat a prezentovat [4] [5] . V rámci této teorie byly studovány následující efekty [6] :

1. Účinek absence konkrétního cíle  - pokud nahradíte obvyklý úkol úkolem, ve kterém neexistuje žádná podmíněná „správná odpověď“, snižuje to vnější kognitivní zátěž, což umožňuje studentovi nehledat správnou odpověď, ale soustředit se na tom, jaké znalosti a dovednosti má k dispozici k řešení úkolu.
2. Worked Case Effect  – Nahrazením běžné úlohy příkladem, který obsahuje chyby nebo opomenutí a je třeba jej opravit, se student může soustředit na problém a na to, jak jej efektivně vyřešit.
3. Efekt částečného řešení  – pokud je žákům poskytnuto dílčí řešení problému, mohou se zaměřit na důležitější části problému, což snižuje kognitivní zátěž.
4. Efekt rozdělení pozornosti  – nahrazení několika nesourodých zdrojů informací jedním zdrojem informací zamezuje zbytečné kognitivní zátěži, protože žák nemusí mentálně integrovat informační zdroje
5. Efekt modality  – multimodální prezentace využívá vizuální i sluchové procesory pracovní paměti, což jim umožňuje „vměstnat“ do nich více informací. Duální modalita prezentace materiálu však může mít výhody pouze při práci s jednoduchou informací, která nezatěžuje paměť nadměrně, a pokud jde o zpracování složitějších informací, tento efekt nemusí fungovat kvůli neschopnosti uchovat velké množství informací v paměti – pak je lepší používat pouze obrazový materiál [7]

Vědci znají tyto účinky a formulují principy učení formulované podle teorie kognitivní zátěže [4] :

• Zásada bez cíle  - je třeba zadávat takové úlohy, které by žákům umožnily neusilovat o jediný správný způsob řešení, ale nacházet mnoho způsobů. Studenti mohou být například dotázáni: „Přemýšlejte o co největším počtu nemocí, které by mohly souviset s pozorovanými příznaky,“ místo toho, aby se jich zeptali: „Jakou nemoc naznačují příznaky tohoto pacienta?“
• Principem zpracovaného příkladu  je, že je lepší nahradit rutinní úkoly dobře zpracovanými příklady, například můžete vyzvat studenty, aby kritizovali hotový plán léčby, než je nutit, aby si takový plán vytvořili sami.
• Princip částečného dokončení  – můžete žákům dát dílčí řešení problému, aby se mohli soustředit na procvičování důležitějších dovedností.
• Princip oddělení pozornosti  - je nutné nahradit více zdrojů informací, které jsou odděleny v prostoru nebo čase, jedním integrovaným zdrojem informací
• Princip modality. Je mnohem efektivnější, když jsou informace prezentovány na různých smyslových kanálech: například tabulky a grafy jsou zobrazeny na obrazovce a vysvětlení je podáváno ústně.

Kromě toho je nutné dodržovat řadu dalších zásad, například zásadu „od jednoduchého ke složitému“, zásadu variability (nabízení nejednotných úkolů). Kromě toho je důležité uvolnit učitelovu kontrolu nad studenty a dát jim větší autonomii, aby si mohli adekvátně budovat vlastní kognitivní schémata.

Poznámky

1. ↑ Paas F. et al." Měření kognitivní zátěže jako prostředek k rozvoji teorie kognitivní zátěže // Pedagogická psycholog. - 2003. - T. 38. - č. 1. - S. 63-71.
2. ↑ Kirschner PA "Teorie kognitivní zátěže: Důsledky teorie kognitivní zátěže na design učení. - 2002.
3. ↑ Chandler P., Sweller J. Teorie kognitivní zátěže a formát výuky //Poznání a instrukce. - 1991. - T. 8. - No. 4. - S. 293-332.
4. ↑ 1 2 Sweller J." Teorie kognitivní zátěže // Psychologie učení a motivace. - Academic Press, 2011. - V. 55. - S. 37-76.
5. ↑ Sweller J." Teorie kognitivní zátěže, obtížnost učení a výukový design // Učení a výuka. - 1994. - V. 4. - č. 4. - S. 295-312.
6. ↑ Van Merrienboer JJG, Sweller J." Teorie kognitivní zátěže a komplexní učení: Nedávný vývoj a budoucí směry // Recenze pedagogické psychologie. - 2005. - V. 17. - č. 2. - S. 147-177.
7. ↑ Ezdekova L. B., Alkhazova M. Kh." Aplikace teorie kognitivní zátěže při studiu cizích jazyků // Problémy moderní vědy. - 2013. - č. 8-2. - S. 202-207.