Kognitiivisen kuormituksen teoria

Oletko koskaan ollut kurssilla, jossa kouluttaja kävi materiaalinsa läpi niin nopeasti, ettet oppinut juuri mitään? Tai ehkä sisältö oli niin monimutkaista, että se meni täysin yli ymmärryksesi?

Tässä artikkelissa tarkastelemme kognitiivisen kuormituksen teoriaa (CLT). Siinä otetaan tieteellinen lähestymistapa oppimateriaalien suunnitteluun, jotta ne esittävät tietoa sellaisessa tahdissa ja sellaisella monimutkaisuustasolla, että oppija pystyy täysin ymmärtämään sen.

Miten käsittelemme tietoa?

Kognitiivisen kuormituksen teoria perustuu laajalti hyväksyttyyn malliin ihmisen tiedonkäsittelystä, joka on esitetty kuviossa 1 (tämän julkaisivat Richard Atkinson ja Richard Shiffrin vuonna 1968).

Siinä kuvataan prosessin koostuvan kolmesta pääkohdasta, jotka ovat: aistien avulla tapahtuva muistin käsittely (sensorinen muisti), työskentelymuisti (työmuisti) ja pitkäaikainen muisti. Sittemmin monet tutkijat ovat lisänneet ymmärrystämme tästä käsitteestä, mutta perusmalli on pysynyt samana.

Joka päivä sinua pommitetaan aistitiedolla. Aistimuisti suodattaa suurimman osan tästä informaatiosta pois, mutta säilyttää vaikutelman tärkeimmistä asioista niin kauan, että ne siirtyvät työmuistiin.

Kun esimerkiksi palautat lentopalloa pelatessasi tennistä, aistimuistisi hylkää informaation viereisillä kentillä olevista pelaajista, lähistöllä leikkivien lasten äänistä, puistokahvilan kahvin tuoksusta… ja keskittyy vain lähestyvään palloon.

Tieto kulkeutuu aistimuistististasi työmuistiin, jossa se joko prosessoidaan tai hylätään. Työmuistiin mahtuu yleensä kerrallaan viidestä yhdeksään tietoa (tai kappaletta). Tämä on keskeistä kognitiivisen kuormitusteorian kannalta, kuten tulet näkemään.

Kun aivosi käsittelevät tietoa, ne luokittelevat sen ja siirtävät sen pitkäkestoiseen muistiin, jonne se tallennetaan tietorakenteisiin, joita kutsutaan ”skeemoiksi”. Nämä järjestävät tietoa sen mukaan, miten käytät sitä. Sinulla on siis esimerkiksi skeemoja erilaisille käsitteille, kuten koira, kissa, nisäkäs ja eläin.

Sinulla on myös käyttäytymisskeemoja toiminnoille, kuten pallon lyömiselle, polkupyörällä ajamiselle, ruoan tilaamiselle ravintolassa ja niin edelleen. Mitä enemmän harjoittelet käyttämään näitä skeemoja, sitä vaivattomammaksi nämä käyttäytymismallit tulevat. Tätä kutsutaan ”automaatioksi”. Skeemat ovat merkittäviä myös kognitiivisen kuormituksen teorian kannalta. Selvitetään, miksi.

Mitä on kognitiivisen kuormituksen teoria?

Kognitiivisen kuormituksen teorian kehitti John Sweller. Hän julkaisi aiheesta artikkelin Cognitive Science -lehdessä vuonna 1988.

”Kognitiivinen kuormitus” liittyy siihen tietomäärään, jonka työmuisti voi kerrallaan säilyttää. Swellerin mukaan, koska työmuistin kapasiteetti on rajallinen, opetusmenetelmillä tulisi välttää sen ylikuormittamista ylimääräisillä toiminnoilla, jotka eivät suoraan edistä oppimista.

Esimerkiksi merkitty kaavio kuormittaa työmuistia vähemmän kuin kaavio, jonka sivussa on lueteltu merkintöjä. Kuvittele esimerkiksi, miltä sinusta tuntuisi, jos olisimme esittäneet kuvassa 1 olevan kaavion näin:

Kognitiivisen kuormituksen teoria osoittaa meille myös, että työmuistia voidaan laajentaa kahdella tavalla. Ensinnäkin mieli käsittelee visuaalista ja auditiivista informaatiota erikseen. Työmuistissa olevat auditiiviset kohteet eivät kilpaile visuaalisten kohteiden kanssa samalla tavalla kuin kaksi visuaalista kohdetta, esimerkiksi kuva ja jokin teksti, kilpailevat keskenään.

Tämä tunnetaan nimellä ”modaliteettiefekti”. Niinpä esimerkiksi selittävällä informaatiolla on vähemmän vaikutusta työmuistiin, jos se kerrotaan, eikä sitä lisätä jo valmiiksi monimutkaiseen kaavioon.

Toiseksi, työmuisti käsittelee vakiintunutta skeemaa yksittäisenä elementtinä, ja pitkälle harjoiteltua ”automatisoitua” skeemaa tuskin lasketaan lainkaan. Niinpä oppimistoiminnot, jotka tukeutuvat jo olemassa olevaan tietämykseen, laajentavat työmuistin kapasiteettia.

Tämä tarkoittaa, että esivalmennus eli ennakkotaitojen opettaminen ennen monimutkaisemman aiheen esittelyä auttaa heitä luomaan skeemoja, jotka laajentavat heidän työmuistiaan, ja tämä tarkoittaa sitten sitä, että he pystyvät ymmärtämään ja oppimaan vaikeampaa tietoa.

Kognitiivisen kuormituksen teorian soveltaminen harjoitteluun ja oppimiseen

Kognitiivisen kuormituksen teorian avulla voidaan suunnitella harjoittelua, joka vähentää oppilaiden työmuistiin kohdistuvia vaatimuksia, jotta he oppisivat tehokkaammin. Voit soveltaa kognitiivisen kuormituksen käsitettä oppimiseen ja koulutukseen monin eri tavoin.

Mittaroi asiantuntemusta ja sovita esitys sen mukaan

Mitä enemmän asiantuntemusta kehittyy jollakin tietyllä alueella, sitä enemmän tietoa on käytettävissä skeemoissa. Muista, että ei ole väliä, kuinka monimutkainen skeema on – se lasketaan työmuistissasi yhdeksi kohteeksi.

Sentähden on hyvä mukauttaa opetusta vastaamaan opettamiesi henkilöiden asiantuntemuksen tasoa. Tee tämä tekemällä koulutustarpeiden arviointi , tai pyydä oppijoita kuvailemaan, kuinka hyvin he tuntevat aiheen.

Seuraavaksi käytä Bloomin koulutustavoitteiden taksonomiaa varmistaaksesi, että esität tietoa oikealla tasolla oppijoille – se, mikä sinusta tuntuu itsestään selvältä, ei ehkä ole lainkaan itsestäänselvää heille.

Vähennä ongelma-avaruutta

”Ongelma-avaruus” on kuilu nykytilanteen ja toivotun tavoitteen välillä. Jos tämä on liian suuri, ihmisten työmuisti ylikuormittuu.

Tämä tapahtuu usein monimutkaisissa ongelmissa, joissa oppijan on työskenneltävä taaksepäin tavoitteesta nykytilaan. Tämän tekeminen vaatii häntä pitämään työmuistissaan kerralla paljon tietoa. Tavoitteeseen keskittyminen vie myös huomion pois opittavasta tiedosta, mikä heikentää oppimisen tehokkuutta.

Parempi tapa on pilkkoa ongelma osiin. Tämä pienentää ongelma-avaruutta ja keventää kognitiivista kuormitusta, mikä tekee oppimisesta tehokkaampaa.

Muita menetelmiä ongelma-avaruuden pienentämiseen ovat esimerkiksi työstettyjen esimerkkien antaminen ja sellaisten ongelmien esittäminen, joissa on osaratkaisuja, jotka oppija voi suorittaa. Nämä lähestymistavat ovat erityisen hyödyllisiä, koska ne osoittavat vahvat ongelmanratkaisustrategiat käytännössä.

Vähentää jaetun huomion vaikutusta

Kun käytössäsi on useita visuaalisen informaation lähteitä, kuten kaavioita, merkintöjä ja selittävää tekstiä, huomiosi jakautuu niiden välillä. Tämä lisää kognitiivista kuormitusta, mikä vaikeuttaa uusien skeemojen luomista.

Tämä vaikutus vähenee, kun integroit visuaalista tietoa. Sisällytä merkinnät kaavioihin (kuten kuvassa 1) sen sijaan, että sijoitat ne laatikkoon toiselle puolelle, tai jos tämä ei ole mahdollista, keskity ensin yhteen osaan. Jos oppijat joutuvat käyttämään käsikirjaa esimerkiksi tietokoneohjelmaa käsitellessään, anna heille aikaa tutustua ensin tekstiin, ennen kuin esittelet ohjelman.