La càrrega cognitiva és la saturació de la memòria de treball que al’hora és l’espai de treball del teu cervell quan fas alguna cosa i té una capacitat limitada, com una taula on només pots posar unes quantes coses alhora. Quan una tasca és complicada o nova, ocupa més espai en aquesta taula mental.
Per exemple, quan estàs aprenent a conduir, hi ha tantes coses a recordar i fer alhora (com mirar els miralls, controlar la velocitat, atenció als senyals…) que la teva taula mental està plena. Això és una alta càrrega cognitiva. Però, a mesura que t’acostumes a conduir, aquestes accions es tornen més automàtiques i ocupen menys espai mental, reduint la càrrega cognitiva.
Implicacions de la teoria de la càrrega cognitiva per al disseny d’activitats. Sweller, van Merrienboer i Paas
Entrada adaptada i traduïda del blog de: Juan Fernández partir de l’article “Cognitive Architecture and Instructional Design” de John Sweller, Jeroen J. G. Van Merrienboer i Fred Paas, publicat dins el diari Educational Psychology Review.
Arquitectura cognitiva i disseny didàctic
Us presentem una entrada que segueix la pura essència del blog de Juan Fernández: un article dels autors originals de la teoria de la càrrega cognitiva que aprofundeix en les conseqüències que té per al disseny instruccional. És a dir, en què ens ajuda la teoria de la càrrega cognitiva a l’hora de planificar activitats didàctiques? Som-hi! (Podeu consultar l’article original al complet punxant aquí).
Com a resum introductori, els mateixos autors de la teoria de la càrrega cognitiva afirmen que va ser dissenyada per aportar orientacions que promoguin activitats que optimitzin l’exercici intel·lectual. La teoria assumeix la capacitat limitada de la memòria de treball, de manera que el fonamental serà reduir aquesta “càrrega” i promoure la construcció d’esquemes mentals.
Què és la memòria de treball?
La memòria de treball podria equiparar-se amb la consciència, tot i que en realitat és un conjunt de processos, més que no pas un «espai». Potser es pot definir com un «espai mental». Els humans som conscients (podem monitoritzar) tan sols allò que és a la memòria de treball. Tot el funcionament cognitiu restant queda amagat de la nostra vista, tret que aconseguim portar-ho a la memòria de treball. Les limitacions d’aquesta memòria de treball són ben conegudes i àmpliament acceptades per la comunitat científica.
La memòria de treball s’utilitza per a processar la informació, en el sentit d’organitzar-la, contrastar-la i comparar-la. La interacció entre els elements que es troben a la memòria de treball consumeix capacitat (d’aquesta memòria), reduint el nombre d’elements amb els quals es pot bregar simultàniament.
La teoria de Baddeley (1992) divideix la memòria de treball en un llenç visual-espacial per a processar la informació basada en el visual, i un “bucle fonològic” per a la informació auditiva, procedent principalment de la parla. Aquests dos sistemes es coordinen per un sistema executiu central. D’aquesta divisió prové la idea del Dual coding, és a dir, de l’eficàcia de presentar la informació visualment i auditivament. Tota l’activitat cognitiva dels i les estudiants té lloc en aquesta estructura, i per això conèixer les seves limitacions és essencial per als docents. Tot disseny d’activitats que ignori les limitacions de la memòria de treball és, inevitablement, deficient.
Però l’interès de les docents no pot ser la memòria de treball que, com ja hem dit, és molt limitada. El nostre focus ha de ser la memòria a llarg termini, que és on s’emmagatzemen els aprenentatges i que, per tant, podem recuperar o evocar després.
El gran il·lustrador Oliver Caviglioli ens deixa a Twitter (@olicav) aquesta imatge que resumeix gran part de les idees que desenvoluparem aquí:
La memòria a llarg termini
Els humans no som directament conscients de la memòria a llarg termini. Només som conscients del contingut i funcionament que es filtra a la memòria de treball. En un treball clàssic, De Groot (1966) va estudiar els factors que distingeixen als grans mestres dels escacs. Si a aquests jugadors se’ls mostra durant cinc segons una configuració de peces presa d’una partida real, els grans mestres són capaços de reproduir-la de memòria. Però si les peces estan disposades a l’atzar, el seu rendiment no es diferencia del de jugadors aficionats. A què es deu que recordar configuracions d’escacs resulti en una major habilitat de joc? Els grans mestres dels escacs reconeixen la majoria de les configuracions reals, i han après els moviments bàsics associats a cadascuna. Aquest coneixement, adquirit després d’anys de pràctica, s’emmagatzema en la memòria a llarg termini, i és el factor determinant en el mestratge per a jugar als escacs.
Experiments posteriors han obtingut resultats similars, per exemple Barfield, 1986; Egan i Schwartz, 1979; Sweller i Cooper, 1985. Tot aquests estudis confirmen que el factor principal per distingir l’habilitat per a resoldre problemes no és el coneixement d’estratègies generals i sofisticades, sinó el coneixement d’un nombre gran de problemes similars i les seves resolucions.
Per tot això, el sistema cognitiu humà es pot descriure com un sistema que posa el seu èmfasi primari en l’habilitat per emmagatzemar una quantitat aparentment il·limitada d’informació. No parlem només de dades aïllades, sinó d’interaccions complexes i procediments sofisticats. Des d’aquest punt de vista, la capacitat intel·lectual humana ve d’aquest coneixement emmagatzemat en la memòria a llarg termini. La memòria de treball és simplement incapaç de construir interaccions complexes, i encara menys amb informació nova.
D’aquí ve la primera implicació: les activitats que requereixen de llargues i complexes cadenes de raonament basades en un coneixement que no es té dificulten l’aprenentatge.
Els esquemes
Si el coneixement és la base de la capacitat intel·lectual, quina forma adopta aquest coneixement? D’acord amb la teoria dels esquemes (Chi, Glaser i Rees, 1982) el coneixement s’emmagatzema en esquemes, en els quals la informació es categoritza. Per exemple, un esquema ens diu que els objectes que són “arbres” tenen característiques comunes, malgrat que hi hagi arbres amb característiques molt diferents. Quan llegim, podem deduir el significat d’una gran varietat de signes perquè tenim esquemes que ens permeten caracteritzar lletres, paraules i combinacions de paraules. Sovint, aquesta adquisició d’esquemes és un procés actiu i constructiu. Aquests esquemes s’emmagatzemen en la memòria a llarg termini, reduint la càrrega cognitiva perquè emmagatzemen molta complexitat. Per exemple, el nostre esquema per a un restaurant inclou un coneixement ampli sobre el menjar i les seves funcions en els assumptes humans; els diners i el seu paper en l’intercanvi de béns i serveis; l’arquitectura bàsica dels edificis; i molts altres fets, funcions, processos i entitats. Aquest ampli conjunt d’elements ha estat adquirit amb els anys però s’evoca en la memòria de treball com una entitat única. Per això pot “cabre” en la memòria de treball: és un sol element.
Com a conclusió a tot això podem afirmar que gràcies a la construcció d’esquemes, tot i que hi ha límits en el nombre d’elements que es poden processar en la memòria de treball, no n’hi ha en la quantitat d’informació que podem processar.
L’automatització d’esquemes
L’automatització d’esquemes és un procés molt important en la construcció dels mateixos. Tota la informació pot ser processada conscientment (en la memòria de treball) o automàticament (Shiffrin i Schneider, 1977). Aquest processament automàtic descàrrega a la memòria de treball i té característiques diferents al processament conscient. Perquè passi cal una pràctica habitual i recorrent. Amb la pràctica oportuna, un procés pot dur-se a terme amb un mínim esforç conscient (amb una mínima càrrega per a la memòria de treball). Per exemple, gairebé tots els adults som capaços de llegir sense processar les lletres individualment. Kotovsky, Hayes i Simon (1985) van demostrar la importància de l’automatització en la resolució de problemes.
En resum, l’automatització allibera memòria de treball per poder bregar amb altres activitats. Amb l’automatització, les tasques familiars es duen a terme amb fluïdesa i precisió, alliberant la memòria de treball per a enfocar-se en les parts noves.
Un resum de l’arquitectura cognitiva
Tenim una memòria de treball limitada que s’enfronta amb totes les activitats conscients, i una memòria a llarg termini en la qual s’emmagatzemen esquemes de diversos graus d’automatització. Les habilitats intel·lectuals són conseqüència de la construcció d’esquemes cada vegada més sofisticats i complexos amb un alt grau d’automatització. Així, els esquemes porten a la memòria de treball múltiples elements i ens permeten ignorar allò irrellevant. Així, la memòria de treball s’allibera, permetent processos complexos que la sobrecarregarien.
Implicacions en el disseny d’activitats
La càrrega sobre la memòria de treball pot veure’s afectada per la naturalesa intrínseca del material (càrrega intrínseca) o per la manera en què aquest material és presentat o les activitats amb les quals es treballa (càrrega extrínseca). Evidentment, un bon disseny d’activitats disminuirà la càrrega extrínseca.
Una petita anotació sobre la càrrega intrínseca: depèn essencialment del nombre d’elements que interaccionen per configurar una idea. Per exemple, podem aprendre que Fe és el símbol químic del ferro sense saber que Cu és el del coure. En canvi, per comprendre l’ordre de les paraules en una frase en un altre idioma necessitem més interaccions. Les activitats matemàtiques són un altre exemple d’alta interactivitat. Quan hi ha molts elements relacionats i nous, la memòria de treball no dona abast. El material amb pocs elements nous, o no relacionats, és més fàcil de comprendre. Això és la càrrega intrínseca.
La tesi principal dels autors és que la càrrega extrínseca imposada pel disseny de les nostres activitats hauria de ser la principal consideració dels i les docents a l’hora de dissenyar-les. Tot el que fem a classe ha de ser vist des de la perspectiva de la càrrega cognitiva.
Estratègies per a l’aula
Vist tot això, quines recomanacions ens ofereixen els autors a l’hora de planificar activitats? El que exposarem seran tècniques recolzades per nombrosos experiments repetits en diferents contextos, utilitzant una gran varietat de materials sobre diverses poblacions.
L’efecte “sense meta”
Un cotxe accelera uniformement des del repòs durant un minut. La seva velocitat final és de 2 km/min. Quina distància ha recorregut?
Sense un esquema adequat (basat en la pràctica), el més probable és que l’estudiant intenti resoldre el problema a partir de la meta (el final), i d’aquí cap endarrere. S’ha descobert que la resolució de problemes per mitjà de l’anàlisi de la meta és eficient en l’absència d’un esquema, però és excepcionalment aclaparador per a la memòria de treball (Sweller, 1988) i no ajuda a la construcció d’esquemes que permeten reconèixer problemes i solucions associades.
Per això és recomanable utilitzar problemes sense meta, que no permeten extreure diferències entre l’estat actual i el final perquè no hi ha una meta final establerta. Així, cal trobar una estratègia alternativa per a la seva resolució. Per exemple:
Un cotxe accelera uniformement des del repòs durant un minut. La seva velocitat final és de 2 km/min. Calcula el valor de totes les variables que puguis respecte al cotxe.
Com es pot deduir, l’estudiant acaba calculant exactament les mateixes variables i utilitzant les mateixes equacions, i arribant al mateix resultat final. No obstant això, les estratègies utilitzades i el processament cognitiu ha estat totalment diferent.
L’efecte de “l’activitat resolta”
La utilització d’activitats resoltes també elimina la cerca basada en la meta, així que és una altra manera beneficiosa d’aprendre a resoldre problemes. L’estudi d’exemples resolts facilita la construcció d’esquemes i ajuda a la transferència entre problemes similars. És important saber que utilitzar molts exemples resolts però sense pràctica autònoma pot tenir un efecte negatiu sobre la motivació de l’alumnat, i donar-los un patró estereotipat pot inhibir la generació de solucions noves i creatives (Smith, Ward i Schumacher, 1993).
L’efecte de “completar un problema”
Consisteix en aportar un estat inicial, un estat final i una solució parcial, que ha de ser completada. Hi ha força evidències (van Merrienboer, 1992) del fet que, en comparació amb els problemes convencionals, d’aquesta manera es redueix la càrrega extrínseca. Completar problemes pot ajudar l’alumnat a mantenir la motivació i a focalitzar la seva atenció a cada pas de la resolució.
L’efecte de l’“atenció dividida”
Quan utilitzem imatges i text, podem reduir la càrrega extrínseca integrant físicament ambdós recursos. Per exemple, escrivint el text sobre la imatge, en lloc de fer-ho en una llegenda o peu de foto. D’aquesta manera es redueix la necessitat d’integrar-ho en la memòria de treball. Us deixo amb un exemple dels moltíssims que es poden trobar a Internet si cerques “split attention effect” (és molt millor l’opció b):
L’efecte de la “codificació dual”
S’allibera càrrega cognitiva de la memòria de treball quan es presenta el material utilitzant els dos mecanismes que comentàvem a l’inici: presentació visual i auditiva. És important considerar l’efecte anterior en el disseny de les presentacions, de manera que el text que incloguem estigui integrat en les imatges i no afavorim l’atenció dividida. Juan Fernández recomana especialment el treball d’Oliver Caviglioli, que està recollit en el seu Dual Coding for Teachers. A més, ens deixa un diagrama força il·lustratiu manllevat d’aquí.
L’efecte de la “redundància”
L’atenció dividida té lloc quan els i les estudiants s’enfronten a múltiples fonts d’informació que han de ser integrades abans de poder comprendre-les. La redundància té lloc quan aquestes fonts d’informació es presenten sense relació les unes amb les altres, de manera que la necessitat d’integrar-les (eliminant les redundàncies entre elles) ocupa gran part de la memòria de treball. Chandler i Sweller (1991) proposen com a exemple una explicació de la circulació de la sang en la qual hi ha un diagrama amb colors explicant totes les parts i, just a sota, un text on s’explica, de nou, el que mostra el diagrama. Tot i que sembli contrari al sentit comú, aquesta informació és redundant i no beneficia l’alumnat, sinó al contrari.
Distingir entre les múltiples fonts d’informació que poden o no ser compreses aïlladament és fonamental a l’hora d’utilitzar-les a les nostres classes. Quan ho fem, podem reduir la càrrega cognitiva integrant físicament (unint imatges i text) per tal de reduir l’atenció dividida.
Aquest efecte de la redundància ha estat descrit, oblidat i redescobert durant les últimes dècades. Els autors proposen una raó: és contraintuïtiva. Gairebé totes pensem que el material redundant és, com a molt, neutre.
L’efecte de la “varietat”
La varietat en la pràctica té efectes beneficiosos en la transferència de l’aprenentatge a circumstàncies noves. A més, ajuda a la construcció d’esquemes perquè augmenta les possibilitats en què estructures i patrons similars puguin ser identificats. La confrontació amb problemes diversos i les solucions a aquests problemes ajuden els i les estudiants a estendre o restringir l’aplicació d’esquemes, però requereixen la implicació de l’alumnat, i per tant també ocupen espai en la memòria de treball. Així doncs, cal equilibrar bé aquestes activitats que potencien la transferència.
Conclusions
L’arquitectura que hem descrit omet alguns elements (per exemple la memòria sensorial) que no tenen implicacions clares sobre la càrrega cognitiva i el disseny d’activitats.
Una relació estreta entre la teoria de la càrrega cognitiva i el disseny d’activitats permetrà reduir la càrrega extrínseca millorant l’efectivitat de l’aprenentatge. Les idees descrites ens hi ajudaran, i juntament amb els paràgrafs en negreta constitueixen les idees essencials d’aquest article, que esperem que us hagi resultat interessant.
