En psicología cognitiva , la carga cognitiva se refiere a la cantidad utilizada de recursos de la memoria de trabajo . Hay tres tipos de carga cognitiva: la carga cognitiva intrínseca es el esfuerzo asociado con un tema específico; extraña carga cognitiva se refiere a la información de forma o de tareas se presentan a un alumno; y la carga cognitiva pertinente se refiere al trabajo realizado para crear un depósito permanente de conocimiento (un esquema ).
La teoría de la carga cognitiva se desarrolló a fines de la década de 1980 a partir de un estudio de resolución de problemas de John Sweller . [1] Sweller argumentó que el diseño instruccional se puede utilizar para reducir la carga cognitiva en los alumnos. Mucho más tarde, otros investigadores desarrollaron una forma de medir el esfuerzo mental percibido que es indicativo de carga cognitiva. [2] [3] La respuesta pupilar invocada por la tarea es una medida confiable y sensible de la carga cognitiva que está directamente relacionada con la memoria de trabajo . [4]La información solo se puede almacenar en la memoria a largo plazo después de haber sido atendida y procesada por primera vez por la memoria de trabajo. La memoria de trabajo, sin embargo, es extremadamente limitada tanto en capacidad como en duración. Estas limitaciones, en algunas condiciones, impedirán el aprendizaje. La carga cognitiva pesada puede tener efectos negativos en la finalización de la tarea, y es importante tener en cuenta que la experiencia de la carga cognitiva no es la misma en todos. Los ancianos, los estudiantes y los niños experimentan cantidades diferentes y, con mayor frecuencia, mayores de carga cognitiva.
El principio fundamental de la teoría de la carga cognitiva es que la calidad del diseño instruccional se elevará si se presta más atención al papel y las limitaciones de la memoria de trabajo. Con mayores distracciones, particularmente por el uso de teléfonos celulares, los estudiantes son más propensos a experimentar una alta carga cognitiva que puede reducir el éxito académico. [5]
Teoría
"La teoría de la carga cognitiva ha sido diseñada para proporcionar pautas destinadas a ayudar en la presentación de información de una manera que fomente las actividades del alumno que optimizan el rendimiento intelectual". [6] La teoría de Sweller emplea aspectos de la teoría del procesamiento de la información para enfatizar las limitaciones inherentes de la carga de memoria de trabajo concurrente en el aprendizaje durante la instrucción. Utiliza el esquema como unidad principal de análisis para el diseño de materiales didácticos .
Historia
La historia de la teoría de la carga cognitiva se remonta al comienzo de la ciencia cognitiva en la década de 1950 y al trabajo de GA Miller . En su artículo clásico, [7] Miller fue quizás el primero en sugerir que la capacidad de nuestra memoria de trabajo tiene límites inherentes. Sus resultados experimentales sugirieron que los humanos generalmente son capaces de almacenar solo siete más o menos dos unidades de información en la memoria a corto plazo. Y a principios de la década de 1970, Simon y Chase [8] fueron los primeros en utilizar el término "fragmento" para describir cómo las personas podrían organizar la información en la memoria a corto plazo. Esta fragmentación de componentes de memoria también se ha descrito como construcción de esquema .
A finales de la década de 1980, John Sweller desarrolló la teoría de la carga cognitiva (CLT) mientras estudiaba la resolución de problemas. [1] Al estudiar a los alumnos mientras resolvían problemas, él y sus asociados descubrieron que los alumnos a menudo utilizan una estrategia de resolución de problemas llamada análisis de medios y fines . Sugiere que la resolución de problemas mediante el análisis de medios-fines requiere una cantidad relativamente grande de capacidad de procesamiento cognitivo, que puede no dedicarse a la construcción de esquemas. Sweller sugiere que los diseñadores instruccionales deberían prevenir esta carga cognitiva innecesaria diseñando materiales instructivos que no impliquen la resolución de problemas. Los ejemplos de materiales de instrucción alternativos incluyen lo que se conoce como ejemplos resueltos y problemas sin metas. [ cita requerida ]
En la década de 1990, la teoría de la carga cognitiva se aplicó en varios contextos. Los resultados empíricos de estos estudios llevaron a la demostración de varios efectos de aprendizaje: el efecto de completar el problema; [9] efecto de modalidad ; [10] [11] efecto de atención dividida ; [12] efecto de ejemplo trabajado ; [13] [14] y efecto de reversión de la experiencia . [15]
Tipos
La teoría de la carga cognitiva proporciona un marco general y tiene amplias implicaciones para el diseño instruccional , al permitir que los diseñadores instruccionales controlen las condiciones de aprendizaje dentro de un entorno o, de manera más general, dentro de la mayoría de los materiales didácticos. Específicamente, proporciona pautas con base empírica que ayudan a los diseñadores instruccionales a disminuir la carga cognitiva externa durante el aprendizaje y, por lo tanto, reenfocar la atención del alumno hacia materiales relacionados, aumentando así la carga cognitiva relacionada (relacionada con el esquema). Esta teoría diferencia entre tres tipos de carga cognitiva: carga cognitiva intrínseca, carga cognitiva pertinente y carga cognitiva externa. [6]
Intrínseco
La carga cognitiva intrínseca es el nivel inherente de dificultad asociado con un tema de instrucción específico. El término fue utilizado por primera vez a principios de la década de 1990 por Chandler y Sweller. [16] Según ellos, todas las instrucciones tienen una dificultad inherente asociada (por ejemplo, el cálculo de 2 + 2, frente a la resolución de una ecuación diferencial ). Esta dificultad inherente no puede ser alterada por un instructor. Sin embargo, muchos esquemas pueden dividirse en "subesquemas" individuales y enseñarse de forma aislada, para luego volver a unirlos y describirlos como un todo combinado. [17]
Extraño
La carga cognitiva externa se genera por la forma en que la información se presenta a los alumnos y está bajo el control de los diseñadores instruccionales. [16] Esta carga se puede atribuir al diseño de los materiales didácticos. Debido a que existe un único recurso cognitivo limitado que utiliza recursos para procesar la carga extraña, se reduce el número de recursos disponibles para procesar la carga intrínseca y la carga pertinente (es decir, el aprendizaje). Por lo tanto, especialmente cuando la carga intrínseca y / o relacionada es alta (es decir, cuando un problema es difícil), los materiales deben diseñarse para reducir la carga externa. [18]
Un ejemplo de carga cognitiva extraña ocurre cuando hay dos formas posibles de describir un cuadrado a un estudiante. [19] Un cuadrado es una figura y debe describirse utilizando un medio figurativo. Ciertamente, un instructor puede describir un cuadrado en un medio verbal, pero solo se necesita un segundo y mucho menos esfuerzo para ver de qué está hablando el instructor cuando se le muestra un cuadrado a un alumno, en lugar de describirlo verbalmente. En este caso, se prefiere la eficacia del medio visual. Esto se debe a que no carga indebidamente al alumno con información innecesaria. Esta carga cognitiva innecesaria se describe como extraña. [ cita requerida ]
Chandler y Sweller introdujeron el concepto de carga cognitiva extraña. Este artículo fue escrito para informar los resultados de seis experimentos que realizaron para investigar esta carga de memoria de trabajo. Muchos de estos experimentos involucraron materiales que demostraron el efecto de atención dividida . Descubrieron que el formato de los materiales de instrucción promovía o limitaba el aprendizaje. Propusieron que las diferencias en el desempeño se debían a niveles más altos de carga cognitiva impuestos por el formato de instrucción. "Carga cognitiva extraña" es un término para esta carga cognitiva innecesaria (inducida artificialmente). [ cita requerida ]
La investigación actual sugiere que la carga cognitiva externa puede tener diferentes componentes, como la claridad de los textos o las demandas interactivas del software educativo. [20]
Relacionado
La carga cognitiva germana es el procesamiento, construcción y automatización de esquemas . Fue descrita por primera vez por Sweller, Van Merriënboer y Paas en 1998. Mientras que la carga cognitiva intrínseca generalmente se considera inmutable (aunque se pueden aplicar técnicas para manejar la complejidad segmentando y secuenciando material complejo), los diseñadores instruccionales pueden manipular cargas ajenas y relacionadas. Se sugiere que limiten la carga extraña y promuevan la carga relacionada. [6]
Hasta el artículo de 1998 de Sweller, Van Merriënboer & Paas, la teoría de la carga cognitiva se concentraba principalmente en la reducción de la carga cognitiva externa. Con este artículo, los investigadores de la carga cognitiva comenzaron a buscar formas de rediseñar la instrucción para redirigir lo que sería una carga extraña, para ahora enfocarse hacia la construcción de esquemas (carga germana). Por lo tanto, es muy importante para los diseñadores instruccionales "reducir la carga cognitiva externa y redirigir la atención de los estudiantes a los procesos cognitivos que son directamente relevantes para la construcción de esquemas". [6]
Medición
Paas y Van Merriënboer [2] desarrollaron un constructo (conocido como eficiencia de condición relativa) que ayuda a los investigadores a medir el esfuerzo mental percibido, un índice de carga cognitiva. Esta construcción proporciona un medio relativamente simple de comparar las condiciones de instrucción. Combina puntuaciones de esfuerzo mental con puntuaciones de rendimiento. Las puntuaciones z medias de grupo se grafican y se pueden comparar con un análisis de varianza de una vía (ANOVA) . [ cita requerida ]
Paas y Van Merriënboer utilizaron la eficiencia de condición relativa para comparar tres condiciones de instrucción (ejemplos resueltos, problemas de finalización y práctica de descubrimiento). Descubrieron que los alumnos que estudiaron ejemplos prácticos eran los más eficientes, seguidos por los que utilizaron la estrategia de resolución de problemas. Desde este estudio inicial, muchos otros investigadores han utilizado este y otros constructos para medir la carga cognitiva en relación con el aprendizaje y la instrucción. [21]
El enfoque ergonómico busca una expresión neurofisiológica cuantitativa de la carga cognitiva que pueda medirse utilizando instrumentos comunes, por ejemplo, utilizando el producto de frecuencia cardíaca - presión arterial (RPP) como una medida de la carga de trabajo ocupacional tanto cognitiva como física. [22] Creen que puede ser posible utilizar medidas de PPR para establecer límites en la carga de trabajo y para establecer la asignación por trabajo.
La respuesta pupilar invocada por la tarea es una forma de medición que refleja directamente la carga cognitiva en la memoria de trabajo . Se encuentra que una mayor dilatación de la pupila se asocia con una alta carga cognitiva. [4] La constricción de la pupila ocurre cuando hay una carga cognitiva baja. [4] La respuesta pupilar invocada por la tarea muestra una correlación directa con la memoria de trabajo, lo que la convierte en una medida eficaz de la carga cognitiva explícitamente no relacionada con el aprendizaje.
Algunos investigadores han comparado diferentes medidas de carga cognitiva. [3] Por ejemplo, Deleeuw y Mayer (2008) [23] compararon tres medidas de carga cognitiva de uso común y encontraron que respondían de diferentes maneras a cargas ajenas, intrínsecas y relacionadas. Un estudio reciente muestra que puede haber varios componentes de la demanda que juntos forman una carga cognitiva extraña, pero es posible que sea necesario medirlos con diferentes cuestionarios. [20]
Los indicadores establecidos de carga cognitiva del movimiento ocular y de la respuesta pupilar son: [24]
- media del diámetro pupilar
- desviación del diámetro pupilar
- número de fijaciones de la mirada> 500 milisegundos
- velocidad sacádica
- hipopótamo pupilar [25]
Diferencias individuales en la capacidad de procesamiento
Se ha encontrado alguna evidencia de que los individuos difieren sistemáticamente en su capacidad de procesamiento. [26] [27] Por ejemplo, existen diferencias individuales en las capacidades de procesamiento entre principiantes y expertos. [28] Los expertos tienen más conocimiento o experiencia con respecto a una tarea específica que reduce la carga cognitiva asociada con la tarea. Los novatos no tienen esta experiencia o conocimiento y, por lo tanto, tienen una carga cognitiva más pesada.
Se ha teorizado que un entorno empobrecido puede contribuir a la carga cognitiva. [29] Independientemente de la tarea en cuestión, o los procesos utilizados para resolver la tarea, las personas que experimentan pobreza también experimentan una mayor carga cognitiva. Varios factores contribuyen a la carga cognitiva en las personas con un nivel socioeconómico más bajo que no están presentes en las personas de clase media y alta. [30]
Identificar la capacidad de procesamiento de los individuos podría ser extremadamente útil para adaptar aún más la instrucción (o predecir el comportamiento) de los individuos. En consecuencia, sería deseable una mayor investigación. Primero, es esencial calcular la carga de memoria impuesta por el análisis detallado de los procesos que se utilizarán. En segundo lugar, es esencial asegurarse de que los sujetos individuales realmente estén utilizando esos procesos. Este último requiere una formación previa intensiva. [ cita requerida ]
Efectos de una gran carga cognitiva
Una carga cognitiva pesada generalmente crea errores o algún tipo de interferencia en la tarea en cuestión. [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] Una carga cognitiva pesada también puede aumentar los estereotipos . [31] Los estereotipos son una extensión del Error de atribución fundamental que también aumenta en frecuencia con una carga cognitiva más pesada. [32] Las nociones de carga cognitiva y excitación contribuyen a la explicación de la "Hipótesis de sobrecarga" de la facilitación social : en presencia de una audiencia, los sujetos tienden a desempeñarse peor en tareas subjetivamente complejas (mientras que tienden a sobresalir en tareas subjetivamente fáciles).
Estudios de subpoblaciones
Anciano
El peligro de una gran carga cognitiva se observa en la población anciana. El envejecimiento puede provocar una disminución en la eficiencia de la memoria de trabajo, lo que puede contribuir a una mayor carga cognitiva. [33] La relación entre la carga cognitiva pesada y el control del centro de masa está fuertemente correlacionada en la población anciana. A medida que aumenta la carga cognitiva, aumenta el balanceo en el centro de masa en las personas mayores. [34] Otro estudio examinó la relación entre el balanceo corporal y la función cognitiva y su relación durante la multitarea y encontró que las alteraciones en el equilibrio condujeron a una disminución en el rendimiento en la tarea cognitiva. [35] La carga cognitiva pesada puede alterar el equilibrio en las personas mayores. Por el contrario, una demanda creciente de equilibrio puede aumentar la carga cognitiva.
Estudiantes universitarios
Con la aceptación generalizada de las computadoras portátiles en el aula, una carga cognitiva creciente en la escuela es una preocupación importante. Con el uso de Facebook y otras formas sociales de comunicación, agregar múltiples tareas está perjudicando el desempeño de los estudiantes en el aula. Cuando hay muchos recursos cognitivos disponibles, la probabilidad de cambiar de una tarea a otra es alta y no conduce a un comportamiento de cambio óptimo. [36] Tanto los estudiantes que eran usuarios habituales de Facebook como los estudiantes que se sentaban cerca de aquellos que eran usuarios habituales de Facebook se desempeñaron mal y tuvieron un GPA más bajo . [37] [38]
Niños
Los componentes de la memoria de trabajo propuestos por los psicólogos británicos Alan Baddeley y Graham Hitch están en su lugar a los 6 años de edad. [39] Sin embargo, existe una clara diferencia entre el conocimiento de un adulto y el de un niño. Estas diferencias se deben a aumentos en el desarrollo de la eficiencia del procesamiento. [39] Los niños carecen de conocimientos generales y esto es lo que crea una mayor carga cognitiva en los niños. Los niños de familias empobrecidas a menudo experimentan una carga cognitiva incluso mayor en entornos de aprendizaje que los de familias de clase media. [40] Estos niños no escuchan, hablan ni aprenden sobre conceptos de escolarización porque sus padres a menudo no tienen educación formal. [ cita requerida ] Cuando se trata de aprender, su falta de experiencia con números, palabras y conceptos aumenta su carga cognitiva.
A medida que los niños crecen, desarrollan procesos y capacidades básicos superiores. [40] También desarrollan metacognición , que les ayuda a comprender sus propias actividades cognitivas. [40] Por último, obtienen un mayor conocimiento del contenido a través de sus experiencias. [40] Estos elementos ayudan a reducir la carga cognitiva en los niños a medida que se desarrollan.
Gesticular es una técnica que utilizan los niños para reducir la carga cognitiva mientras hablan. [41] Haciendo gestos, pueden liberar memoria de trabajo para otras tareas. [41] Señalar permite que un niño use el objeto al que está apuntando como la mejor representación del mismo, lo que significa que no tiene que mantener esta representación en su memoria de trabajo , lo que reduce su carga cognitiva. [42] Además, hacer gestos sobre un objeto que está ausente reduce la dificultad de tener que imaginarlo en su mente. [41]
Encarnación e interactividad
La actividad corporal puede ser tanto ventajosa como perjudicial para el aprendizaje dependiendo de cómo se implemente esta actividad. [43] Los teóricos de la carga cognitiva han pedido actualizaciones que hagan CLT más compatible con los conocimientos de la investigación cognitiva incorporada . [44] Como resultado, se ha sugerido la teoría de la carga cognitiva incorporada como un medio para predecir la utilidad de las características interactivas en los entornos de aprendizaje. [45] En este marco, los beneficios de una característica interactiva (como un procesamiento cognitivo más fácil) deben exceder sus costos cognitivos (como la coordinación motora) para que un modo incorporado de interacción aumente los resultados del aprendizaje.
Aplicación en conducción y pilotaje
Con el aumento de las tareas secundarias dentro de la cabina, la estimación de la carga cognitiva se convirtió en un problema importante tanto para los conductores de automóviles como para los pilotos. El problema de investigación se investiga con varios nombres, como detección de somnolencia, detección de distracciones, etc. Para los conductores de automóviles, los investigadores exploraron varios parámetros fisiológicos [46] como frecuencia cardíaca, expresión facial, [47] parámetros oculares [48], etc. En aviación existen numerosos estudios de simulación sobre el análisis de la distracción y la atención de los pilotos utilizando diversos parámetros fisiológicos. [49] Para los pilotos militares de reactores rápidos, los investigadores exploraron los ataques de buceo desde el aire hasta el suelo y registraron parámetros cardíacos, EEG [50] y oculares. [51]
Ver también
- Psicología de la educación : rama de la psicología que se ocupa del estudio científico del aprendizaje humano.
- Factores humanos y ergonomía : aplicación de principios psicológicos y fisiológicos a la ingeniería y el diseño
- Estrés ocupacional : tensiones relacionadas con el trabajo
- Respuesta pupilar invocada por la tarea
- Carga de tareas : la relación entre la capacidad del operador y las actividades acumuladas que se deben realizar (en el buceo )
- Sobrecarga de información : dificultad para comprender un problema y tomar decisiones de manera eficaz cuando hay demasiada información disponible
- Energía (psicológica)
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Ediciones especiales de la revista
Para aquellos que deseen aprender más sobre la teoría de la carga cognitiva, considere leer estas revistas y números especiales de esas revistas:
- Psicólogo educativo , vol. 43 (4) ISSN 0046-1520
- Psicología cognitiva aplicada vol. 20 (3) (2006)
- Psicología cognitiva aplicada vol. 21 (6) (2007)
- ETR & D vol. 53 (2005)
- Ciencias de la instrucción vol. 32 (1) (2004)
- Psicólogo educativo vol. 38 (1) (2003)
- Aprendizaje e instrucción vol. 12 (2002)
- Las computadoras en el comportamiento humano vol. 25 (2) (2009)
Para conocer los estándares de ergonomía, consulte:
- ISO 10075-1: 1991 Principios ergonómicos relacionados con la carga de trabajo mental - Parte 1: Términos y definiciones generales
- ISO 10075-2: 1996 Principios ergonómicos relacionados con la carga de trabajo mental - Parte 2: Principios de diseño
- ISO 10075-3: 2004 Principios ergonómicos relacionados con la carga de trabajo mental - Parte 3: Principios y requisitos relacionados con los métodos para medir y evaluar la carga de trabajo mental
- ISO 9241 Ergonomía de la interacción con el sistema humano
Otras lecturas
- Barrett, H. Clark; Frederick, David A .; Haselton, Martie G .; Kurzban, Robert (2006). "¿Se pueden utilizar las manipulaciones de la carga cognitiva para probar hipótesis evolutivas?". Revista de Personalidad y Psicología Social . 91 (3): 513–518. CiteSeerX 10.1.1.583.7931 . doi : 10.1037 / 0022-3514.91.3.513 . PMID 16938033 .
- Cooper, Graham (1 de diciembre de 1990). "Teoría de la carga cognitiva como ayuda para el diseño instruccional" . Revista Australasia de Tecnología Educativa . 6 (2). doi : 10.14742 / ajet.2322 .
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- Plass, JL; Moreno, R .; Brünken, R., eds. (2010). Teoría de la carga cognitiva . Nueva York: Cambridge University Press. ISBN 9780521677585.
- "Conferencia de teoría de la carga cognitiva de la UNSW - Sydney Australia 24-26 de marzo de 2007" . Archivado desde el original el 9 de abril de 2007.
- Khawaja, M. Asif; Chen, Fang; Marcus, Nadine (abril de 2014). "Medición de la carga cognitiva mediante características lingüísticas: implicaciones para la evaluación de la usabilidad y el diseño de interacción adaptativa". Revista Internacional de Interacción Hombre-Computadora . 30 (5): 343–368. doi : 10.1080 / 10447318.2013.860579 . S2CID 2374883 .
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- Sweller, J. (1999). Diseño instruccional en áreas técnicas . Camberwell, Australia: Consejo Australiano de Investigación Educativa. ISBN 978-0-86431-312-6.
enlaces externos
- video de John Sweller explicando la carga extraña
- Asociación Internacional de Teoría de la Carga Cognitiva (ICLTA)