En psicología cognitiva, la carga cognitiva es el esfuerzo que se realiza en la memoria de trabajo.
El principio fundamental de la teoría de la carga cognitiva es que la calidad del diseño instruccional aumentará si se presta mayor consideración al papel y las limitaciones de la memoria de trabajo. Con el aumento de las distracciones, en particular el uso del teléfono celular, los estudiantes son más propensos a experimentar una alta carga cognitiva que puede reducir el éxito académico.
Teoría A finales de la década de 1980, John Sweller desarrolló la teoría de la carga cognitiva a partir de un estudio de resolución de problemas, con el fin de "ofrecer pautas destinadas a ayudar en la presentación de información de una manera que fomente actividades de aprendizaje que optimicen el rendimiento intelectual". La teoría de Sweller emplea aspectos de la teoría del procesamiento de la información para enfatizar las limitaciones inherentes de la carga de la memoria de trabajo concurrente en el aprendizaje durante la instrucción. Hace uso del esquema como unidad principal de análisis para el diseño de materiales instruccionales .
Historia La historia de la teoría de la carga cognitiva se remonta a los inicios de la ciencia cognitiva en la década de 1950 y al trabajo de GA Miller . En su artículo clásico, Miller fue quizás el primero en sugerir que nuestra capacidad de memoria de trabajo tiene límites inherentes. Sus resultados experimentales sugirieron que los humanos generalmente son capaces de retener sólo siete más o menos dos unidades de información en la memoria de corto plazo.
En 1973, Simon y Chase 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 esquemas .
A finales de la década de 1980, John Sweller desarrolló la teoría de la carga cognitiva (CLT) mientras estudiaba la resolución de problemas. Al estudiar a los estudiantes mientras resolvían problemas, él y sus colaboradores descubrieron que los estudiantes 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 y fines requiere una cantidad relativamente grande de capacidad de procesamiento cognitivo, que puede no dedicarse a la construcción de esquemas. Sweller sugirió que los diseñadores instruccionales deberían evitar esta carga cognitiva innecesaria diseñando materiales instruccionales que no involucren la resolución de problemas. Los ejemplos de materiales de instrucción alternativos incluyen lo que se conoce como ejemplos resueltos y problemas sin objetivos.
La teoría de la carga cognitiva se desarrolló a finales de la década de 1980 a partir de un estudio sobre resolución de problemas realizado por John Sweller. Sweller argumentó que el diseño instruccional se puede utilizar para reducir la carga cognitiva en los estudiantes. Mucho más tarde, otros investigadores desarrollaron una forma de medir el esfuerzo mental percibido que es indicativo de la carga cognitiva. La respuesta pupilar invocada por la tarea es una medición fiable y sensible de la carga cognitiva que está directamente relacionada con la memoria de trabajo. La información sólo puede almacenarse en la memoria a largo plazo después de haber sido atendida y procesada por la memoria de trabajo. Sin embargo, la memoria de trabajo es extremadamente limitada tanto en capacidad como en duración. Estas limitaciones, en determinadas circunstancias, impedirán el aprendizaje. Una carga cognitiva elevada puede tener efectos negativos en la finalización de tareas, y la experiencia de la carga cognitiva no es la misma en todos. Las personas mayores, los estudiantes y los niños experimentan cantidades diferentes y, a menudo, más elevadas de carga cognitiva.
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 del problema de finalización; el efecto de la modalidad; el efecto de la atención dividida; el efecto del ejemplo trabajado; y el efecto de inversión de la experiencia.
Tipos de carga cognitiva Según el trabajo realizado en el campo del diseño instruccional y la pedagogía, en términos generales, hay tres tipos de carga cognitiva: la carga cognitiva intrínseca es el esfuerzo asociado con un tema específico; la carga cognitiva extraña se refiere a la forma en que la información o las tareas se presentan a un estudiante; y la carga cognitiva pertinente se refiere al trabajo realizado para crear un depósito permanente de conocimiento (un esquema). Sin embargo, a lo largo de los años se ha investigado y cuestionado la aditividad de estos tipos de carga cognitiva. Ahora se cree que se influyen circularmente entre sí.
La teoría de la carga cognitiva proporciona un marco general y tiene amplias implicaciones para el diseño instruccional, al permitir a los diseñadores instruccionales controlar las condiciones de aprendizaje dentro de un entorno o, más generalmente, dentro de la mayoría de los materiales instruccionales. En concreto, proporciona directrices basadas empíricamente que ayudan a los diseñadores instruccionales a reducir la carga cognitiva extraña durante el aprendizaje y así reenfocar la atención del alumno hacia materiales relevantes, aumentando así la carga cognitiva relevante (relacionada con el esquema). Esta teoría diferencia tres tipos de carga cognitiva: carga cognitiva intrínseca y carga cognitiva extraña.
Carga intrínseca 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. Según ellos, todas las instrucciones tienen una dificultad inherente asociada a ellas (por ejemplo, el cálculo de 2 + 2, versus 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 reunirlos y describirlos como un todo combinado.
Carga alemana La carga alemana se refiere a los recursos de memoria de trabajo que el alumno dedica a gestionar la carga cognitiva intrínseca asociada con la información esencial para el aprendizaje. A diferencia de la carga intrínseca, que está directamente relacionada con la complejidad del material, la carga germana no surge de la información presentada sino de las características del alumno. No representa una fuente independiente de carga de memoria de trabajo, sino que está influenciada por la relación entre la carga intrínseca y la extraña. Si la carga intrínseca es alta y la carga extraña es baja, la carga pertinente será alta, ya que el alumno puede dedicar más recursos a procesar el material esencial. Sin embargo, si la carga extraña aumenta, la carga pertinente disminuye y el aprendizaje se ve afectado porque el alumno debe utilizar los recursos de la memoria de trabajo para lidiar con elementos externos en lugar del contenido esencial. Esto supone un nivel constante de motivación, donde todos los recursos de memoria de trabajo disponibles se concentran en gestionar la carga cognitiva intrínseca y extraña. Interactividad de los elementos y carga cognitiva intrínseca, extraña y pertinente .
Carga cognitiva extraña La carga cognitiva extraña se genera por la forma en que se presenta la información a los estudiantes y está bajo el control de los diseñadores instruccionales. Esta carga se puede atribuir al diseño de los materiales de instrucción. Debido a que existe un único recurso cognitivo limitado que utiliza recursos para procesar la carga extraña, se reduce la cantidad 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 inherente es alta (es decir, cuando un problema es difícil), los materiales deben diseñarse de manera de reducir la carga extraña.
Un ejemplo de carga cognitiva extraña ocurre cuando hay dos formas posibles de describir un cuadrado a un estudiante. 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 lleva un segundo y mucho menos esfuerzo ver de qué está hablando el instructor cuando se le muestra un cuadrado a un alumno, en lugar de que se lo describa 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.
Chandler y Sweller introdujeron el concepto de carga cognitiva extraña. Este artículo fue escrito para informar los resultados de seis experimentos que llevaron a cabo para investigar esta carga de memoria de trabajo. Muchos de estos experimentos utilizaron materiales que demostraban 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 impuesta por el formato de instrucción. "Carga cognitiva extraña" es un término para esta carga cognitiva innecesaria (inducida artificialmente).
La carga cognitiva extraña puede tener diferentes componentes, como la claridad de los textos o las demandas interactivas del software educativo.
Medición En 1993, Paas y Van Merriënboer desarrollaron un constructo conocido como eficiencia relativa de la condición, que ayuda a los investigadores a medir el esfuerzo mental percibido, un índice de carga cognitiva. Este constructo proporciona un medio relativamente simple de comparar las condiciones de instrucción, teniendo en cuenta tanto las calificaciones del esfuerzo mental como los puntajes de desempeño. La eficiencia relativa de la condición se calcula restando el esfuerzo mental estandarizado del rendimiento estandarizado y dividiéndolo por la raíz cuadrada de dos.
Paas y Van Merriënboer utilizaron la eficiencia relativa de la condición para comparar tres condiciones de instrucción (ejemplos resueltos, problemas de finalización y práctica de descubrimiento). Descubrieron que los estudiantes que estudiaban ejemplos resueltos eran los más eficientes, seguidos por aquellos que utilizaban la estrategia de completar 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.
El enfoque ergonómico busca una expresión neurofisiológica cuantitativa de la carga cognitiva que pueda medirse utilizando instrumentos comunes, por ejemplo utilizando el producto frecuencia cardíaca - presión arterial (RPP) como medida de la carga de trabajo ocupacional tanto cognitiva como física. Consideran que podría ser posible utilizar medidas RPP para establecer límites a las cargas de trabajo y para establecer asignaciones de trabajo.
Existe un interés activo en la investigación sobre el uso de las respuestas fisiológicas para estimar indirectamente la carga cognitiva, en particular mediante el monitoreo del diámetro de la pupila, la mirada, la frecuencia respiratoria, la frecuencia cardíaca u otros factores. Si bien algunos estudios han encontrado correlaciones entre factores fisiológicos y carga cognitiva, los hallazgos no se han mantenido fuera de entornos de laboratorio controlados. La respuesta pupilar invocada por la tarea es una de esas respuestas fisiológicas de la carga cognitiva sobre la memoria de trabajo; hay estudios que han demostrado que la dilatación de la pupila ocurre con una carga cognitiva alta.