Teorija kognitivnog opterećenja (Cognitive load theory) je kognitivistička teorija učenja koju je sredinom 1980-ih predstavio Johna Sweller, australski obrazovni psiholog. Ključna postavka ove teorije je pažnja posvećena čovjekovoj kognitivnoj arhitekturi: karakteristike i veze između dugoročnog pamćenja (long-term memory) i radnog pamćenja (working memory) te kako opterećenje kognitivnog sustava utječe na učenje. Radno pamćenje (working memory) je kritičan dio tog sustava budući da omogućava novim informacijama da se uklope u dugoročno pamćenje (long-term memory). Swellerovim riječima,

• “instrukcijski dizajni koji zanemaruju radno pamćenje (working memory) vjerojatno će varirati u djelotvornosti”¹⁾.

Sweller u svojoj teoriji koristi Teoriju procesiranja informacija (Information processing theory) koju je 1950-ih predstavio George Miller i utvrđuje kako je ljudsko radno pamćenje (working memory) ograničenog trajanja²⁾ i kapaciteta 7±2³⁾ ili čak 4±1 čestica⁴⁾. Navedena brojka se smanjuje za dvije ili tri čestice ako česticama treba manipulirati⁵⁾. Sweller tvrdi kako postoje evolucijski razlozi za to te da takvo radno pamćenje (working memory) može biti efikasnije od nekog većeg.⁶⁾

Učenje je, prema Swelleru, promjena u dugoročnom pamćenju (long-term memory), koja kod ljudi ima praktički neograničen kapacitet⁷⁾. Taj kapacitet služi za pohranu znanja iz shematskih obrazaca, pri čemu shema (schemata), prema Swelleru, predstavlja:

• “kognitivnu konstrukciju koja pripaja više elemenata informacija u jedan element sa specifičnom funkcijom” ⁸⁾.

Važnost radnog pamćenja (working memory) u procesu učenja je sljedeća: da bi bilo dohvaćeno dugoročno skladište informacija (long-term memory storage), informacija prvo mora biti dohvaćena i obrađena pomoću radnog pamćenja (working memory). Nakon dobivanja nove sheme (verbalne, slikovne, izgovorene ili napisane⁹⁾) ona može biti daljnje produžena i poboljšana pomoću vježbe i konačno, automatizirana (primjerice, operacija čitanja). Ako je shema automatizirana, svjesni napor potreban za izvršavanje zadataka bit će smanjen.¹⁰⁾

Prema teoriji kognitivnog opterećenja (cognitive load theory), pri procesu učenja, kognitivno opterećenje je nametnuto radnom pamćenju (working memory). Kako bi učenje bilo djelotvorno, količina nametnutog opterećenja ne smije nadmašiti raspoloživi kapacitet. Prema teoriji kognitivnog opterećenja (cognitive load theory) postoje tri tipa kognitivnog opterećenja¹¹⁾:

Tipovi kognitivnog opterećenja su dodaci (additive).¹⁴⁾ To znači da smanjenje irelevantnog kognitivnog opterećenja (extraneous cognitive load) može dopustiti povećanje u povezanom kognitivnom opterećenju (germane cognitive load). Također, ako je intrinzično kognitivno opterećenje (intrinsic cognitive load) vrlo nisko (informacija koja se treba naučiti nije složena), može se naučiti iako je irelevantno kognitivno opterećenje (extraneous cognitive load) vrlo visoko (materijal za učenje je loše konstruiran).

Jedan od problema koji se veže uz kognitivnu teoriju opterećenja (cognitive load theory) je mjerenje kognitivnog opterećenja. Najčešće upotrebljavana metoda je upitnik jedne stavke (one item questionnaire). U izvornom upitniku predstavljenom od Freda Paasa u kojem oni koji uče označavaju njihovu “percipiranu količinu mentalnog napora” (perceived amount of mental effort) na ljestvici od 1 do 9 s krajnjim vrijednostima označenim “jako, jako nizak mentalni napor” i “jako, jako visok mentalni napor”. ¹⁵⁾ To je najčešći način mjerenja kognitivnog opterećenja, iako još ne postoji standardni oblik upitnika, oznaka ili raspona ljestvice, što čini rezultate teško usporedivima. Druge metode uključuju neuro-reprezentacijske tehnike (neuro-imaging techniques) ili fiziološke mjere kao varijabilnost otkucaja srca ili uvođenje sekundardnog zadataka prilikom učenja, međutim, nijedna od sada navedenih metoda ne pruža zadovoljavajuće rezultate¹⁶⁾.

Ključan koncept Swellerove teorije su karakteristike čovjekovog radnog pamćenja (working memory) koje trebaju biti uzete u obzir prilikom instrukcijskog dizajna kako bi se oslobodilo što je više moguće kapaciteta za učenje. To smanjuje ukupno kognitivno opterećenje ili omogućava povećanje povezanog kognitivnog opterećenja (germane cognitive load) kod onog tko uči. Oba načina omogućavaju uspješnije učenje.

Različiti načini smanjenja irelevantnog kognitivnog opterećnja (extraneous cognitive load) i povećanja učenja su predloženi do sada od strane Swellera¹⁷⁾ i Richarda Mayera¹⁸⁾ (s obzirom na to da su uglavnom podrijetlom iz istih korijena kao i kognitivna teorija multimedijskog učenja (cognitive theory of multimedia learning)). Svi zajedno sumirani su i objašnjeni u odjeljku načela i učinci.

Izuzev smanjenja irelevantnog opterećenja (extraneous load), oni koji uče trebali bi biti potaknuti da povećaju vlastito povezano opterećenje (germane load), što može biti postignuto pomoću učenja skele (learning scaffolds), pitanja koja ih podsjećaju na upravo naučen sadržaj i praktične materijale. Instrukcijski pristupi povećavajući povezano opterećenje (germane load) su pokazali uspješno povećanje učenja¹⁹⁾.

Iako je teorija kognitivnog opterećenja (cognitive load theory) trenutno jedna od dominantnih teorija učenja, i dalje je kritizirana zbog mnoštva razloga. Konceptualni problemi teorije kognitivnog opterećenja (cognitive load theory) uključuju²⁰⁾:

• Post-hoc objašnjenja - “činjenica da je kognitivno opterećenje sastavljeno od tri različita elementa koji su “dobri” (povezano (germane)), “loši” (irelevantno (extraneous)) ili samo da su prisutni(intrinzično (intrinsic)) znači da se svaki ishod uklapa u post-hoc teoriju.”²¹⁾
• Sumnjajući dodaci (Doubtable additivity) - Ton de Jong²²⁾ također tvrdi da je intrinzično kognitivno opterećenje (intrinsic cognitive load) samo po sebi različito od irelevantnog kognitivnog opterećenja (extraneous cognitive load) (prvo se odnosi na kognitivne procese, a drugo na učenje materijala ili reprezentacija) i zbog toga ne može biti pridodano ukupnom kognitivnom opterećenju. Ovu tvrdnju podržava Moreno²³⁾.
• Nedostatak preciznosti u opisivanju pojmova kao što su kognitivno opterećenje (cognitive load), mentalno opterećenje (mental load) i mentalni napor (mental effort)²⁴⁾
• Problemi u definiranju tipova kognitivnog opterećenja²⁵⁾.

Metodološki problemi teorije kognitivnog opterećenja uključuju²⁶⁾:

• Odsutstvo pouzdane metode za mjerenje kognitivnog opterećenja
• Ograničena vrijednost eksperimenata budući da je je većina provedena u laboratorijima te je uključivala “sudionike koji nemaju poseban interes u učenju uključenog područja i kojima je pruženo jako kratko vrijeme za učenje”²⁷⁾. Rezultati se često nisu mogli generalizirati na stvarnu situaciju u učionici.
• Neuzimanje u obzir novijih kognitivnih istraživanja ili pokušaje objašnjavanja uloge radnog pamćenja (working memory) u učenju.

• Teorija kognitivnog opterećenja (cognitive load theory), dugoročno pamćenje (long-term memory), radno pamćenje (working memory), teorija procesiranja informacija (information processing theory), shema (schema), irelevantno kognitivno opterećenje (extraneous cognitive load), intrinzično kognitivno opterećenje (intrinsic cognitive load), povezano kognitivno opterećenje (germane cognitive load)

• John Sweller, George Miller, Fred Paas

Plass, Jan L., Roxana Moreno, and Roland Brünken. Cognitive Load Theory. Cambridge University Press, 2010.

Mayer, Richard E. The Cambridge handbook of multimedia learning. Cambridge University Press, 2005.

Kirschner, P. A, Sweller, J. and Clark, R. E. Why minimal guidance during instruction does not work: An analysis of the failure of constructivist, discovery, problem-based, experiential, and inquiry-based teaching. Educational psychologist 41, no. 2: 75–86. 2006.

Theory into practise: Cognitive Load Theory (J. Sweller) Preuzeto 21. svibnja, 2011.

Paas, F., A. Renkl, & Sweller, J. Cognitive load theory and instructional design: Recent developments. Educational Psychologist 38, no. 1: p1–4. 2003.

Plass, Jan L., Moreno, R. and Brünken R. Cognitive Load Theory. Cambridge University Press, 2010.

Jong, Ton. Cognitive load theory, educational research, and instructional design: some food for thought. Instructional Science 38, no. 2: 105-134. 8, 2009.

Paas, F., Renkl, A. and Sweller J. Cognitive Load Theory: A Special Issue of Educational Psychologist. Routledge, 2003.

Kayluga, S. Cognitive load heory: How Many Types of Load Does It Really Need? Educational Psychology Review. no. 1: 1-19. 23, 2011.

Paas, F. i Sweller, J. An Evolutionary Upgrade of Cognitive Load Theory: Using the Human Motor System and Collaboration to Support the Learning of Complex Cognitive Tasks. Educational Psychology Review. no. 1: 27-45. 24, 2012.

Johnston, J.H., Paris, C., Fiore, S.m. i Smith C.A.P. Application of Cognitive Load Theory to Develop a Measure of Team Cognitive Efficiency. Military Psychology. no. 3: 252-265. 25, 2013.

Darabi, A. i Jin,L. Improving the Quality of Online Discussion: the Effects of Stratgies Designed Based on Cognitive Load Theory Principles. Distance Education. no. 1: 21-36. 34, 2013.