Γνωστικό φορτίο: πότε η πληροφορία δυσκολεύει τη μάθηση

Η δυσκολία μιας μαθησιακής εργασίας δεν καθορίζεται μόνο από το αντικείμενο ή την ποσότητα της ύλης. Εξαρτάται και από το πόσες νέες πληροφορίες πρέπει να επεξεργαστεί ο μαθητής ταυτόχρονα, πώς συνδέονται μεταξύ τους και πόσες προηγούμενες γνώσεις μπορεί να αξιοποιήσει με ευχέρεια.

Η θεωρία του γνωστικού φορτίου εξετάζει αυτή τη σχέση ανάμεσα στις απαιτήσεις μιας εργασίας και στους περιορισμούς της εργαζόμενης μνήμης. Πρόκειται για ένα από τα πιο γνωστά πλαίσια της εκπαιδευτικής ψυχολογίας για τον σχεδιασμό της διδασκαλίας, ιδιαίτερα όταν ο μαθητής έρχεται σε επαφή με νέα ή σύνθετη γνώση.

Η ανασκόπηση του Centre for Education Statistics and Evaluation του NSW Department of Education συνοψίζει ένα βασικό σημείο της σχετικής έρευνας: η επεξεργασία καινούργιων πληροφοριών έχει σαφείς περιορισμούς, ενώ η γνώση που έχει ήδη οργανωθεί στη μακρόχρονη μνήμη μπορεί να αξιοποιείται πολύ πιο αποτελεσματικά.

Τι περιγράφει το γνωστικό φορτίο;

Το γνωστικό φορτίο αφορά τις απαιτήσεις που δημιουργούνται κατά την επεξεργασία μιας πληροφορίας ή την εκτέλεση μιας εργασίας.

Σε ένα σύνθετο πρόβλημα Μαθηματικών, για παράδειγμα, ο μαθητής μπορεί να χρειάζεται ταυτόχρονα να ερμηνεύσει την εκφώνηση, να αναγνωρίσει τη σχετική έννοια, να ανακαλέσει έναν κανόνα, να παρακολουθήσει ενδιάμεσα αποτελέσματα και να αποφασίσει ποια στρατηγική ακολουθεί.

Η δυσκολία προκύπτει επομένως όχι μόνο από κάθε επιμέρους στοιχείο, αλλά και από τον αριθμό των σχέσεων που χρειάζεται να διατηρούνται ενεργές κατά την επίλυση.

Οι John Sweller, Jeroen van Merriënboer και Fred Paas, σε εκτενή ανασκόπηση που δημοσιεύθηκε στο Educational Psychology Review, συνδέουν τη θεωρία του γνωστικού φορτίου με τον τρόπο με τον οποίο οργανώνεται η ανθρώπινη γνώση και με τις επιπτώσεις αυτής της αρχιτεκτονικής στον σχεδιασμό της διδασκαλίας.

Η πολυπλοκότητα μετρά περισσότερο από τον όγκο

Μια μεγάλη ποσότητα υλικού δεν είναι κατ’ ανάγκη γνωστικά πιο απαιτητική από μια μικρότερη. Σημαντικότερη μπορεί να είναι η αλληλεξάρτηση των στοιχείων που πρέπει να κατανοηθούν ταυτόχρονα.

Δύο σελίδες με μια νέα, σύνθετη διαδικασία μπορεί να απαιτούν μεγαλύτερη επεξεργασία από αρκετές σελίδες οικείου περιεχομένου. Αντίστοιχα, μια άσκηση μπορεί να γίνει δυσκολότερη όταν απαιτεί τον ταυτόχρονο συνδυασμό πολλών κανόνων, εννοιών ή δεδομένων.

Η έρευνα των Ouhao Chen, Fred Paas και John Sweller εξετάζει ακριβώς αυτή τη διάσταση της πολυπλοκότητας μέσα από την αλληλεπίδραση των στοιχείων μιας εργασίας.

Στην πράξη, το φαινόμενο μπορεί να εμφανίζεται σε διαφορετικά μαθήματα:

• στα Μαθηματικά, όταν μια άσκηση απαιτεί συνδυασμό πολλών ιδιοτήτων,
• στη Φυσική, όταν πρέπει να συνδεθούν έννοιες, δεδομένα, τύποι και μονάδες,
• στα Αρχαία Ελληνικά, όταν μορφολογία, συντακτικές σχέσεις και νόημα χρειάζεται να επεξεργαστούν μαζί,
• στη Γλώσσα, όταν η απάντηση απαιτεί σύνθεση στοιχείων από διαφορετικά σημεία ενός κειμένου.

Η προηγούμενη γνώση αλλάζει την ίδια την απαίτηση

Το γνωστικό φορτίο δεν αποτελεί σταθερό χαρακτηριστικό μιας άσκησης. Εξαρτάται και από το επίπεδο γνώσης του μαθητή.

Όσο περισσότερες βασικές διαδικασίες έχουν σταθεροποιηθεί και ανακαλούνται με ευχέρεια, τόσο μικρότερη επεξεργασία απαιτούν. Αυτό επιτρέπει στον μαθητή να διαθέσει περισσότερους γνωστικούς πόρους στο νέο ή σύνθετο μέρος της εργασίας.

Ένας μαθητής που χειρίζεται με ευχέρεια βασικές αλγεβρικές διαδικασίες, για παράδειγμα, μπορεί να επικεντρωθεί στη στρατηγική ενός προβλήματος. Αν κάθε ενδιάμεσο βήμα παραμένει απαιτητικό, το ίδιο πρόβλημα δημιουργεί διαφορετικό επίπεδο γνωστικής απαίτησης.

Η προηγούμενη γνώση επομένως δεν λειτουργεί απλώς ως «ύλη που έχει ήδη διδαχθεί». Αποτελεί μέρος της γνωστικής υποδομής πάνω στην οποία μπορεί να στηριχθεί η επόμενη μάθηση.

Η ουσιαστική δυσκολία και η περιττή επιβάρυνση

Κάθε απαιτητικό γνωστικό αντικείμενο περιλαμβάνει πολυπλοκότητα που δεν μπορεί ούτε χρειάζεται να εξαφανιστεί. Η επίλυση ενός σύνθετου προβλήματος, η ανάλυση ενός κειμένου ή η κατανόηση μιας νέας θεωρίας απαιτούν πραγματική νοητική προσπάθεια.

Μέρος της επιβάρυνσης, όμως, μπορεί να δημιουργείται από τον ίδιο τον τρόπο παρουσίασης του υλικού.

Αυτό συμβαίνει, για παράδειγμα, όταν:

• οι απαραίτητες πληροφορίες βρίσκονται σε διαφορετικά σημεία και πρέπει συνεχώς να συνδυάζονται,
• οι οδηγίες περιλαμβάνουν στοιχεία που δεν εξυπηρετούν τον μαθησιακό στόχο,
• παρουσιάζονται πολλές καινούργιες έννοιες χωρίς σαφή προτεραιότητα,
• ένα διάγραμμα και η εξήγησή του απαιτούν συνεχή μετακίνηση της προσοχής,
• η πλήρης πολυπλοκότητα μιας διαδικασίας παρουσιάζεται πριν γίνουν κατανοητά τα βασικά της μέρη.

Η Australian Education Research Organisation (AERO) επισημαίνει ότι η σαφής οργάνωση της νέας πληροφορίας και η απομάκρυνση στοιχείων που δεν εξυπηρετούν τον μαθησιακό στόχο μπορούν να περιορίσουν περιττές απαιτήσεις στην επεξεργασία.

Γιατί ο σχεδιασμός του υλικού έχει σημασία

Η ίδια πληροφορία μπορεί να γίνει περισσότερο ή λιγότερο απαιτητική ανάλογα με τον τρόπο που παρουσιάζεται.

Όταν ο μαθητής πρέπει να κρατά προσωρινά μια πληροφορία στη μνήμη μέχρι να εντοπίσει το σχετικό διάγραμμα, τον τύπο ή την οδηγία, μέρος της διαθέσιμης επεξεργασίας καταναλώνεται στην αναζήτηση και στον συντονισμό του υλικού.

Η αρχή αυτή έχει ιδιαίτερη σημασία και στο ψηφιακό περιβάλλον. Περισσότερα γραφικά, κινούμενα στοιχεία ή ταυτόχρονες πηγές πληροφορίας δεν οδηγούν αυτομάτως σε καλύτερη κατανόηση. Η χρησιμότητα κάθε στοιχείου κρίνεται από το αν εξυπηρετεί τον συγκεκριμένο μαθησιακό στόχο.

Γνωστικό φορτίο και μαθησιακά κενά

Το γνωστικό φορτίο και τα μαθησιακά κενά περιγράφουν διαφορετικά προβλήματα.

Ένα μαθησιακό κενό αφορά γνώση ή δεξιότητα που δεν έχει σταθεροποιηθεί επαρκώς. Το γνωστικό φορτίο αφορά τις απαιτήσεις που δημιουργούνται κατά την επεξεργασία μιας συγκεκριμένης εργασίας.

Οι δύο παράγοντες μπορούν, ωστόσο, να συνδέονται. Αν μια βασική διαδικασία δεν έχει κατακτηθεί, ο μαθητής χρειάζεται να αφιερώσει περισσότερη συνειδητή επεξεργασία σε αυτήν, αυξάνοντας τις συνολικές απαιτήσεις μιας σύνθετης εργασίας.

Ο ρόλος των λυμένων παραδειγμάτων

Τα λυμένα παραδείγματα αποτελούν μία από τις περισσότερο μελετημένες εφαρμογές της θεωρίας του γνωστικού φορτίου.

Σε μια νέα διαδικασία, η άμεση ανεξάρτητη επίλυση απαιτεί από τον μαθητή τόσο να ανακαλύψει τη στρατηγική όσο και να εκτελέσει σωστά τα επιμέρους βήματα. Ένα καλά σχεδιασμένο λυμένο παράδειγμα επιτρέπει αρχικά μεγαλύτερη εστίαση στη δομή και στη λογική της λύσης.

Η Education Endowment Foundation παρουσιάζει τα worked examples ως έναν τρόπο υποστήριξης της επίλυσης προβλημάτων, ιδιαίτερα όταν συνοδεύονται από ενεργή επεξεργασία του γιατί ακολουθείται κάθε βήμα.

Το κρίσιμο σημείο είναι ότι το παράδειγμα δεν λειτουργεί ως πρότυπο προς μηχανική αντιγραφή. Χρησιμοποιείται για να γίνει ορατή η λογική μιας διαδικασίας.

Η υποστήριξη αλλάζει όσο αυξάνεται η εμπειρία

Μια μορφή καθοδήγησης που βοηθά έναν αρχάριο μαθητή μπορεί να προσφέρει μικρότερο όφελος όταν η ίδια διαδικασία έχει πλέον κατακτηθεί.

Η σχετική βιβλιογραφία περιγράφει αυτή τη μεταβολή και μέσα από το expertise reversal effect: όσο αυξάνεται η προηγούμενη γνώση, υποστήριξη που αρχικά ήταν απαραίτητη μπορεί να γίνει πλεονάζουσα.

Η διδασκαλία επομένως χρειάζεται να εξελίσσεται από μεγαλύτερη καθοδήγηση προς περισσότερη αυτονομία. Μια πιθανή πορεία είναι η παρουσίαση της νέας έννοιας, η επεξεργασία λυμένων παραδειγμάτων, η καθοδηγούμενη εφαρμογή και στη συνέχεια η ανεξάρτητη επίλυση.

Η σειρά αυτή δεν αποτελεί άκαμπτη συνταγή. Το επίπεδο υποστήριξης εξαρτάται από τη γνώση του μαθητή και τη φύση της εργασίας.

Τι σημαίνει αυτό για τη διδασκαλία;

Η διαχείριση του γνωστικού φορτίου δεν σημαίνει απλούστευση του γνωστικού αντικειμένου. Σημαίνει καλύτερη οργάνωση της πορείας προς την πολυπλοκότητα.

Σε πρακτικό επίπεδο, αυτό μπορεί να περιλαμβάνει:

• σαφή ενεργοποίηση των απαραίτητων προηγούμενων γνώσεων,
• λογική ακολουθία από βασικές έννοιες προς σύνθετες εφαρμογές,
• οδηγίες χωρίς περιττές πληροφορίες,
• κοντινή παρουσίαση στοιχείων που πρέπει να χρησιμοποιηθούν μαζί,
• λυμένα παραδείγματα όταν μια διαδικασία είναι νέα,
• σταδιακή αύξηση της ανεξαρτησίας και της πολυπλοκότητας.

Ο στόχος είναι ο μαθητής να αφιερώνει όσο γίνεται περισσότερη νοητική προσπάθεια στην ίδια τη γνώση και λιγότερη σε δυσκολίες που δημιουργεί η παρουσίασή της.

Πού βρίσκονται τα όρια της θεωρίας;

Η θεωρία του γνωστικού φορτίου έχει επηρεάσει σημαντικά την έρευνα γύρω από τον σχεδιασμό της διδασκαλίας, αλλά δεν εξηγεί κάθε περίπτωση στην οποία ένας μαθητής δυσκολεύεται.

Η προσοχή, η προηγούμενη γνώση, το κίνητρο, η συναισθηματική κατάσταση και το εκπαιδευτικό πλαίσιο μπορούν επίσης να επηρεάσουν την κατανόηση και την απόδοση. Ένας μαθητής, για παράδειγμα, μπορεί να παραμένει συγκεντρωμένος και παρ’ όλα αυτά να δυσκολεύεται με μια ιδιαίτερα σύνθετη εργασία· αντίστοιχα, μια σχετικά απλή εργασία μπορεί να γίνει απαιτητική όταν η προσοχή διακόπτεται συστηματικά.

Το γνωστικό φορτίο είναι επομένως περισσότερο χρήσιμο ως πλαίσιο για την εξέταση του τρόπου με τον οποίο οργανώνεται μια μαθησιακή εργασία παρά ως γενική εξήγηση για κάθε δυσκολία που εμφανίζεται στη μάθηση.

Ένα διαφορετικό ερώτημα όταν ο μαθητής δυσκολεύεται

Όταν ένας μαθητής δυσκολεύεται σε μια εργασία, συνήθως εξετάζουμε αν έχει κατανοήσει την ύλη και αν διαθέτει τις απαραίτητες προηγούμενες γνώσεις. Η θεωρία του γνωστικού φορτίου προσθέτει ακόμη μία διάσταση:

Πόσα νέα και αλληλεξαρτώμενα στοιχεία χρειάζεται να επεξεργαστεί ταυτόχρονα για να ολοκληρώσει αυτή την εργασία;

Το ερώτημα αυτό μπορεί να βοηθήσει τον εκπαιδευτικό να διακρίνει αν χρειάζεται περισσότερη εξάσκηση, καλύτερη οργάνωση της πληροφορίας ή σταδιακή μείωση της υποστήριξης.

Στο idietera.gr μπορείτε να βρείτε καθηγητές για εξατομικευμένη υποστήριξη, ανάλογα με το μάθημα, το επίπεδο και τις ανάγκες του μαθητή.

Δείτε ακόμη

• Μαθησιακά κενά: κάλυψη χωρίς να μένει πίσω η τρέχουσα ύλη
• Γιατί πολλά παιδιά δυσκολεύονται να συγκεντρωθούν σήμερα;
• Μαθηματικά: πώς να τα μάθεις εύκολα και σωστά
• Πώς να διαβάζεις σωστά στο Λύκειο: οργάνωση μελέτης για καλύτερους βαθμούς

Πηγές

• NSW Department of Education – Centre for Education Statistics and Evaluation: Cognitive Load Theory: Research that teachers really need to understand
• Australian Education Research Organisation (AERO): Managing cognitive load optimises learning
• Sweller, J., van Merriënboer, J. J. G. & Paas, F. – Educational Psychology Review: Cognitive Architecture and Instructional Design: 20 Years Later
• Chen, O., Paas, F. & Sweller, J. – Educational Psychology Review: A Cognitive Load Theory Approach to Defining and Measuring Task Complexity Through Element Interactivity