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Carga cognitiva

El esfuerzo utilizado en la memoria de trabajo.

En psicología cognitiva, la carga cognitiva se refiere a la cantidad utilizada de recursos de memoria de trabajo. La teoría de la carga cognitiva diferencia la carga cognitiva en tres tipos: intrínseca, extraña y relacionada.

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 alumno, y la carga cognitiva pertinente se refiere al trabajo realizado para crear una reserva permanente de conocimiento o 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 realizado por John Sweller. Sweller argumentó que el diseño instruccional puede usarse 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 la carga cognitiva. La respuesta pupilar invocada por la tarea es una medición confiable y sensible de la carga cognitiva que está directamente relacionada con la memoria de trabajo. La información solo puede almacenarse en la memoria a largo plazo después de ser atendida y procesada 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 más a menudo más altas, de carga cognitiva.

El principio fundamental de la teoría de la carga cognitiva es que la calidad del diseño instruccional se elevará si se da mayor consideración al papel y las limitaciones de la memoria de trabajo.

Con el aumento de las distracciones, particularmente por el uso del teléfono celular, los estudiantes son más propensos a experimentar una alta carga cognitiva que puede reducir el éxito académico.

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 aliente las actividades de los alumnos que optimizan 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 concurrente de la memoria de trabajo en el aprendizaje durante la instrucción. Utiliza el esquema como unidad primaria de análisis para el diseño de materiales de instrucción.

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, 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 pueden contener 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 fueron los primeros en usar el término "fragmento" para describir cómo las personas podrían organizar la información en la memoria a corto plazo. Este fragmento de componentes de memoria también se ha descrito como construcción de esquema.

A fines 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 asociados descubrieron que los estudiantes a menudo usan 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 estar dedicada a la construcción de esquemas. Sweller sugiere que los diseñadores de instrucción deben evitar esta carga cognitiva innecesaria mediante el diseño de materiales de instrucción que no impliquen la resolución de problemas. Los ejemplos de materiales didácticos alternativos incluyen lo que se conoce como ejemplos trabajados y problemas sin objetivos.

En la década de 1990, la teoría de la carga cognitiva se aplicó en varios contextos. Los resultados empíricos de estos estudios condujeron a la demostración de varios efectos de aprendizaje: el efecto del problema de finalización, el efecto de modalidad, el efecto de atención dividida, el efecto de ejemplo trabajado; y efecto de reversión de experiencia.

Tipos

La teoría de la carga cognitiva proporciona un marco general y tiene amplias implicaciones para el diseño de instrucción, al permitir que los diseñadores de instrucción controlen las condiciones de aprendizaje dentro de un entorno o, más generalmente, dentro de la mayoría de los materiales de instrucción. Específicamente, proporciona pautas empíricas que ayudan a los diseñadores de instrucción a disminuir la carga cognitiva extraña durante el aprendizaje y, por lo tanto, reenfocar la atención del alumno hacia los 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 extraña.

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. Según ellos, toda instrucción tiene una dificultad inherente asociada (p. Ej., 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 ser reunidos y descritos como un todo combinado.

Extraño

La carga cognitiva extraña se genera por la forma en que se presenta la información a los alumnos y está bajo el control de los diseñadores de instrucción. Esta carga puede atribuirse al diseño de los materiales de instrucción. Debido a que existe un único recurso cognitivo limitado que utiliza recursos para procesar la carga extraña, la cantidad de recursos disponibles para procesar la carga intrínseca y la carga relacionada (es decir, el aprendizaje) se reduce. 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 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 se necesita solo un segundo y mucho menos esfuerzo para ver de qué está hablando el instructor cuando a un alumno se le muestra un cuadrado, en lugar de que uno lo describa verbalmente. En este caso, se prefiere la eficiencia 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 realizaron para investigar esta carga de memoria de trabajo. Muchos de estos experimentos involucraron materiales que demuestran 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 rendimiento se debían a niveles más altos de la carga cognitiva impuesta por el formato de la instrucción. "Carga cognitiva extraña" es un término para esta carga cognitiva innecesaria (inducida artificialmente).

Relacionado

La carga cognitiva pertinente es el procesamiento, construcción y automatización de esquemas. Fue descrito por primera vez por Sweller, Van Merriënboer y Paas en 1998. Si bien la carga cognitiva intrínseca generalmente se considera inmutable (aunque las técnicas se pueden aplicar para gestionar la complejidad segmentando y secuenciando material complejo), los diseñadores instruccionales pueden manipular cargas extrañas y relacionadas. Se sugiere que limitan la carga extraña y promueven la carga pertinente.

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 extraña. 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 centrarse ahora en la construcción del esquema (carga pertinente). Por lo tanto, es muy importante para los diseñadores de instrucción "reducir la carga cognitiva extraña y redirigir la atención de los alumnos a los procesos cognitivos que son directamente relevantes para la construcción de esquemas".

Medición

Paas y Van Merriënboer desarrollaron una construcción (conocida 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 calificaciones de esfuerzo mental con puntajes de rendimiento. Las puntuaciones z medias grupales se grafican y se pueden comparar con un análisis de varianza unidireccional (ANOVA).

Paas y Van Merriënboer usaron la eficiencia de la condición relativa para comparar tres condiciones de instrucción (ejemplos trabajados, problemas de finalización y práctica de descubrimiento). Encontraron que los alumnos que estudiaron ejemplos trabajados fueron los más eficientes, seguidos por aquellos 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.

El enfoque ergonómico busca una expresión neurofisiológica cuantitativa de la carga cognitiva que se puede medir utilizando instrumentos comunes, por ejemplo, utilizando el producto de la frecuencia cardíaca y la presión arterial (RPP) como una medida de la carga de trabajo ocupacional tanto cognitiva como física. Creen que puede ser posible utilizar medidas de RPP para establecer límites en las cargas de trabajo y para establecer la asignación de 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 está asociada con una alta carga cognitiva. La constricción de la pupila ocurre cuando hay poca carga cognitiva. La respuesta pupilar invocada por la tarea muestra una correlación directa con la memoria de trabajo, por lo que es una medida efectiva de la carga cognitiva explícitamente no relacionada con el aprendizaje.

Algunos investigadores han comparado diferentes medidas de carga cognitiva. Por ejemplo, Deleeuw y Mayer (2008) compararon tres medidas comúnmente utilizadas de carga cognitiva y descubrieron que respondían de diferentes maneras a la carga extraña, intrínseca y relacionada.

Los indicadores establecidos de movimiento ocular y respuesta pupilar de la carga cognitiva son:

  • diámetro pupilar medio
  • desviación del diámetro pupilar
  • Número de fijaciones de la mirada> 500 milisegundos
  • velocidad de saccade
  • hipopótamo pupilar

Diferencias individuales en la capacidad de procesamiento

Se ha encontrado evidencia de que los individuos difieren sistemáticamente en su capacidad de procesamiento. Por ejemplo, existen diferencias individuales en las capacidades de procesamiento entre principiantes y expertos. Los expertos tienen más conocimiento o experiencia con respecto a una tarea específica que reduce la carga cognitiva asociada con la tarea. Los principiantes 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. 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 personas con un nivel socioeconómico más bajo que no están presentes en las personas de clase media y alta.

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, una investigación adicional sería claramente deseable. 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 estén utilizando esos procesos. Este último requiere un pre-entrenamiento intensivo.

Efectos de la carga cognitiva pesada

Una carga cognitiva pesada generalmente crea un error o algún tipo de interferencia en la tarea en cuestión. Una carga cognitiva pesada también puede aumentar los estereotipos. Los estereotipos son una extensión del error de atribución fundamental que también aumenta en frecuencia con una carga cognitiva más pesada. 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

Mayor

El peligro de una gran carga cognitiva se ve en la población de edad avanzada. El envejecimiento puede causar disminuciones en la eficiencia de la memoria de trabajo que puede contribuir a una mayor carga cognitiva. La relación entre la carga cognitiva pesada y el control del centro de masa está fuertemente correlacionada en la población de edad avanzada. A medida que aumenta la carga cognitiva, aumenta la influencia en el centro de masa en las personas mayores. Otro estudio examinó la relación entre el balanceo del cuerpo y la función cognitiva y su relación durante la multitarea y descubrió que las alteraciones en el equilibrio condujeron a una disminución en el rendimiento de la tarea cognitiva. 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 mayor carga cognitiva mientras se está en la escuela es una preocupación importante. Con el uso de Facebook y otras formas sociales de comunicación, agregar múltiples tareas está perjudicando el rendimiento 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. Tanto los estudiantes que eran grandes usuarios de Facebook como los estudiantes que se sentaron cerca de aquellos que eran grandes usuarios de Facebook tuvieron un mal desempeño y dieron como resultado un GPA más bajo.

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. Sin embargo, existe una clara diferencia entre el conocimiento de adultos y niños. Estas diferencias se deben al aumento del desarrollo en la eficiencia del procesamiento. Los niños carecen de conocimiento general, y esto es lo que crea una mayor carga cognitiva en los niños. Los niños en familias empobrecidas a menudo experimentan una carga cognitiva aún mayor en entornos de aprendizaje que aquellos en familias de clase media. Estos niños no escuchan, hablan o aprenden acerca de los conceptos de educación porque sus padres a menudo no tienen educación formal. 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 básicas superiores. También desarrollan metacognición, que les ayuda a comprender sus propias actividades cognitivas. Por último, obtienen un mayor conocimiento del contenido a través de sus experiencias. Estos elementos ayudan a reducir la carga cognitiva en los niños a medida que se desarrollan.

Los gestos son una técnica que los niños usan para reducir la carga cognitiva mientras hablan. Al gesticular, pueden liberar memoria de trabajo para otras tareas. Señalar le permite a un niño usar el objeto que está señalando como la mejor representación del mismo, lo que significa que no tiene que mantener esta representación en su memoria de trabajo, reduciendo así su carga cognitiva. Además, gesticular sobre un objeto que está ausente reduce la dificultad de tener que imaginarlo en su mente.

Encarnación e interactividad

La actividad corporal puede ser ventajosa y perjudicial para el aprendizaje, dependiendo de cómo se implemente esta actividad. Los teóricos de la carga cognitiva han pedido actualizaciones que hagan que la CLT sea más compatible con las ideas de la investigación de la cognición incorporada. Como resultado, la teoría de la carga cognitiva incorporada se ha sugerido como un medio para predecir la utilidad de las funciones interactivas en entornos de aprendizaje. En este marco, los beneficios de una característica interactiva (como un procesamiento cognitivo más fácil) deben superar sus costos cognitivos (como la coordinación motora) para que un modo de interacción incorporado incremente los resultados del aprendizaje.