thumb|Quanto maior e mais duradouro o esforço cognitivo maior o desgaste psicológico Esforço cognitivo, ou carga cognitiva se refere ao nível de utilização de recursos psicológicos como memórias, atenção, percepção, representação de conhecimento, raciocínio e criatividade na resolução de problemas. Os principais fatores associados ao esforço cognitivo são: experiência com problemas semelhantes, nível de abstração, tempo necessário para resolução, estimulação perceptiva, número de atividades realizadas simultaneamente, ansiedade, idade, horas de sono, alimentação, transtornos psicológicos, problemas físicos, inteligência, fadiga, apoio social e suporte instrumental. Enquanto a resolução de um problema sem nenhuma experiência prévia é considerado como muito desgastante, a resolução de um problema ao qual já foi desenvolvido um padrão de respostas usuais (esquema) envolve apenas um mínimo de esforço cognitivo que facilmente passa despercebido pelo sujeito cotidianamente.Sweller, J. (1988). "Cognitive load during problem solving: Effects on learning". Cognitive Science 12 (2): 257–285. doi:10.1016/0364-0213(88)90023-7.
Essa mudança no esforço cognitivo ocorre pela formação de memórias de procedimentos no cerebelo para substituir o uso das estruturas corticais, temporais e límbicas pelas memórias explícitas.Eslinger PJ, Damasio AR. Preserved motor learning in Alzheimer’s disease: implicationsforanatomy and behavior. J Neurosci 1986;6:3006-3009.
Paas e colaboradores desenvolveram um teste para medir o esforço cognitivo. Utilizando este teste ele compara o esforço feito para realizar o mesmo problema onde uma instrução incluía exemplos, a outra incluía problemas para serem resolvidos e um terceiro incluía descobertas práticas guiadas. A exemplificação se mostrou a mais eficiente e envolveu menor esforço cognitivo, seguida da resolução de problemas e em último ficou descobertas práticas.Paas, F., Tuovinen, J.E., Tabbers, H.K., & Van Gerven, P.W.M. (2003). "Cognitive load measurement as a means to advance cognitive load theory". Educational Psychologist 38 (1): 63–71. doi:10.1207/S15326985EP3801_8.
Princípios da Aprendizagem Multimédia Há um consenso relativamente amplo quanto a vários princípios da aprendizagem multimédia sintetizados na imagem ao lado.
thumb|Ilustração de 6 princípios da Teoria da Aprendizagem Multimédia identificados por Mayer, a considerar na Teoria da Carga Cognitiva
Princípio da Representação múltipla Os alunos aprendem melhor a partir de palavras e imagens, do que só de palavras.
Princípio de Contiguidade Espacial Os alunos aprendem melhor quando palavras e imagens correspondentes são apresentadas próximas, em vez de longe umas das outras na página ou no ecrã.
Princípio da Contiguidade Temporal Os estudantes aprendem melhor quando as palavras e imagens correspondentes são apresentadas simultaneamente, ao invés de sucessivamente.
Princípio da Coerência Os alunos aprendem melhor quando palavras estranhas, imagens e sons, são excluídos.
Princípio da Modalidade Os alunos aprendem melhor a partir de animação com narração, do que de animação com texto no ecrã.
Princípio da Redundância Os alunos aprendem melhor a partir de uma animação com narração do que com uma animação e narração e texto no ecrã.
Princípio das diferenças individuais Os efeitos do desenho são mais fortes para os alunos com conhecimentos mais baixos do que para os de conhecimentos mais elevados e para os alunos com maior nível espacial do que para os alunos com um nível espacial baixo.
A teoria da carga cognitiva "A teoria da carga cognitiva foi projectada para fornecer orientações destinadas a ajudar na apresentação de informações de uma maneira que incentive as do actividades aluno e optimize o seu desempenho intelectual". A teoria de John Sweller emprega aspectos da teoria do processamento da informação para enfatizar as limitações decorrentes da sobrecarga da memória de trabalho sobre a aprendizagem durante a instrução. Ele faz uso de esquemas como unidade de análise para o projecto de materiais instrucionais.
A história da teoria da carga cognitiva A história da teoria da carga cognitiva pode investigar-se desde o início de Ciência Cognitiva e do trabalho de :en:GA Miller. Miller foi talvez o primeiro a sugerir limites à capacidade da memória de trabalho, na sua obra clássica. Seus resultados experimentais sugerem que os seres humanos só são capazes de reter sete mais ou menos dois dígitos de informações na sua memória de curto prazo. Simon e Chase usaram o "pedaço" do termo para descrever como as pessoas podem organizar as informações na sua memória de curto prazo, segmentação de componentes da memória que tem sido descrita como esquema construção.
John Sweller desenvolveu a teoria da carga cognitiva, enquanto estudava alunos e como estes resolvem os problemas. Com os seus colaboradores descobriu que os alunos costumam usar uma estratégia de resolução de problemas designada análise de meios-fins. Ele sugere que a resolução de problemas por análise de meios-fins requer uma quantidade relativamente grande de capacidade de processamento cognitivo, que não pode ser dedicado à construção do esquema. Em vez de resolverem problemas, Sweller sugere que os designers instrucionais devem limitar a carga cognitiva através da concepção de materiais didáticos como exemplos resolvidos, ou problemas de objectivo-livre.
Na década de 1990, a teoria carga cognitiva foi aplicada em vários contextos e os resultados empíricos a partir desses estudos levou à demonstração de vários efeitos de aprendizagem: o efeito de conclusão de problemas; o efeito modalidade; o efeito da divisão da atenção; o efeito do exemplo trabalhado e o efeito de reversão das indicações.
Três tipos de carga cognitiva A teoria da carga cognitiva tem amplas implicações para o design instrucional. Esta teoria fornece um quadro geral aos designers instrucionais que lhes permite controlar as condições de aprendizagem, dentro de um ambiente, ou, mais geralmente na maioria dos materiais instrucionais. Especificamente, prevê com base empírica directrizes que ajudam os designers instrucionais a diminuir a carga cognitiva estranha durante a aprendizagem, e a reorientar a atenção do aluno para que os materiais pertinentes, aumentando a carga cognitiva pertinente (relacionado com o esquema). Essa teoria diferencia entre três tipos de carga cognitiva:. Carga cognitiva intrínseca, carga cognitiva pertinente e carga cognitiva estranha.
Carga intrínseca A carga cognitiva intrínseca resulta do nível de complexidade inerente aos materiais instrucionais. O termo foi usado pela primeira vez por Chandler e Sweller. Para eles, toda a instrução tem uma dificuldade inerente associada à mesma (por exemplo, o cálculo de 2 + 2, versus resolver uma equação diferencial). Esta dificuldade inerente não pode ser alterada pelo instrutor. No entanto muitos esquemas podem ser divididos em "sub-esquemas" individuais e ensinados isoladamente, para serem posteriormente retomados e descritos combinadamente como um todo.
Carga estranha A carga cognitiva estranha é gerada pela forma como a informação é apresentada aos alunos e está sob o controle dos designers instrucionais. Esta carga pode ser atribuída ao design dos materiais instrucionais. Porque há um único, recurso cognitivo limitado, utilizando múltiplos recursos para processar a carga estranha reduz a quantidade de recursos disponíveis para processar a carga intrínseca e a carga pertinente (ie, a aprendizagem). Assim, especialmente quando a carga intrínseca e/ou pertinente é alta (ie, quando um problema é difícil), os materiais devem ser concebidos de modo a reduzir a carga estranha.
Um exemplo de carga cognitiva estranha ocorre quando se equacionam duas maneiras possíveis de descrever um quadrado a um estudante. Um quadrado é uma figura e pode ser descrito usando um meio figural. Certamente um professor também pode descrever um quadrado por um meio verbal, levando apenas um segundo, e exigindo muito menos esforço para o seguirem do que quando aos alunos é mostrada uma praça. Neste caso, o meio visual é contraproducente. Isto acontece porque as imagens carregam indevidamente o aluno com informações desnecessárias. Esta carga cognitiva desnecessária é descrita como carga estranha.
Chandler e Sweller introduziram o conceito de carga cognitiva estranha. Este artigo foi escrito para relatar os resultados de seis pesquisas por eles conduzidas para investigar esta (sobre)carga da memória de trabalho. Muitas dessas pesquisas envolveram materiais demonstrando o efeito da atenção dividida. Eles descobriram que o formato dos materiais de instrução tanto pode promover como limitar as aprendizagens. Eles propuseram que as diferenças de desempenho devem atribuir-se a níveis mais elevados da carga cognitiva imposta pelo formato de instrução. "Carga cognitiva estranha" é o termo para esta carga (artificialmente induzida) cognitiva desnecessária.
Carga pertinente A carga cognitiva pertinente é a que é dedicada ao processamento, construção e automatização de esquemas. “Pode ser pensada como as coisas que um designer pode fazer para facilitar a carga ideal, como como agrupamento de conteúdos, sequenciação e oferta de analogias que podem ajudar as pessoas a entender as novas informações mais rapidamente”(GALL & LOHR). Foi descrita pela primeira vez por Sweller, van Merrienboer & Paas em 1998. Enquanto a carga cognitiva intrínseca se supõe geralmente imutável (embora técnicas possam ser aplicadas para reduzir a sua complexidade através da segmentação e reordenação do material complexo), os designers instrucionais podem manipular carga estranha e a pertinente. Sugere-se que limite de carga estranha e promova a carga pertinente Até ao artigo 1998 por Sweller, van Merrienboer & Paas, a teoria da carga cognitiva concentrava-se principalmente na redução das cargas cognitivas estranhas. Com este artigo, os pesquisadores da carga cognitiva começaram a procurar formas de redesenhar a instrução para redireccionar o que seria a carga estranha, concentrando-se agora na construção do esquema (carga pertinente). Isto é muito importante para os designers instrucionais, para "reduzir a carga cognitiva estranha e redireccionar a atenção dos alunos para os processos cognitivos que são directamente relevantes para a construção de esquemas".
Princípios da Teoria da carga cognitiva A Teoria da carga cognitiva decorre do estudo da arquitectura cognitiva da memória humana. Não se pode desenvolver este aspecto aqui, mas apresenta-se uma imagem sugestiva ao lado. thumb|Os sentidos humanos são conhecidos e a estrutura da memória também não oferece grandes dúvidas. Porém, como a informação se transforma em conhecimento (na MLP) permanece um mistério A teoria da carga cognitiva baseia-se explicitamente nos pressupostos da cognição: (a) O objectivo da instrução é a construção do conhecimento na memória de longo prazo; (b) Existem mecanismos para assegurar que as alterações nas quantidades de informação armazenadas (na memória de longo prazo) são pequenas e niveladas. Na arquitectura cognitiva humana, esse mecanismo é uma memória de trabalho de capacidade limitada quando lida com nova informação; (c) Alterações ao armazenamento da informação devem ser reduzidas, porque falhando a aquisição de informação já organizada, as alterações são aleatórias, e alterações enormes e aleatórias podem não ser funcionais; (d) Alterações aleatórias, em vez de ordenadas, são inevitáveis na ausência de uma função do executivo central que determine a natureza das alterações.