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Carga cognitiva

En psicología cognitiva , la carga cognitiva se refiere a la cantidad de recursos de memoria de trabajo utilizados. Sin embargo, es esencial distinguirla del constructo real de Carga Cognitiva (CL) o Carga de Trabajo Mental (MWL), que se estudia ampliamente en muchas disciplinas. Según el trabajo realizado en el campo del diseño instruccional y la pedagogía , en términos generales, existen 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 se presenta la información o las tareas a un alumno; 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. [1]

La teoría de la carga cognitiva se desarrolló a finales de los años 1980 a partir de un estudio de resolución de problemas realizado por John Sweller . [2] 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. [3] [4] La respuesta pupilar invocada por la tarea es una medida fiable y sensible de la carga cognitiva que está directamente relacionada con la memoria de trabajo . [5] La información solo puede almacenarse en la memoria de largo plazo después de que la memoria de trabajo le preste atención y la procese. [ cita requerida ] Sin embargo, la memoria de trabajo es extremadamente limitada tanto en capacidad como en duración. [6] Estas limitaciones, en algunas condiciones, impedirán el aprendizaje. [ cita requerida ] Una carga cognitiva elevada puede tener efectos negativos en la finalización de la tarea, y es importante señalar que la experiencia de la carga cognitiva no es la misma en todos. [ cita requerida ] Los ancianos, los estudiantes y los niños experimentan cantidades diferentes y, con mayor frecuencia, más altas de carga cognitiva. [ cita requerida ]

El principio fundamental de la teoría de la carga cognitiva es que la calidad del diseño educativo aumentará si se presta mayor atención al papel y las limitaciones de la memoria de trabajo. Con el aumento de las distracciones, en particular el uso del teléfono móvil, los estudiantes son más propensos a experimentar una carga cognitiva elevada que puede reducir el éxito académico. [7]

Teoría

A finales de los años 1980, John Sweller desarrolló la teoría de la carga cognitiva a partir de un estudio de resolución de problemas , [2] con el fin de "ofrecer pautas destinadas a ayudar en la presentación de la información de una manera que fomente actividades de los estudiantes que optimicen el rendimiento intelectual". [8] 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. [ cita requerida ] Hace uso del esquema como unidad principal de análisis para el diseño de materiales de instrucción . [ cita requerida ]

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, [9] 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 solo siete más o menos dos unidades de información en la memoria de corto plazo. [ cita requerida ]

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 de corto plazo . [10] Esta fragmentación de los componentes de la memoria también se ha descrito como construcción de esquemas . [ cita requerida ]

A finales de los años 1980, John Sweller desarrolló la teoría de la carga cognitiva (CLT, por sus siglas en inglés) mientras estudiaba la resolución de problemas. [2] Al estudiar a los estudiantes mientras resolvían problemas, él y sus colaboradores 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 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. Algunos ejemplos de materiales instruccionales alternativos incluyen lo que se conoce como ejemplos resueltos y problemas sin objetivos. [ cita requerida ]

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 de finalización del problema; [11] el efecto de modalidad ; [12] [13] el efecto de atención dividida ; [14] el efecto del ejemplo trabajado ; [15] [16] y el efecto de inversión de la experiencia . [17]

Categorías

La teoría de la carga cognitiva proporciona un marco general y tiene amplias implicaciones para el diseño instruccional , al permitir que los diseñadores instruccionales controlen las condiciones de aprendizaje dentro de un entorno o, de manera más general, dentro de la mayoría de los materiales instruccionales. Específicamente, proporciona pautas basadas empíricamente que ayudan a los diseñadores instruccionales a disminuir la carga cognitiva ajena durante el aprendizaje y, por lo tanto, a reenfocar la atención del alumno hacia materiales pertinentes, aumentando así la carga cognitiva pertinente (relacionada con el esquema). Esta teoría diferencia entre tres tipos de carga cognitiva: carga cognitiva intrínseca y carga cognitiva ajena. [8]

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. [18] Según ellos, todas las instrucciones tienen una dificultad inherente asociada con ellas (por ejemplo, el cálculo de 2 + 2, en comparación con 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. [19]

Carga alemana

La carga germana se refiere a los recursos de la memoria de trabajo que el alumno dedica a gestionar la carga cognitiva intrínseca asociada a 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 la memoria de trabajo; más bien, está influenciada por la relación entre la carga intrínseca y la carga extraña. Si la carga intrínseca es alta y la carga extraña es baja, la carga germana será alta, ya que el alumno puede dedicar más recursos a procesar el material esencial. Sin embargo, si la carga extraña aumenta, la carga germana 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 la memoria de trabajo disponibles se centran en gestionar tanto la carga cognitiva intrínseca como la extraña. Interactividad de elementos y carga cognitiva intrínseca, extraña y germana.

Extraño

La carga cognitiva ajena se genera por la manera en que se presenta la información a los estudiantes y está bajo el control de los diseñadores instruccionales. [18] Esta carga puede atribuirse al diseño de los materiales instruccionales. Debido a que existe un único recurso cognitivo limitado que utiliza recursos para procesar la carga ajena, 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 pertinente es alta (es decir, cuando un problema es difícil), los materiales deben diseñarse de manera que se reduzca la carga ajena. [20]

Un ejemplo de carga cognitiva ajena ocurre cuando hay dos maneras posibles de describir un cuadrado a un estudiante. [21] Un cuadrado es una figura y debe describirse utilizando un medio figurativo. Ciertamente, un instructor puede describir un cuadrado en un medio verbal, pero toma solo 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 eficiencia del medio visual. Esto se debe a que no carga indebidamente al alumno con información innecesaria. Esta carga cognitiva innecesaria se describe como ajena. [ cita requerida ]

Chandler y Sweller introdujeron el concepto de carga cognitiva externa. Este artículo fue escrito para informar los resultados de seis experimentos que llevaron a cabo para investigar esta carga de la memoria de trabajo. Muchos de estos experimentos involucraron materiales que demostraban el efecto de la atención dividida . Encontraron 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 externa" es un término para esta carga cognitiva innecesaria (inducida artificialmente). [ cita requerida ]

La carga cognitiva extraña puede tener diferentes componentes, como la claridad de los textos o las demandas interactivas del software educativo. [22]

Medición

En 1993, Paas y Van Merriënboer [3] 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 las puntuaciones del desempeño. La eficiencia relativa de la condición se calcula restando el esfuerzo mental estandarizado del desempeño estandarizado y dividiéndolo por la raíz cuadrada de dos. [3]

Paas y Van Merriënboer utilizaron la eficiencia relativa de las condiciones para comparar tres condiciones de instrucción (ejemplos resueltos, problemas de resolución y práctica de descubrimiento). Encontraron que los estudiantes que estudiaban ejemplos resueltos eran los más eficientes, seguidos por aquellos que utilizaban 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. [23]

El enfoque ergonómico busca una expresión neurofisiológica cuantitativa de la carga cognitiva que se pueda medir 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. [24] Creen que puede ser posible utilizar medidas de 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 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. [25] Si bien algunos estudios han encontrado correlaciones entre los factores fisiológicos y la 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 en la memoria de trabajo , y los estudios han encontrado que la dilatación de la pupila ocurre con una carga cognitiva alta. [5]

Algunos investigadores han comparado diferentes medidas de carga cognitiva. [4] Por ejemplo, Deleeuw y Mayer (2008) compararon tres medidas de carga cognitiva de uso común y descubrieron que respondían de diferentes maneras a la carga extraña, intrínseca y pertinente. [26] Un estudio de 2020 mostró que puede haber varios componentes de demanda que juntos forman una carga cognitiva extraña, pero que puede ser necesario medirla utilizando diferentes cuestionarios. [22]

Efectos de la carga cognitiva pesada

Una carga cognitiva pesada típicamente crea error o algún tipo de interferencia en la tarea en cuestión. [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] Una carga cognitiva pesada también puede aumentar los estereotipos . [27] Esto se debe a que una carga cognitiva pesada empuja el exceso de información al procesamiento subconsciente , que involucra el uso de esquemas , los patrones de pensamiento y comportamiento que nos ayudan a organizar la información en categorías e identificar las relaciones entre ellas. [28] Las asociaciones estereotipadas pueden activarse automáticamente mediante el uso de reconocimiento de patrones y esquemas, produciendo un efecto de estereotipo implícito . [29] Los estereotipos son una extensión del Error Fundamental de Atribución que también aumenta en frecuencia con una carga cognitiva más pesada. [30] 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

Diferencias individuales

A partir de 1984 se estableció, por ejemplo, que existían diferencias individuales en las capacidades de procesamiento entre novatos y expertos . Los expertos tienen más conocimientos o experiencia con respecto a una tarea específica, lo que reduce la carga cognitiva asociada a la tarea. Los novatos no tienen esta experiencia o conocimiento y, por lo tanto, tienen una carga cognitiva más pesada. [31]

Anciano

El riesgo de una carga cognitiva elevada se observa en la población de edad avanzada. El envejecimiento puede provocar una disminución de la eficiencia de la memoria de trabajo , lo que puede contribuir a una mayor carga cognitiva. [32] Una carga cognitiva elevada puede alterar el equilibrio en las personas mayores. La relación entre una carga cognitiva elevada y el control del centro de masas está estrechamente correlacionada en la población de edad avanzada. A medida que aumenta la carga cognitiva, aumenta el balanceo del centro de masas en las personas mayores. [33] Un estudio de 2007 examinó la relación entre el balanceo del cuerpo y la función cognitiva y su relación durante la realización de múltiples tareas y descubrió que las alteraciones del equilibrio conducían a una disminución del rendimiento en la tarea cognitiva. [34] Por el contrario, una mayor demanda de equilibrio puede aumentar la carga cognitiva. [ cita requerida ]

Estudiantes universitarios

A partir de 2014, la creciente carga cognitiva de los estudiantes que usan una computadora portátil en la escuela se ha convertido en una preocupación. Con el uso de Facebook y otras formas sociales de comunicación, agregar múltiples tareas pone en peligro el desempeño 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. [35] En un estudio de 2013, tanto los estudiantes que usaban Facebook con frecuencia como los estudiantes que se sentaban cerca de ellos tuvieron un desempeño deficiente y dieron como resultado un GPA más bajo . [36] [37]

Niños

En 2004, los psicólogos británicos Alan Baddeley y Graham Hitch propusieron que los componentes de la memoria de trabajo están en su lugar a los 6 años de edad. [38] Encontraron una clara diferencia entre el conocimiento de adultos y niños. Estas diferencias se debían a aumentos del desarrollo en la eficiencia de procesamiento. [38] Los niños carecen de conocimiento general, y esto es lo que crea una mayor carga cognitiva en los niños. Los niños de familias empobrecidas a menudo experimentan una carga cognitiva aún mayor en entornos de aprendizaje que los de familias de clase media. [39] Estos niños no escuchan, hablan ni aprenden sobre conceptos escolares porque sus padres a menudo no tienen educación formal. [ cita requerida ] Cuando se trata de aprendizaje, 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. [39] También desarrollan la metacognición , que les ayuda a comprender sus propias actividades cognitivas. [39] Por último, adquieren un mayor conocimiento del contenido a través de sus experiencias. [39] Estos elementos ayudan a reducir la carga cognitiva en los niños a medida que se desarrollan. [ cita requerida ]

La gesticulación es una técnica que utilizan los niños para reducir la carga cognitiva mientras hablan. [40] Al gesticular, pueden liberar la memoria de trabajo para otras tareas. [40] Señalar permite que un niño use el objeto que está señalando como la mejor representación de él, lo que significa que no tiene que mantener esta representación en su memoria de trabajo , reduciendo así su carga cognitiva. [41] Además, gesticular sobre un objeto que está ausente reduce la dificultad de tener que imaginárselo en su mente. [40]

Pobreza

A partir de 2013 se ha teorizado que un entorno empobrecido puede contribuir a la carga cognitiva. [42] Independientemente de la tarea en cuestión, o de los procesos utilizados para resolverla, las personas que experimentan pobreza también experimentan una mayor carga cognitiva. Una serie de factores contribuyen a la carga cognitiva en las personas con un nivel socioeconómico más bajo que no están presentes en las personas de clase media y alta. [43]

Encarnación e interactividad

La actividad corporal puede ser ventajosa o perjudicial para el aprendizaje dependiendo de cómo se implemente esta actividad. [44] Los teóricos de la carga cognitiva han solicitado actualizaciones que hagan que la CLT sea más compatible con los conocimientos de la investigación de la cognición encarnada . [45] Como resultado, se ha sugerido la teoría de la carga cognitiva encarnada como un medio para predecir la utilidad de las características interactivas en los entornos de aprendizaje. [46] 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 encarnado aumente los resultados del aprendizaje.

Aplicación en conducción y pilotaje

Con el aumento de las tareas secundarias dentro de la cabina, la estimación de la carga cognitiva se convirtió en un problema importante tanto para los conductores como para los pilotos de automóviles. El problema de investigación se investiga con varios nombres, como detección de somnolencia, detección de distracciones, etc. Para los conductores de automóviles, los investigadores exploraron varios parámetros fisiológicos [47] como la frecuencia cardíaca, la expresión facial [48] , los parámetros oculares [49] , etc. En la aviación, existen numerosos estudios de simulación sobre el análisis de la distracción y la atención de los pilotos utilizando varios parámetros fisiológicos [50] . Para los pilotos de aviones militares de reacción rápida, los investigadores exploraron los ataques en picado aire-tierra y registraron parámetros cardíacos, electroencefalográficos [51] y oculares [52] .

Véase también

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Lectura adicional

Números especiales de la revista

Para quienes deseen aprender más sobre la teoría de la carga cognitiva, consideren leer estas revistas y números especiales de esas revistas:

Para conocer las normas ergonómicas, consulte: