La teoría de la carga cognitiva. Una teoría que sí se basa en investigaciones.

Traemos la traducción de un reciente documento publicado en agosto de este mismo año por el departamento de educación del gobierno de Australia (Centre for education statistics and evaluation, 2017).

Este elaborado y cuidado manual para docentes recoge los hallazgos e implicaciones más significativos en relación a la teoría de la carga cognitiva en educación. Una teoría que, a diferencia de otras como la de las inteligencias múltiples, sí tiene respaldo científico y ha sido contrastada con diferentes estudios.

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¿Por qué es necesario conocer esta teoría?

Los profesores necesitan entender las evidencias científicas que informan y ayudan a mejorar su práctica para mejor el resultado de los alumnos. Un área de la investigación con implicaciones significativas en la práctica docente es la teoría de la carga cognitiva. La teoría de la carga cognitiva ha sido recientemente descrita por el educador británico Dylan Wiliam como “lo más importante que los profesores deben saber” (Filian, 2017).

Respaldado por una robusta evidencia, la teoría de la carga cognitiva ofrece sustento teórico y empírico a los modelos explícitos de enseñanza o instrucción. La investigación en la teoría de la carga cognitiva demuestra que las técnicas instruccionales son más efectivas cuando se diseñan acorde a cómo el cerebro humano aprende y utiliza el conocimiento.

Esta entrada describe la investigación en este ámbito y lo que significa para el mundo de la enseñanza. La primera parte del documento explica cómo el cerebro aprende según la teoría de la carga cognitiva, y da cuenta de toda la base de evidencias disponible para esta teoría. La segunda parte del documento examina las implicaciones de esta teoría en la enseñanza diaria, y describe algunas recomendaciones que son directamente transferibles al trabajo en el aula.

¿Qué es la teoría de la carga cognitiva?

Esta teoría se basa en dos ideas comúnmente aceptadas. La primera es que hay un limite de cuánta nueva información puede el cerebro procesar a la vez. La segunda idea habla de que no hay límites para cuánta información “almacenada” puede ser procesada a la vez. El objetivo de la investigación en carga cognitiva es, por tanto, desarrollar técnicas de instrucción y recomendaciones que encajen con las características de la memoria de trabajo con el fin de maximizar el aprendizaje.

La teoría de la carga cognitiva respalda los modelos de enseñanza explícitos, porque dichos modelos siguen los principios de cómo el cerebro aprende de forma más efectiva (Kirschner, Sweller & Clark 2006). La enseñanza explícita requiere que el profesor enseñe claramente a los alumnos qué hay que hacer y cómo hay que hacerlo, en lugar de hacer que los alumnos intenten descubrirlo o vayan construyendo su conocimiento por ellos mismos (ver Centre for Education Statistics and Evaluation 2014, pp. 8-12).

John Hatttie resume la enseñanza explícita como un enfoque en el cual:

El profesor decide lo que hay que aprender y el criterio de éxito, hace estos elementos transparentes para los estudiantes, los demuestra a través de un ejemplo, evalúa si se ha entendido lo que se ha dicho, y después lo vuelve a explicar todo junto dándole sentido. (Hattie, 2009, p. 206)

La teoría de la carga cognitiva emerge desde el trabajo del psicólogo educativo John Sweller y sus colegas en los años 80 y 90 (ver Sweller 1988, 1999). Ellos indican que:

Las implicaciones de las limitaciones de la memoria de trabajo en los diseños de enseñanza no deben ser sobreestimadas…

Cualquier cosa más allá de las actividades cognitivas más simples parece que desborda a la memoria de trabajo. A primera vista, cualquier diseño de instrucción que ignore las limitaciones de la memoria de trabajo es inevitablemente deficiente.

(Sweller, van Merrienboer & Paas 1998, pp. 252-253)

La teoría de la carga cognitiva se basa en un número de teorías ampliamente aceptadas sobre cómo el cerebro humano procesa y almacena la información (Gerjets, Scheiter & Cierniak 2009, p. 44). Estas ideas incluyen las siguientes afirmaciones: la memoria puede dividirse en memoria de trabajo y memoria a largo plazo.

La información se almacena en la memoria a largo plazo en forma de esquemas. El procesamiento de nueva información resulta en una “carga cognitiva” para la memoria de trabajo lo que puede afectar a la capacidad de aprendizaje (Anderson 1977; Atkinson & Shiffrin 1968; Baddeley 1983).

Cómo aprende el cerebro humano

Para poder entender la teoría de la carga cognitiva, es necesario conocer cómo funcionan el procesamiento y almacenamiento de la memoria de trabajo y de la memoria a largo plazo.

La memoria de trabajo es el sistema de memoria donde “pequeñas” cantidades de información se almacenan durante un muy breve periodo de tiempo (Peterson & Peterson 1959). Se podría decir que la memoria de trabajo se equipara con aquello en lo que conscientemente estamos pensando en cada momento. Clark, Kirschner y Sweller lo llaman el “espacio mental limitado en donde solemos ir a pensar” (2012, p.8)

Las investigaciones sugieren que una persona media puede retener al mismo tiempo unas cuatro “piezas” de información en su memoria de trabajo (Cowan, 2001), aunque existen estudios que han observado diferencias de capacidad entre personas (Barrett, Tugade & Engel 2004).

La memoria a largo plazo es el sistema de memoria donde “grandes” cantidades de información se almacenan de forma semipermanente (Atkinson & Shiffrin 1968; Tulving 1972). Clark, Kirschner y Swelle la llaman “el gran almacén donde están todas las cosas que conocemos (ya sean personas, grandes ideas filosóficas o trucos de monopatín)”(2012, p. 8).

La teoría de la carga cognitiva mantiene que el conocimiento se almacena en la memoria a largo plazo en forma de “esquemas”. Un esquema organiza elementos de información de acuerdo a cómo serán usados. Según la teoría de esquemas, para llegar a dominar una habilidad cognitiva hay que ir construyendo esquemas cada vez más complejos a través de insertar elementos de esquemas inferiores en esquemas superiores. No existen límites en cuán complejo puede llegar a ser un esquema. Un proceso importante en la construcción de un esquema es la automatización, es decir, el estado en el que la información puede ser procesada automáticamente con el mínimo esfuerzo. La automatización ocurre tras haber practicado de forma extensiva (Sweller, van Merrienboer & Paas 1998, p. 256).

Aprender a leer es un buen ejemplo de cómo se construyen los esquemas y cómo se puede automatizar una habilidad. Los niños empiezan a aprender a leer construyendo esquemas a partir de ver garabatos escritos en páginas (es decir, letras). Estos esquemas simples para las letras se utilizan para construir esquemas más elevados cuando se combinan y dan lugar a palabras. Los esquemas para palabras, a su vez, se combinan para dar lugar a esquemas más complejos relacionados con las frases y oraciones. Este proceso progresivo de construcción de esquemas, finalmente permite a los lectores escanear una página llena de garabatos y dar un significado a todo aquello. Con la práctica extensiva, los lectores le dan significado a los textos escritos con un mínimo esfuerzo (Sweller, van Merrienboer & Paas 1998, pp. 255-258

Los esquemas ofrecen al aprendizaje una serie de importantes y relevantes funciones. Primero, suponen un sistema de organización y almacenamiento de la información. Segundo, y esto es algo crucial, reducen la carga de la memoria a corto plazo. Esto es porque, aunque haya un número limitado de elementos que pueden ser manejados por la memoria a corto plazo a la vez, un esquema bien asentado llega a contar como un único elemento para la memoria de trabajo. De esta forma, un esquema de alto nivel (con una complejidad de información potencialmente infinita) puede llegar a “saltarse” los límites de la memoria de trabajo (Sweller, van Merrienboer & Paas 1998, p. 255).

Si la memoria de trabajo está sobrecargada, existe un mayor riesgo de que lo que se está enseñanzdo no vaya a ser entendido por el alumno, o vaya a ser entendido erróneamente o de forma confusa, a parte de que no vaya a ser almacenado de forma efectiva en la memoria a largo plazo, por lo que el aprendizaje se verá ralentizado (Martin, 2016, p.8.) La automatización de esquemas reduce la carga que debe sorportar la memoria de trabajo porque cuando el cerbero puede acceder a la información de forma automática, la memoria de trabajo está liberada de esta tarea y puede procesar nueva información (Laberge & Samuels, 1974).

Las limitaciones de la memoria de trabajo pueden aliviarse a través de la construcción y automatización de los esquemas. Veamos un ejemplo: intenta recordar la siguiente combinación de letras: a-i-m-r-e-o-m. En este caso, cada letra constituye un elemento, así que tu cerebro debe recordar 6 elementos a la vez.

Ahora intenta recordar la siguiente combinación de letras: m-e-m-o-r-i-a. En este caso, tu cerebro sigue teniendo que recordar los mismos 6 elementos. Sin embargo, como ya tienes el esquema de la palabra “memoria” en tu memoria a largo plazo, eres capaz de asumirlas todas como si fueran un único elemento a recordar. Ahora tu memoria de trabajo está más liberada para poder recordar otras cosas.

TIPOS DE CARGA COGNITIVA

La teoría de la carga cognitiva distingue tres tipos diferentes de carga: intrínseca, extrínseca y pertinente (ver Sweller 2010; Sweller, van Merrienboer & Paas 1998). Se considera que la suma de los tres tipos de carga formarían la carga cognitiva total. La sobrecarga cognitiva ocurre cuando la carga cognitiva total excede la capacidad de la memoria de trabajo del estudiante (Gerjets, Scheiter & Cierniak 2009, p. 45).

Carga intrínseca

La carga cognitiva intrínseca se relaciona con la dificultad inherente de aquello que se está tratando de aprender (Sweller 1994, 2010; Sweller & Chandler 1994). En términos simples, la carga intrínseca puede ser descrita como el tipo de carga cognitiva “necesaria”. Existen dos factores que van a influir en esta carga: la complejidad del contenido a aprender y el conocimiento previo del aprendiz. Esto significa que un mismo contenido que puede resultar difícil para un novato puede parecerle muy fácil a un experto. Por ejemplo, la tarea de aprender a escribir las letras del alfabeto supone una alta carga intrínseca para un niño en su primer año de colegio, pero la misma tarea supondría una carga mucho menor para un niño en su segundo o tercer año de colegio.

Muchos teóricos de la educación coinciden en que la carga cognitiva intrínseca puede alterarse a través de técnicas de instrucción que hagan que los contenidos complejos se vuelven un poco más fáciles de aprender. Una forma de reducir la carga cognitiva de los contenidos sería utilizar el enfoque “de lo simple a lo complejo”, donde los elementos a estudiar se van introduciendo en un orden progresivo (simple-complejo) de modo que el estudiante no se enfrente desde un primer momento al contenido en toda su complejidad (van Merrienboer, Kirschner & Kester 2003). Un segundo método es el enfoque de “la parte y el todo”, donde primero se enseñan los elementos individuales a los alumnos y después se les enseñan las tareas donde todos los elementos vengan integrados (Bannert 2002; Pollock, Chandler & Sweller 2002).

Un tercer enfoque sería el de introducir todo el material en toda su complejidad desde el principio, pero después hacer que el alumno ponga su atención en la relación de cada uno de sus elementos (van Merrienboer, Kester & Paas 2006).

Van Merrienboer y Sweller (2005) indican que tanto el primer enfoque (“de lo simple a lo complejo”) y el segundo enfoque (“la parte y el todo”) sirven para reducir la carga cognitiva de los alumnos si se introducen elementos simples al principio y gradualmente se va aumentando la complejidad.

Carga extrínseca

La carga cognitiva extrínseca se relaciona con cómo el contenido se enseña. Según Van Merrienboer y Sweller, “La carga cognitiva extrínseca es una carga que no necesariamente produce aprendizaje y que puede ser alterada por intervenciones basadas en la instrucción» (2005, p. 105). En pocas palabras, la carga extrínseca es la carga “mala” porque no contribuye directamente al aprendizaje. Los teóricos consideran que un diseño de instrucción será más efectivo cuando se encarga de minimizar la carga extrínseca con el objetivo de liberar la capacidad de memoria de trabajo.

Una combinación de cargas intrínseca y extrínseca altas puede resultar fatal para el aprendizaje porque la memoria de trabajo estaría significativamente desbordada… Puede ser esencial diseñar la enseñanza de una forma que reduzcamos la carga cognitiva extrínseca (Sweller, van Merrienboer & Paas 1998, pp. 263-264)

Los teóricos de la carga cognitiva han identificado diversos enfoques de enseñanza que ayudan a reducir la carga extrínseca y hacen más eficaz la instrucción (van Merrienboer and Sweller 2005, p. 151). Algunas de estas intervenciones serán descritas al final de la entrada.

Carga pertinente

La carga cognitiva pertinente se refiere a la carga impuesta a la memoria de trabajo por el propio proceso de aprendizaje, es decir, sería el proceso de transferir información a la memoria a largo plazo a través de la construcción de esquemas (Sweller, van Merrienboer & Paas 1998, p. 259 . Por esta razón, la carga cognitiva pertinente puede ser entendida como un tipo de carga “buena”.

Los teóricos creen que lo que se enseña tiene su máxima eficacia cuando se reduce la carga extrínseca (la cual no es relevante para aprender) y se incrementa la carga pertinente (que sí es relevante para el aprendizaje). Gerjets, Scheiter y Cierniak explican que la carga pertinente es “causada por un diseño de enseñanza que ayuda y es útil para un aprendizaje efectivo” (2009, p. 45).

Si conseguimos reducir la carga cognitiva extrínseca y al mismo tiempo aumentar la carga cognitiva pertinente conseguiremos redirigir la atención: la atención del estudiante debe estar enfocada en los procesos que sean relevantes para aprender y en particular, en la construcción y abstracción consciente de esquemas (Sweller, van Merrienboer & Sweller 1998, p. 264)

Generalmente se considera que los tres tipos de carga cognitiva descritos son elementos aditivos, es decir, partes que forman un todo (Paas, Renkl & Sweller 2003, p. 2). Por esta razón, el hecho de disminuir la carga extrínseca mientras que se aumenta la carga pertinente solo es efectivo si la carga total se sitúa dentro de los límites que puede manejar la memoria de trabajo (Sweller, van Merrienboer y Paas 1998, p. 264).

¿Cuál es la base de evidencia que respalda la teoría de la carga cognitiva?

La teoría de la carga cognitiva está respaldada por un significativo número de estudios de control aleatorios. Este gran cuerpo de evidencias indica que la instrucción tiende a ser mas efectiva cuando se diseña según a cómo el cebrero procesa y almacena información.

El conocido como “efecto del ejemplo resuelto” es uno de los enfoques de enseñanza recomendados por la investigación y respaldado por una cantidad suficiente de estudios. Este efecto fue demostrado por primera vez en los años 80 (Cooper & Sweller 1987; Sweller & Cooper 1985). En un estudio, Cooper y Swelle (1987) diseñaron una serie de experimentos en los que alumnos de matemáticas de un instituto tenían que aprender a resolver diferentes problemas de algebra simple. Los investigadores encontraron que los alumnos que habían sido instruidos a través de la utilización de numerosos ejemplos resueltos aprendieron más rápidamente que los alumnos a los que los profesores les dejaban tiempo para encontrar la solución por ellos mismos. Además, encontraron que los alumnos que aprendieron con ejemplos resueltos no solo fueron más capaces de resolver problemas similares en pruebas posteriores, sino que también fueron mejores en transferir lo aprendido a nuevos problemas, donde las reglas matemáticas a utilizar eran las mismas, pero se aplicaban en contextos diferentes. Desde entonces, este efecto ha podido ser replicado en muchos más estudios (por ejemplo, Bokosmaty, Sweller & Kalyuga 2015; Carroll 1994; Kyun, Kalyuga & Sweller 2013; Paas 1992; Paas & van Merrienboer 1994; Pillay 1994; Quilici & Mayer 1996; Tuovinen & Sweller 1999).

En un meta-análisis de estudios sobre la eficacia de los “ejemplos resueltos”, Crissman (2006) encontró un tamaño de efecto del 0,52 (lo que se traduce en un impacto sobre el aprendizaje de tamaño moderado-alto).

La mayoría de estudios sobre carga cognitiva no intentan medir directamente la carga cognitiva en sí misma, sin que se centran en medir la eficacia de las técnicas de enseñanza que han sido diseñadas de acuerdo a las limitaciones de la memoria de trabajo. Los estudios de este tipo generalmente consisten en un grupo control de alumnos que reciben una enseñanza por medio de técnicas convencionales (por ejemplo, dejar que cada uno de forma independiente intente resolver los problemas), y un grupo experimental que recibe una intervención por medio de técnicas basadas en la carga cognitiva (por ejemplo, se trabajan muchos problemas a través de ejemplos resueltos).

Ambos grupos son examinados tras la intervención para comprobar la eficacia de cada técnica empleada. La puntuación obtenida por cada grupo es tomada como una medida indirecta de la carga cognitiva, por lo que si se obtienen grandes resultados en los pos-test, se infiere que se ha podido gestionar bien la carga cognitiva mediante esa técnica. Hay que destacar que los propios principios y elementos conceptuales de la teoría de la carga cognitiva demandan la necesidad de identificar medios fiables de medir directamente, con el objetivo de desarrollar una base de evidencias aún más empíricas que apoyen la teoría (véase, Paas, Renkl & Sweller 2003, p. 4; Paas et al. 2003, p. 64).

Algunos estudios se han centrado en medir directamente la carga cognitiva que provocan las diferentes técnicas de instrucción, con resultados de fiabilidad variable (de Jong 2010; Paas et al. 2003). Así, se han utilizado diversos métodos para intentar medir la carga cognitiva de form directa, por ejemplo, se han utilizado técnicas fisiológicas como por ejemplo la medida de la actividad cardiaca (Fredericks et al. 2005; Paas & van Merrienboer 1994), de la actividad cerebral (Murata 2005; Smith & Jonides 1997) e incluso el grado de dilatación de las pupilas al realizar tareas cognitiva (Schultheis & Jameson 2004;
van Gerven et al. 2004).

Otros métodos de medición han sido las técnicas de doble tarea, donde al participante se le pide que haga una segunda tarea mientras resuelve la tarea principal. De esta forma, cuanto peor realice la segunda tarea, mayor será el grado de carga cognitiva aplicada (Brünken, Plass & Leutner 2003; Chandler
& Sweller 1996). La mayoría de estudios que han intentado medir la carga cognitiva han utilizado técnicas subjetivas de medición como las escalas de valoración, donde se pide opinión a los participantes acerca del nivel de carga cognitiva que han experimentado (Paas 1992; Paas, van Merrienboer & Adam 1994).

Algunas cuestiones sobre la investigación en carga cognitiva

Por lo general, los principios propuestos por la teoría de la carga cognitiva no suelen ser debatidos. Aunque hay que reconocer, sin embargo, que algunos académicos han puesto en duda algunos aspectos específicos de esta teoría. Sus críticas versan generalmente sobre tres aspectos: el problema de definir qué es exactamente la carga cognitiva, la preocupación sobre el rigor metodológico de las investigaciones y los problemas sobre la generalización externa de los hallazgos.

En relación al problema de la definición de lo que es la carga cognitiva, una importante cuestión que surge es si los tres tipos diferentes de carga cognitiva – la intrínseca, extrínseca y la pertinente –  pueden ser claramente diferenciados (de Jong, 2010; moreno, 2010; Schnotz & Kürschner, 2007). Una segunda cuestión sería si los tres tipos de carga cognitiva pueden simplemente “sumarse” para determinar el valor de la carga cognitiva total que experimenta el estudiante, como algunos teóricos defienden (de Jong 2010; Moreno 2010; Park 2010). Todas estas cuestiones son importantes porque, si los tipos de carga cognitiva no pudieran ser claramente distinguibles y diferenciables, se volvería difícil hacer recomendaciones prácticas sobre como los profesores pueden regular y manejar la carga “buena”, la “mala” y la “necesaria” en el trabajo diario del aula.

En relación a las dudas sobre el rigor metodológico de las investigaciones, la falta de una medición directa de la carga cognitiva es una preocupación clave. La falta de indicadores empíricos que distingan y midan los diferentes tipos de carga sigue siendo un problema (Brünken, Plass & Leutner 2003; de Jong 2010; Moreno 2010; Schnotz & Kürschner 2007).

Por último, también existe preocupación sobre si la investigación en este campo es generalizable a contextos de enseñanza reales. De Jong describe un rango de problemas en relación a la generalización, incluyendo que la “sobrecarga” cognitiva raramente ocurre en ambientes de aprendizaje reales; que a menudo los estudios que se hacen duran poco tiempo y no reflejan fielmente el tipo de tareas que se producen en el aula; y que las condiciones de los estudios a menudo han sido diseñados deliberadamente para demostrar efectos particulares que raramente ocurrirían en situaciones reales de aprendizaje.

¿Qué aporta la teoría de la carga cognitiva para la práctica docente?

La cuestión sobre cómo aprenden mejor las personas ha sido objeto de arduo debate, y puede ser dividida en dos maneras o posturas de enfocar la enseñanza. Por un lado tendríamos la creencia de que todo el mundo aprende mejor cuando se le permite descubrir o construir la información por sí mismo (Bruner 1961; Papert 1980; Steffe & Gale 1995). Por otro lado, estaría la postura de que los alumnos aprenden mejor cuando se les ofrece una enseñanza explícita y guiada donde los profesores muestran claramente a los alumnos lo que tienen que aprender y cómo tienen que hacer las cosas (Klahr & Nigam 2004; Mayer 2004; Rosenshine 1986). La teoría de la carga cognitiva aporta apoyo teórico y empírico para esta última postura. Los principales teóricos de la carga cognitiva argumentan lo siguiente:

Décadas de investigación demuestran claramente que para los alumnos principiantes (básicamente, la gran mayoría de estudiantes), una enseñanza directa y explícita es más efectiva y más eficiente que una guía parcial e incompleta. Así que, al enseñar nuevos contenidos y habilidades a alumnos principiantes en la materia, los profesores son más efectivos cuando ofrecen un apoyo explícito acompañado de práctica y feedback, y no cuando le piden a los alumnos que descubran los muchos aspectos de aquello que deben aprender (Clark, Kirschner & Sweller 2012, p.6)

Es importante indicar que los teóricos de la carga cognitiva no abogan por utilizar todos los aspectos de la instrucción explícita todo el tiempo. Ellos reconocen la necesidad de los alumnos de trabajar en grupos y resolver problemas de forma autónoma – pero advierten de que esto debería ser utilizado como medio para practicar lo que se acaba de aprender, no para descubrir la información por ellos mismos (Clark, Kirschner & Sweller 2012, p. 6).

Andre Martin (2016), por ejemplo, aboga por un modelo de enseñanza que sea diseñado explícitamente partiendo de la teoría de la carga cognitiva y los límites de la memoria de trabajo. Sugiere, sin embargo que algunos enfoques menos estructurados pueden ser también métodos efectivos para alumnos que se encuentran un poco por encima del nivel de principiante si dicha instrucción se diseña teniendo en cuenta los límites de la memoria de trabajo.

Estos enfoques se centran en promover la independencia del alumno mientras que se maneja la carga cognitiva de forma apropiada en función del nivel que muestre el aprendiz (novato-experto)…Así, si el profesor ofrece algunos consejos, información previa, señales durante el proceso, andamiaje y ayuda cuando sea necesario, recudirá la carga que soporte la memoria de trabajo (Martin, 2016, p. 39).

Además de respaldar los modelos de enseñanza explícita, la teoría de la carga cognitiva también defiende que enseñar habilidades propias de cada área es más efectivo que enseñar habilidades genéricas (Paas & Sweller 2012; Tricot & Sweller 2014). Un ejemplo de habilidad específica de un área puede ser el siguiente: un alumno debe averiguar el valor de “X” en la ecuación de X / B = C. Para ello se le enseña que debe multiplicar ambos lados por el valor del denominador. (Sweller, 2016, p. 13).

Por su lado, un ejemplo de enseñanza genérica en matemáticas podrían ser las habilidades de resolución de problemas del tipo enseñar estrategias de pasos generados arbitrariamente hasta hallar la solución. Los teóricos de la carga cognitiva sugieren que enseñar habilidades especificar es más efectivo porque, mientras que las habilidades para resolver problemas son innatas en las personas (y por tanto, no necesitan ser enseñadas explícitamente), las habilidades específicas no se adquieren de forma automática si no hay una enseñanza explícita de ellas (Geary 2012; Tricot & Sweller 2014).

Implicaciones para el aula de la investigación en carga cognitiva

La teoría de la carga cognitiva ha producido numerosas recomendaciones en relación con la técnicas de instrucción que pueden ser directamente trasferibles al aula. A continuación describimos una selección de diversas técnicas basadas en la evidencia que pueden ser utilizadas para mejorar el resultados de los alumnos.

El efecto del ejemplo resuelto

Un “ejemplo resuelto” es un problema que ya ha sido resuelto para el alumno, con cada paso completamente explicado y demostrado claramente. Esta técnica ha sido ampliamente replicada y se ha encontrado que los alumnos enseñados con estas técnicas consiguen mejores ganancias en aprendizaje que aquellos alumnos que se les propone que averigüen por ellos mismos la solución de los ejercicios (Carroll 1994; Cooper & Sweller 1987; Sweller & Cooper 1985). La razón de esto es que, según la teoría de la carga cognitiva, el hecho de poner problemas y no ofrecer una ayuda resulta en una pesada carga para la memoria de trabajo, lo que inhibe la habilidad del alumno para transferir la información hasta la memoria a largo plazo. El alumno puede que consiga resolver el problema, pero como su memoria de trabajo ha estado tan sobrecargada pueden no llegar a reconocer y recordar la regla para resolver un problema similar en el futuro.

El efecto de la habilidad inversa

El efecto de la habilidad inversa constituye una excepción importante dentro del efecto del ejemplo resuelto. Según el efecto de la habilidad inversa, utilizar muchos ejemplos resueltos se va volviendo cada vez menos efectivo a medida que la habilidad del alumno aumenta, llegando a convertirse finalmente en algo redundante o incluso contraproductivo para el aprendizaje (Leslie et al. 2012; Pachman, Sweller & Kalyuga 2013; Yeung, Jin & Sweller 1998). Esto significa que algunas técnicas como la de los ejemplos resueltos no son efectivas cuando se trata de enseñar a alumnos más avanzados. Mientras que la teoría de la carga cognitiva respalda la instrucción completamente guiada en el caso de los novatos, también aconseja la incorporación gradual de tareas de resolución de problemas más independientes para aquellos alumnos que hayan ganado más experiencia.

El efecto de la redundancia

Los alumnos no aprenden de forma efectiva cuando su limitada memoria de trabajo se centra en procesar información redundante o innecesaria. El efecto de la redundancia ocurre cuando se les presenta a los alumnos información extra que no está directamente relacionada con lo que se va a aprender, o con la misma información, pero presentada de diferentes formas. Un ejemplo sería un libro de texto que incluye un texto y luego un diagrama con la misma información de forma innecesaria, o una presentación en PowerPoint en la cual el profesor lee el texto que ya aparece en la pantalla. El hecho de requerir a los alumnos que procesen información redundante inhibe el aprendizaje porque sobrecarga la memoria de trabajo. La investigación en carga cognitiva demuestra que lo mejor es eliminar la información redundante de los materiales de aprendizaje Bobis, Sweller & Cooper 1994; Chandler & Sweller 1991; Mayer et al 1996; Torcasio & Sweller 2010). Sweller indica lo siguiente:

Mucha gente asume que darles a los alumnos información adicional no puede ser malo, incluso que puede ser beneficioso. Pero la redundancia es de todo menos inicua. Ofrecer información innecesaria puede ser motivo de que nuestra enseñanza fracase.  

El efecto de la atención dividida

Este efecto ocurre cuando al alumno se le pide que procese dos o más fuentes de información simultáneamente para poder entender lo que se enseña. Esto puede ocurrir, por ejemplo, cuando se utiliza un diagrama para explicar un concepto, pero no puede ser entendido sin referirse a una pieza de texto explicativo que aparece separada. En este ejemplo se demanda que el alumno mantenga a la vez dos fuentes de información en su memoria de trabajo, y que además las integre a la vez. Esto hace que tenga que soportar una gran carga cognitiva, lo que interfiere en su habilidad de transferir la información relevante a su memoria a largo plazo. El efecto de la atención dividida puede ser minimizado o eliminado si integramos físicamente fuentes de información que venían separadas para que el alumno no tenga que hacer este paso en su mente (Cerpa, Chandler & Sweller 1996; Owens & Sweller 2008; Tarmizi & Sweller 1988; Ward & Sweller 1990). La atención dividida ocurre muy frecuentemente en contextos de enseñanza. Docenas de experimentos bajo diferentes condiciones evidencian que este efecto tiene consecuencias negativas y debería ser eliminado siempre que sea posible (Sweller, van Merrienboer & Paas 1998, p. 281).

El efecto modalidad

Este efecto se asocia con el anterior, pero ofrece una técnica alternativa para reducir la carga cognitiva. En lugar de integrar físicamente toda la información, es posible disminuir la carga extrínseca si se utiliza más de un modo de comunicación (por ejemplo, utilizando un medio visual y auditivo). La evidencia sugiere que la memoria de trabajo es capaz de dividir su función para procesar flujos de procesamiento auditivo y visual (Baddeley 1983, 2002; Baddeley & Hitch 1974), por lo que presentar la información en estas dos vías puede aumentar la capacidad de memoria de trabajo (Penney, 1989). Por ejemplo, cuando se utiliza un diagrama y un texto para explicar un concepto, se puede sustituir el texto por un discurso hablado. Utilizar la vía auditiva y visual incrementa la capacidad de la memoria de trabajo, y facilita un aprendizaje más efectivo (Jeung, Chandler & Sweller 1997; Mousavi, Low & Sweller 1995; Tindall-Ford, Chandler & Sweller 1997).

Relevancia de la investigación acerca de la carga cognitiva en diferentes contextos

La teoría de la carga cognitiva es particularmente relevante cuando se enseña a los estudiantes más novatos las áreas más “técnicas” como son las matemáticas, las ciencias o la tecnología. Un gran número de estudios demuestran la eficacia de enfoques instruccionales recomendados por la teoría de la carga cognitiva en asignaturas como matemáticas y ciencias (por ejemplo, Bokosmaty, Sweller & Kalyuga 2015; Carlson, Chandler & Sweller 2003; Owen & Sweller 1985; Sweller & Cooper, 1985; Zhu & Simon 1987). Algo menos de investigación ha sido realizada sobre si la teoría de la carga cognitiva es efectiva en la enseñanza de asignaturas menos técnicas y más creativas, como literatura, historia, arte y el resto de humanidades (por ejemplo, ver see Kyun, Kalyuga & Sweller 2013; Rourke & Sweller 2009; Schworm & Renkl 2007)

La mayoría de estudios no tienen en cuenta si las diferencias individuales entre los estudiantes pueden influir en la carga cognitiva (salvo aquellos estudios que comparan grupos de expertos con novatos). La literatura acerca de la carga cognitiva tampoco dice nada sobre cómo otros factores, además de la propia carga, pueden influir en la eficacia del aprendizaje. En este sentido, Roxana Moreno (2010) indica que la teoría de la carga cognitiva no tiene en cuenta, por ejemplo, cómo algunos factores como la motivación y las creencias del estudiante sobre su propia habilidad pueden influir en la eficacia del aprendizaje.

CONCLUSIÓN

La teoría de la carga cognitiva es una teoría sobre cómo el cerebro humano aprende y almacena conocimientos. La teoría es respaldada por un gran número de estudios de control aleatorio, y tiene implicaciones significativas sobre la práctica docente. Las investigaciones en la carga cognitiva demuestran que los métodos de enseñanza son más efectivos cuando se diseñan de forma que respeten los límites conocidos de la memoria de trabajo, por lo que apoya la utilización de métodos de enseñanza modelada y guiada. La teoría de la carga cognitiva ofrece un rango de recomendaciones basadas en la evidencia para la práctica educativa, especialmente para profesores que dan clase a principiantes en áreas técnicas como matemáticas, ciencia o tecnología.

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Traducción personal elaborada a partir del documento original.

Documento original y referencias disponibles  aquí.