La Teoría de la Carga Cognitiva establece que el proceso de aprendizaje se optimiza bajo condiciones consistentes con la arquitectura cognitiva humana. En este artículo explicamos en qué consiste la teoría y cómo aplicarla.

El aprendizaje implica transferir información a la memoria a largo plazo. Para ello, el cerebro ha de procesar la información en la memoria de trabajo.

La teoría de la carga cognitiva postula que, si la memoria de trabajo está sobrecargada, el contenido a aprender se interpretará erróneamente, no será comprendido y, en consecuencia, no se codificará eficazmente en la memoria a largo plazo, reduciendo o imposibilitando el aprendizaje.

Para que la codificación sea eficaz, la información ha de almacenarse en la memoria a largo plazo en forma de “esquemas”, que son las estructuras cognitivas que constituyen la base del conocimiento (Sweller, 1988 [1]).

(Para saber más sobre la memoria de trabajo, le recomendamos este artículo).

Estos esquemas organizan el conocimiento de forma que puede ser aprovechado en el futuro para procesar información nueva relacionándola con dichos esquemas y reduciendo así la carga cognitiva.

La teoría de la carga cognitiva propone que el aprendizaje se maximizará cuando se produzca en condiciones coherentes con la estructura cognitiva de las personas.

Teoría de la Carga Cognitiva y los Tipos de Memoria

Para comprender en qué consiste la carga cognitiva, hay que conocer cómo procesa el cerebro la información y cómo la almacena.

Toda información es procesada por la memoria de trabajo, también conocida como “memoria operativa”. Esta tiene la característica de que es muy limitada. Tanto en la cantidad de información que es capaz de procesar simultáneamente como en la volatilidad de los contenidos, ya que estos tienden a desvanecerse rápidamente si no se lleva a cabo un esfuerzo para mantenerlos activos.

La memoria operativa equivaldría a lo que somos conscientes en cada momento. La información procedente del mundo exterior es abrumadora. Nuestros sentidos la captan, ingresándola en nuestra memoria sensorial, siendo atendidos solo una parte de ella. De hecho, no podemos atender a tal cantidad de información, de manera que, mediante la atención selectiva, nos centramos solo en una parte de dicha información.

Esto es lo que sucede cuando usted lee estas líneas: está centrado en un abanico de estímulos limitados, desatendiendo otros muchos, como el ruido de fondo, otros objetos y estímulos visuales distintos a las palabras de este artículo, o a sus propias sensaciones internas.

Pero para comprender este texto y sus conceptos, su memoria de trabajo puede centrarse solo en unos pocos elementos. De hecho, se estima que no son más de cuatro los que pueden procesarse al mismo tiempo.

Por otra parte, la memoria a largo plazo es ilimitada. Todo lo que se transfiere a ella queda codificado y registrado en el cerebro en la forma de nuevas conexiones neuronales. Esto no quiere decir que pueda recuperar toda esa información. El problema de la memoria a largo plazo es la recuperación de sus contenidos cuando deseemos hacerlo, cosa que sabemos que no es siempre posible.

Memoria a Largo Plazo y Esquemas

La teoría de la carga cognitiva sugiere que el conocimiento se almacena en la memoria a largo plazo en forma de esquemas. Un esquema es una estructura general de conocimiento utilizada para la comprensión. Permite seleccionar y organizar la información en un marco de conocimiento integrado y significativo, es decir, con sentido.

De este modo, comprender una información nueva requiere esforzarse para atribuirle un significado, asimilando lo nuevo a los conceptos (esquemas) ya existentes. Así, recordar implicaría reconstruir, desde el momento en que la memoria es esquemática.

Los esquemas son relevantes para el aprendizaje al proporcionar un mecanismo para el almacenamiento organizado de la información.

Desde la óptica de la teoría de la carga cognitiva, los esquemas reducen la carga de la memoria de trabajo. ¿Por qué?

Como hemos mencionado, la memoria de trabajo es muy limitada. Solo puede operar con tres o cuatro elementos de información simultáneamente. Pero si poseemos un conocimiento previo de la materia sobre la que está operando la memoria de trabajo agrupado en esquemas, cada esquema y su conocimiento asociado puede ser tratado como un único elemento de información, lo que reducirá la posibilidad de que la memoria de trabajo se desborde. 

Aprendizaje


La carga cognitiva está condicionada por la cantidad de elementos presentes en la memoria de trabajo y que interactúan entre sí, siendo los esquemas las estructuras que nos permiten tratar distintos elementos como uno solo.

Carga Cognitiva e Interacción entre la Memoria de Trabajo y la Memoria a Largo Plazo

Como hemos visto, la memoria de trabajo tiene una capacidad limitada que experimentará carga cognitiva en cuanto el número de elementos con los que trabaje exceda los 3-5.

También hemos planteado que la memoria a largo plazo puede almacenar un número casi ilimitado de información, y que esta información la agrupamos en esquemas que son las estructuras mentales que organizan el conocimiento.

Memoria a largo plazo y memoria operativa interactúan entre sí; interacción que va en ambos sentidos.

Carga Cognitiva. Interacción Memoria Operativa y Memoria a Largo Plazo
Construimos esquemas en la memoria de trabajo (MT) que se integran en la memoria a largo plazo (MLP). Y traemos esquemas desde la MLP hasta la MT para operar con ellos.

Así, traemos a la memoria de trabajo el conocimiento que ya poseemos. Y ese conocimiento, agrupado en esquemas, facilita la operatoria de la memoria de trabajo al tratarse como unidades de información que poseen una mayor o menor cantidad de conocimiento asociado.

Pero a su vez, también construimos esquemas en la memoria de trabajo. La nueva información se reinterpreta basándose en el conocimiento previo, de forma que se modifican los esquemas actuales para dar cabida al nuevo conocimiento, o se incorpora una nueva estructura de conocimiento a los esquemas previos.

Aprendizaje


Las limitaciones de la memoria de trabajo se pueden superar mediante la construcción y automatización de esquemas.

En el marco de la teoría de la carga cognitiva, el objetivo debe ser trasladar el conocimiento a la memoria a largo plazo, ya que cuando una persona está expuesta a nueva información puede utilizar ese conocimiento previo y reducir así la carga cognitiva.

Tipos de Carga Cognitiva

La carga cognitiva puede ser de tres tipos [2]: intrínseca, extrínseca y pertinente.

Intrínseca

Está relacionada con la dificultad inherente del material en sí, que puede verse influenciada por el conocimiento previo que el individuo tenga del tema.

Es decir, están implicados dos factores:

  • Complejidad del material a procesar.
  • Conocimiento previo acerca de dicho material. De forma que aquello que es difícil para un principiante, puede resultar fácil para una persona experta.

Extrínseca

La carga cognitiva extrínseca está producida por la forma en que la que se presenta el material y que, lejos de ayudar, satura y contamina la memoria de trabajo.

La carga extrínseca se debe al material innecesario que se presenta al individuo. Cuando este interactúa con elementos que no aportan nada, que son irrelevantes para el aprendizaje, se entorpece el proceso tratamiento de la información y de las formación de esquemas al introducir “ruido”. Así, los limitados recursos cognitivos se dirigen hacia elementos irrelevantes.

Además, la carga cognitiva intrínseca y la extrínseca son aditivas, dejando poco margen para la carga relevante.

Carga Cognitiva. Efecto Aditivo
Efecto Aditivo de las Cargas Cognitivas Intrínseca y Extrínseca

Carga Cognitiva Pertinente

Es la carga cognitiva resultante de las actividades que facilitan el aprendizaje, contribuyendo al procesamiento de la información y a la formación de “esquemas” de conocimientos.

Aprendizaje


La carga pertinente se refiere al diseño de la formación y a la presentación del material de instrucción de modo que se facilita un aprendizaje efectivo.

Es, por lo tanto, la carga cognitiva positiva que ha de impulsarse, ya que permite transferir información a la memoria a largo plazo a través de la construcción de los esquemas.

Cuando una persona comprende los elementos de un material, cómo se relacionan entre sí y alcanza un representación correcta del objetivo de aprendizaje, su carga cognitiva pertinente se ha maximizado.

espacio para la carga cognitiva pertinente

Aplicando la Teoría de la Carga Cognitiva

El objetivo sería, por una parte, minimizar la carga cognitiva extrínseca. Por otra, desarrollar metodologías y actividades que fomenten la carga cognitiva pertinente para mejorar la adquisición de conocimientos y habilidades a largo plazo.

La teoría de la carga cognitiva es aplicable en cualquier contexto formativo. No solo en las aulas, sino también en conferencias y presentaciones públicas, donde se pueden estructurar el contenido y las explicaciones, para que sean más fáciles de entender, y eliminar los materiales superfluos que aumentarían la carga extrínseca.

Revisemos algunos enfoques de aplicación de la teoría.

Ejemplos de Problemas Resueltos

Los ejemplos de problemas resueltos (worked example) son demostraciones “paso a paso sobre cómo realizar una tarea o resolver un problema” [3]).

En un ejemplo de problema resuelto, se ofrece al alumno la solución junto con los pasos que han llevado a ella. Esta instrucción guiada hace menos probable que se experimente una sobrecarga innecesaria de la memoria operativa.

También se ha demostrado[4] que el método de los ejemplos resueltos es más eficaz si se alternan los ejemplos con problemas a resolver.

La metodología de los ejemplos de problemas resueltos es eficaz con personas que tienen escaso conocimiento previo de la materia, siendo especialmente efectivos cuando los alumnos explican por sí mismos las soluciones y se proporcionan ejemplos múltiples y variados del mismo concepto. 

No obstante, las personas expertas, con conocimientos en la materia, mejoran el aprendizaje mediante la resolución directa de los problemas, más que de los ejemplos.

Un ejemplo de problema resuelto

Para ilustrar lo anterior, presentamos un sencillo ejemplo de problema resuelto paso a paso.

De acuerdo con lo expuesto sobre la alternancia entre problema a resolver y ejemplos, una posibilidad sería una serie en la que los problemas impares se presentarían con la solución y la operatoria que lleva a ella. Mientras que los problemas pares, serían aquellos en los que no se aporta la solución.

Analiza cada paso de esta solución. Después, resuelva el problema siguiente.

A. 12 + 2x = 15

   2x = 15-12

   2x = 3

    x = 3/2

    x = 1.5

B. Halla el valor de x en la ecuación:

20 + 3x = 32 para x

Efecto de Redundancia

El aprendizaje no es eficaz cuando se presenta información repetida sobre el mismo concepto, o información que no es relevante.

Por ejemplo, presentar la misma información tanto de forma oral como escrita. Esto es algo desafortunadamente habitual en presentaciones con PowerPoint, en las que el orador presenta un texto en pantalla al mismo tiempo que lo lee. 

El efecto que se produce es la sobrecarga de la memoria de trabajo, que ha de procesar la misma información mediante el bucle fonológico (que procesa la información oral y la escrita), con la consiguiente carga cognitiva. El aprendizaje mejorará si solo se presenta información oral o escrita, pero no ambas.

Efecto de Información Transitoria

El tiempo en que la información permanece activa en nuestra memoria de trabajo es corto, estimándose en 30-40 segundos [5]. Debido a esta limitación, si se presenta información hablada durante un amplio periodo de tiempo, existe el riesgo de carga cognitiva ya que es necesario comprender lo que se dijo anteriormente para captar lo que se está diciendo ahora.

En otras palabras, el aprendizaje se reduce como consecuencia de la desaparición de la información antes de que el individuo pueda procesarla.

Para limitar este efecto, la información hablada debe presentarse en secciones más pequeñas, para dar tiempo a su procesamiento y comprensión. O facilitarla por escrito, de modo que el alumno tenga la posibilidad de volver a revisar un contenido anterior necesario para comprender los conceptos que se están exponiendo.

Este efecto se produce igualmente en las animaciones. Así, una de estas pautas de diseño de material multimedia (por ejemplo, los videos) es reducir la velocidad de presentación de los conceptos. Incluso mostrar videos o animaciones a una velocidad lenta en lugar de a una velocidad normal.

Efecto de Atención Dividida

La atención dividida se produce cuando se requiere que los alumnos procesen dos o más fuentes de información simultáneamente para comprender el material.

Por ejemplo, si presentamos un diagrama, pero es necesario consultar en otro lugar el texto para su interpretación. Es decir, tendríamos dos fuentes de información separadas para el mismo concepto. Esto conlleva una alta carga cognitiva que interfiere con el aprendizaje.

En todo caso, deberían integrase físicamente ambos elementos, situando el texto dentro del propio diagrama para eliminar este efecto.

Distracciones y Carga Cognitiva por Atención Dividida

La atención dividida también afecta cuando se producen distracciones en el entorno de aprendizaje.

Las interrupciones, el sonido de un teléfono móvil, una conversación de fondo o los ruidos, pueden afectar negativamente desviando la atención de la audiencia.

Por consiguiente, es necesario identificar y eliminar las distracciones reduciendo así la carga cognitiva extrínseca.

Incluso si usted está haciendo una presentación, es conveniente que no se sitúe junto a carteles u otros elementos que distraigan a los oyentes.

Y, al utilizar una presentación con diapositivas, evite mantener encendida la pantalla si su discurso no necesita en ese momento el apoyo visual.

Efecto de Modalidad

Dado que los datos auditivos se procesan separadamente de la información visual, la carga cognitiva se reducirá si presentamos el contenido tanto de forma visual como auditiva.

Por ejemplo, al presentar un diagrama, es mejor que la explicación no se dé con texto escrito, sino que este se sustituya por una explicación oral. De este modo, al utilizar los dos canales, aumenta el rendimiento de la memoria de trabajo. 

De hecho, se aprende mejor cuando una diapositiva se presenta de forma oral, en lugar de utilizar texto escrito.


Notas

[1] Sweller, J. (1988J). Cognitive load during problem solving: Effects on learning. Cognitive Science, 12, 257-285.

[2] Sweller, J. (2010). Element interactivity and intrinsic, extraneous and germane cognitive load. Educational Psychology Review. vol.22, 2, pp. 123-138.

[3] Clark, R., Nguyen, F., Sweller, J. y Baddeley, M. (2006). Efficiency in Learning: Evidence-Based Guidelines to Manage Cognitive Load. Performance Improvement. 45.

[4] Salden, R.J.C.M., Koedinger, K.R., Renkl, A., Aleven, V., McLaren, B.M. (2010). Accounting for Beneficial Effects of Worked Examples in Tutored Problem Solving. Educational Psychology Review 22(4), 379–392.

[5] Tirapu, J. y Grandi, F. (2016). Sobre la memoria de trabajo y la memoria declarativa: propuesta de una clarificación conceptual. Panamerican Journal of Neuropsychology, 10 (3): 13-31.

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