Kognitívna záťaž

Približne pred tridsiatimi rokmi sme značnú časť informácií čerpali z čítania kníh. Knihy nám poskytujú hmatateľnú metódu, ako sa umiestniť do obsahu ich fyzických stránok. N. Hudson (2021) upozorňuje, že obrazovky a elektronické čítačky nedokážu obnoviť hmatový zážitok z čítania na papieri, čo ľuďom bráni v komplexnej orientácii v dlhých textoch. Obrazovky vyčerpávajú viac našich psychických zdrojov, takže je ťažšie zapamätať si, čo sme si prečítali. Ľudia trávia na svojich telefónoch v priemere viac ako tri hodiny denne, pričom sú bombardovaní informáciami z viacerých platforiem. V súčasnosti máme prístup k miliónom, ak nie miliardám informácií. Ako reaguje na ne náš mozog? Čo sme schopní si zapamätať? V mozgu každého človeka je živý procesor, a to ľudská pamäť. Jej hlavná úloha spočíva v ukladaní a organizovaní informácií. Dôsledkom množstva stimulov sa môže preťažiť a znefunkčniť. Psychológovia tento psychologický jav nazývajú kognitívna záťaž (Ježíková, K., 2021).

Teória kognitívnej záťaže

Teória kognitívnej záťaže pochádza z výskumu riešenia problémov Johna Swellera, ktorý bol prezentovaný v 80. rokoch 20. storočia. J. Sweller (1988) nadviazal na predchádzajúci výskum, ktorý ukázal, že pracovná pamäť má obmedzenú kapacitu a opísal vzťah medzi pracovnou a dlhodobou pamäťou.

Teória kognitívnej záťaže (Sweller, J., 1988) je založená na modeli ľudského spracovania informácií, ktorý je prezentovaný pamäťou s tromi hlavnými časťami:

1. SENZORICKÁ PAMÄŤ filtruje väčšinu toho, čo sa deje okolo nás. Vybrané informácie odovzdáva do pracovnej pamäte na ďalšie spracovanie. Inými slovami, ľudia sú každý deň vystavení senzorickým informáciám. Tie informácie, ktoré sú pre nich dôležité, sa dostávajú do pracovnej pamäte, zatiaľ čo menej významné zabúdajú.
2. PRACOVNÁ PAMÄŤ dokáže spracovať zvyčajne 5 až 9 informácií v jednom okamihu. Pracovná pamäť buď informácie vyradí, alebo ich kategorizuje na uloženie do dlhodobej pamäte.
3. DLHODOBÁ PAMÄŤ ukladá informácie do štruktúr – „schém“, ktoré organizujú informácie na základe toho, ako ich používame. Čím viac tieto schémy používame, tým sú rozvinutejšie a ľahšie si ich vybavíme.

Kognitívna záťaž sa vzťahuje na množstvo informácií, ktoré naša pracovná pamäť dokáže v danom čase spracovať.

Na vzdelávacie účely nám teória kognitívnej záťaže pomáha vyhnúť sa preťažovaniu učiacich sa väčším množstvom informácií, ako sú schopní efektívne spracovať do schém na dlhodobé uloženie do pamäti a budúce vyvolanie. Pracovná pamäť usilovne pracuje na filtrovaní všetkých prijímaných informácií a rozhoduje, ktoré z nich si ponechá. Vzhľadom na to, že nie je príliš veľká (odborníci odhadujú, že je podobná RAM v počítači, zatiaľ čo dlhodobá pamäť je ako pevný disk), môže predstavovať prekážku, keď dosiahne svoje spracovateľské limity.

Keď sa študenti učia na hodinách, existuje niekoľko spôsobov, ako môžeme ich pracovnú pamäť preťažiť.

1. VUTORNÁ (intristic) ZÁŤAŽ – popisuje obtiažnosť spracovania informácie alebo úlohy, jej kognitívnu komplexitu (napr. rozdiel náročnosti riešenia jednoduchej aritmetickej úlohy a diferenciálnej rovnice). Rozkladaním do „chunks“ je však možné túto úroveň záťaže znižovať.
2. VONKAJŠIA (extraneous) ZÁŤAŽ – záťaž, ktorá je dôsledkom rozhrania, akým je informácia prezentovaná alebo štruktúrovaná. Záťaž produkujú napríklad nevhodne navrhnuté, neprehľadné informačné prostredia s percepčnými interferenciami. Spolu s vnútornou záťažou tvorí aditívny systém, ktorý určuje celkovú náročnosť spracovania úlohy v konkrétnom prostredí.
3. KONCEPTUÁLNA (germane) ZÁŤAŽ – je žiaduci typ záťaže, potrebný na akvizíciu (získanie, nadobudnutie) informácie obsiahnutej v prostredí. Ide o súčasť procesu mentálneho spracovania, ktoré vedie k pochopeniu – k pragmaticky orientovanému spojeniu novej informácie s už existujúcim mentálnym modelom, konceptom (Chandler, P., Sweller, J., 1991).

Ku kognitívnemu preťaženiu dochádza vtedy, keď sa kombinácia vnútornej, vonkajšej a konceptuálnej záťaže stane pre učiaceho sa preťažujúcou. Aj ten najinteligentnejší človek dokáže naraz spracovať len určitý počet informácií. Keď je niekto preťažený, môže mať problém spracovať nové informácie alebo urobiť vhodné rozhodnutia. Môže zlyhať pri riešení úlohy, ktorá by mala byť vzhľadom na jeho vedomosti a skúsenosti zvládnuteľná.

Túto teóriu potvrdzuje aj Ch. Schimming (2022). Autor konštatuje, že keď má mozog príliš veľa informácií na spracovanie, môže človek pociťovať kognitívne preťaženie.

Kognitívne preťaženie – paralýza informácií – človek nie je schopný spracovať informácie a podľa nich konať.

Faktory a reakcie na kognitívne preťaženie

Ch. Schimming (2022) opisuje faktory kognitívneho preťaženia:

1. VONKAJŠIE FAKTORY zahŕňajú množstvo informácií dostupných prostredníctvom televízie, internetu a sociálnych médií. V závislosti od preferovaného štýlu komunikácie môže prijímanie informácií rôznymi spôsobmi viesť ku kognitívnemu preťaženiu. Ak ste preťažení väčším množstvom informácií, ako váš mozog dokáže spracovať, môže to vyvolať frustráciu a odstup od detailov, ktoré váš mozog spracováva.
2. VNÚTORNÉ FAKTORY – Kognitívne preťaženie sa môže objaviť aj v dôsledku zdrojov vnútornej pamäte. Zamyslite sa nad súčasnými znalosťami o konkrétnej téme, skúseností a interakcií s ostatnými. Začnite otázkami: Rozumiete danej téme zo svojich súčasných vedomostí alebo skúseností? Ako na vás téma pôsobí na základe vašich indivi­duálnych charakteristík, akými sú vek, pohlavie alebo geografická poloha? Aký pocit alebo konanie vo vás téma vyvoláva?

V edukačnej praxi je dôležitá úloha pamäte pri učení. Edukanti sa učia pomocou pracovnej pamäte, ktorá je nevyhnutná na sústredenie a spracovanie nových informácií. To im umožňuje spojiť nové informácie s tým, čo už poznajú. Za správnych podmienok sa nové informácie (faktické, pojmové, procedurálne) prenesú do dlhodobej pamäte, kde sa ukladajú ako mentálne modely, ktoré odrážajú naše chápanie učebnej oblasti. Stavanie na prepojeniach v rámci týchto mentálnych modelov a medzi nimi pomáha edukantom časom hlbšie porozumieť súvislostiam učenia. Vedomosti uložené v dlhodobej pamäti môžu byť vyvolané v pracovnej pamäti, kde sa dajú kombinovať a rekombinovať s inými novými alebo zapamätanými informáciami. Týmto spôsobom pomáhajú vytvárať nové nápady, riešiť neznáme problémy a myslieť kriticky a kreatívne (Fiorella, L., Mayer, R. E., 2016; Kirschner, P. A., Sweller, J., Clark, R. E., 2006).

Viacerí autori (Craik, F., Lockhart, R. S., 1972; Kirschner, P. A., Hendrick, C., 2020) vysvetľujú, prečo je dôležité riadiť zaťaženie pamäte. Pracovná pamäť a dlhodobá pamäť hrajú dôležitú úlohu pri učení, ale fungujú rôznymi spôsobmi.

Pracovná pamäť je rýchly, flexibilný, ale nestabilný systém, ktorý dokáže rýchlo manipulovať s informáciami, čo nám umožňuje používať ich v danom čase bez ukladania informácií. Začiatočníci môžu zažiť kognitívne preťaženie a mať problém udržať si a vybaviť si svoje učenie, keď sú prekročené hranice pracovnej pamäte. Edukanti môžu zažiť kognitívne preťaženie, keď spracúvajú príliš veľa informácií naraz, keď sú informácie veľmi zložité a/alebo, keď sa snažia učiť v príliš rušivých vzdelávacích prostrediach. Dlhodobá pamäť má obrovskú úložnú kapacitu, ale na jej najefektívnejšie využitie je potrebné prenášať informácie medzi pracovnou a dlhodobou pamäťou „bit po bite“ a získavať ich v pravidelných intervaloch, aby bolo ukladanie v priebehu času bezpečnejšie. Pracovná pamäť je vždy obmedzená, následkom čoho niektorí študenti budú mať ďalšie obmedzenia pri používaní pracovnej pamäte a pri spracovaní informácií. Je dôležité aplikovať riadenie kognitívnej záťaže v edukácii. Iba tak zabezpečíme spravodlivý prístup k vzdelávacím príležitostiam, ako aj podporu excelentnosti v oblasti vzdelávania.

Vzdelávacia platforma Teachfloor (2024) predstavila konkrétne spôsoby, ako môže kognitívne preťaženie ovplyvniť učenie a produktivitu:

• Ťažkosti so zameraním a pozornosťou: Keď sa váš mozog snaží spracovať príliš veľa informácií, môže byť pre vás ťažké sústrediť sa na jednu vec. To môže sťažiť pozornosť v triede alebo keď sa snažíte študovať.
• Dlhší čas na pochopenie nového materiálu: Ak potrebujete pomoc so zameraním, pochopenie nového materiálu môže trvať dlhšie. To môže sťažiť udržiavanie pozornosti v triede alebo pokrok v štúdiu.
• Ťažkosti so zapamätaním si toho, čo ste sa naučili: Kognitívne preťaženie môže sťažiť zapamätanie si toho, čo ste sa naučili. Váš mozog totiž nie je schopný správne spracovať a uložiť informácie, keď je preťažený.
• Znížená produktivita: Kognitívne preťaženie môže sťažiť produktivitu a robiť pokroky. Môžete zistiť, že robíte chyby alebo vám dokončenie úloh trvá dlhšie. Môže to byť frustrujúce a môže vás to vrátiť späť do štúdia alebo iných povinností.

Za príznaky kognitívneho preťaženia považujeme pocit preťaženia – príliš veľa informácií na spracovanie alebo príliš veľa vecí na vykonanie, zábudlivosť – ak je pre vás ťažké zapamätať si veci alebo sledovať, čo by ste mali robiť, zvýšený stres alebo úzkosť – ak sa cítite viac vystresovaní alebo úzkostliví ako zvyčajne, únava – kognitívne preťaženie vás môže unaviť, pretože váš mozog pracuje ťažšie (Teachfloor, 2024).

Ch. Schimming (2022) uvádza, že na kognitívne preťaženie môžeme reagovať aj týmito spôsobmi:

• Paralýza – Neschopnosť zaoberať sa témou alebo problémom, pretože je to zložitejšie, ako ste schopní zvládnuť.
• Hnev – Informácie sa nezhodujú s tým, ako myslíte alebo cítite; môžete sa hnevať, že sú vaše pocity alebo presvedčenia spochybňované. Opakované pokusy venovať sa nejakej téme môžu viesť k pocitom rozrušenia alebo úzkosti.
• Pasivita – Ísť spolu s ostatnými je spôsob, ako sa vysporiadať s kognitívnym preťažením. Vytváranie si názoru na tému môže byť zdrvujúce, zatiaľ čo nasledovať niekoho iného je najjednoduchší spôsob, ako to zvládnuť.
• Pochopenie – Informácie môžete spracovávať tak, že sa spoliehate na informácie z dôveryhodných zdrojov. Rozšírenie vedomostí o téme môže byť vzrušujúce, ak ste si istí ich správnosťou. Hľadajte spôsoby, ako zhromaždiť podrobnosti vo svojom preferovanom štýle učenia, či už ide o vizuálny, zvukový, alebo písaný.

Vedci dokázali, že vďaka technológiám je priemerná dĺžka pozornosti človeka menej ako predtým (Hudson, N., 2021).

Každý človek by mal sledovať vlastné signály tela a identifikovať príznaky, ktoré ovplyvňujú jeho pohodu. Nadmerný stres, únava a frustrácia ovplyvňujú naše rozhodnutia a konania.

Podpora zvládania kognitívnej záťaže pre optimálne učenie

V edukačnej praxi sa často stáva, že zabúdame na učiaceho sa a učenie podľa pravidiel mozgu (Ferencová, J., Kosturková, M., 2020). Austrálska organizácia pre výskum vzdelávania (AERO) uvádza podporné kroky zvládania kognitívnej záťaže:

Poskytnutie malého množstva nových informácií na podporu zapamätania. Výučba, ktorá riadi kognitívnu záťaž, začína jasným vysvetlením toho, čo sa od študentov očakáva, že sa naučia. Nový materiál je rozdelený na malé, zvládnuteľné časti s jasne definovanými cieľmi. Informácie potrebné na splnenie každej učebnej úlohy sú prezentované na jednom mieste a v jednom čase. Informácie, ktoré priamo nesúvisia s úlohou, sú vylúčené, aby sa zabránilo preťaženiu obmedzeného priestoru v pracovnej pamäti.

Usmerňovanie a podpora učenia s cieľom pomôcť študentom sústrediť sa na dôležité nové informácie. Študenti môžu zažiť kognitívne preťaženie, keď je úloha príliš koncepčne náročná vzhľadom na ich súčasnú úroveň vedomostí a zručností. Poskytnite študentom viac usmernení pri riešení náročných úloh. Je vhodné predstaviť modely reprezentujúce koncepty, spracované príklady na demonštráciu procesu a cieľa dokončenia úlohy, ako aj výzvy, organizéry informácií, kontrolné zoznamy a prístup k referenčným materiálom. Vyžaduje sa aj logické usporiadanie obsahu od jednoduchého po zložitý (v didaktike označované ako Komenského zásady vyučovacieho procesu). Poskytnutie konkrétnych príkladov abstraktného obsahu môže tiež pomôcť obmedziť zložitosť, ktorá by inak mohla prispievať ku kognitívnej záťaži.

Využívať predchádzajúce vedomosti a postupne spájať nové informácie s cieľom optimalizovať obmedzenia pracovnej pamäte. Nové informácie postupne prezentujte, aby si ich edukanti mohli ukladať a následne získavať z dlhodobej pamäte.

Predchádzanie miskoncepciám kontrolou porozumenia počas učenia. Je dôležité identifikovať a riešiť nedorozumenia počas ich vývoja skôr, ako sa uložia do dlhodobej pamäte (aktualizácia poznatkov hlavne pri preberaní nového učiva).

Priestor na učenie, aby si pracovná pamäť oddýchla a rýchle vyhľadávanie, aby sa posilnila dlhodobá pamäť. Učitelia môžu podporiť schopnosť žiakov uchovať si a aplikovať učivo pomocou rozptýlených a rozmanitých príležitostí na zopakovanie – preverenie a precvičenie naučeného. Rozloženie učenia a poskytovanie prestávok môže zohľadniť narastajúce obmedzenia pracovnej pamäte, ktoré nasledujú po období sústredeného úsilia. Keď sú žiaci po prestávke vyzvaní, aby si z pamäte obnovili to, čo sa naučili, vytvárajú si v pamäti silnejšie spojenia. Pestrým precvičovaním sa vytvárajú nové a jedinečné spojenia, čo uľahčuje vybaviť si príslušné vedomosti v situácii.

Vyhýbanie sa neštruktúrovaným, edukantmi riadeným prístupom k začínajúcim žiakom. Od žiakov v školskom veku sa pravidelne vyžaduje, aby sa učili nové informácie, a v tomto štádiu učenia ich možno považovať za nováčikov. Mozog začiatočníka spracováva informácie inak ako mozog experta, a to aj vtedy, keď sú vystavení rovnakým informáciám. Začínajúci žiaci potrebujú viac času a vedenia ako experti, pretože nováčikovia si najprv musia v dlhodobej pamäti vybudovať mentálne modely porozumenia, ktoré experti už majú. Vysoká kognitívna záťaž (spojená s minimálne riadenými úlohami) môže viesť k medzerám v učení a nesprávnym predstavám, ktoré je potrebné opraviť.

Zabezpečenie prostredia zameraného na učenie, aby sa zabránilo rozptyľovaniu, ktoré prispieva k zaťaženiu kognitívnych funkcií. Vizuál­ne a sluchové rozptýlenia môžu zaberať mentálny priestor pracovnej pamäte edukantov, ktorí sa potrebujú sústrediť na učebný obsah. Vzdelávacie prostredie s nejasnými behaviorálnymi očakávaniami a nekonzistentnými pravidlami a rutinami môže odviesť pozornosť učiacich sa od ich učenia.

Kognitívna záťaž je signál, ktorý upozorňuje na to, že mozog sa snaží spracovať príliš veľa informácií. Tento aspekt ovplyvňuje učenie a produktivitu jedinca. Sprievodnými príznakmi sú: pocit preťaženia, ťažkosti s pozornosťou, zábudlivosť, zvýšený stres, úzkosť a únava. Nezabúdajte v edukačnej praxi robiť prestávky, zamerať sa na jednu vec a do hĺbky, rozdeliť veľké úlohy na menšie časti, stanoviť priority a ciele, zjednodušiť, usporiadať a používať mnemotechnické pomôcky. Používaním efektívnych stratégií môžete znížiť kognitívne preťaženie, zlepšiť schopnosť sústrediť sa a efektívnejšie sa učiť.          

Príspevok je súčasťou riešenia projektov VEGA č. 1/0193/2023 Štandardy kritického a morálneho myslenia v pregraduálnej príprave odboru učiteľstvo so zameraním na aktuálne medzinárodné výzvy a KEGA č. 049TUKE--4/2022 Podpora cvičných učiteľov na stredných odborných školách a zlepšovanie kvality pedagogickej praxe študentov DPŠ na TUKE.

1. Australina Education Research organisation (AERA). 2024. Managing cognitive load optimises learning. [online]. [2024-06-15]. Retrieved from: https://www.edresearch.edu.au/summaries-explainers/explainers/managing-cognitive-load-optimises-learning
2. Craik, F. I. M. & Lockhart, R. S. 1972. Levels of processing: A framework for memory research. Journal of Verbal Learning and Verbal Behaviour, 11, 671-684. http://doi.org/10.1016/s0022-5371(72)80001-X 
3. Ferencová, J., Kosturková, M. 2020. Kapitoly z didaktiky : od učenia sa k vyučovaniu. Prešov: Rokus, 2020. 254 s. ISBN 978-80-89510-92-4.
4. Fiorella, L. a Mayer, R. E. 2016. Eight ways to promote generative learning. Educational Psychology Review, 28(4), 717–741. https://doi.org/10.1007/s10648-015-9348-9
5. Hudson, N. 2021. Design principles for reducing cognitive load. [online]. [2024-06-15]. Retrieved from: https://distinction.studio/journal/design-principles-for-reducing-cognitive-load
6. Chandler, P., Sweller, J. 1991. Cognitive Load Theory and the Format of Instruction. Cognition and Instruction, 8 (4), 293–332.
7. Ježíková, K. 2021. Cognitive load. [online]. [2024-06-15]. Retrieved from: https://medium.com/design-kisk/kognit%C3%ADvna-z%C3%A1%C5%A5a%C5%BE-cognitive-load-f249a7344da4z%C3%A1%C5%A5a%C5%BE-cognitive-load-f249a7344da4
8. Kirschner, P. A., Hendrick, C. 2020. How learning happens: Seminal works in educational psychology and what they mean in practice. Londýn: Routledge. 328 s. ISBN 978-80-42906-15-23.
9. Kirschner, P. A., Sweller, J., & Clark, R. E. 2006. Why minimal guidance during instruction does not work: An analysis of the failure of constructivist, discovery, problem-based, experiential, and inquiry-based teaching. Educational Psychologist, 41(2), 75-86. https://doi.org/10.1207/s15326985ep4102_1
10. Schimming, Ch. 2022. Cognitive overload: When processing information becomes a problem. [online]. [2024-06-15]. Retrieved from: https://www.mayoclinichealthsystem.org/hometown-health/speaking-of-health/cognitive-overload
11. Sweller, J. 1988. Cognitive load during problem solving: Effects on learning. Cognitive Science 12 (2), 257–285.