Denne teori antyder, at læring sker bedst under forhold, der er i overensstemmelse med menneskets kognitive arkitektur. Selv om strukturen i den menneskelige kognitive arkitektur ikke kendes præcist, kan den dog udledes af resultaterne af eksperimentel forskning. I erkendelse af George Millers forskning i informationsbehandling, der viser, at korttidshukommelsen er begrænset med hensyn til det antal elementer, den kan indeholde samtidig, opbygger Sweller en teori, der behandler skemaer eller kombinationer af elementer som de kognitive strukturer, der udgør et individs vidensbase. (Sweller, 1988)
Indholdet af langtidshukommelsen er “sofistikerede strukturer, der gør det muligt for os at opfatte, tænke og løse problemer”, snarere end en gruppe af udenadslærede, indlærte fakta. Disse strukturer, kendt som skemaer, er det, der gør det muligt for os at behandle flere elementer som et enkelt element. De er de kognitive strukturer, der udgør vidensgrundlaget (Sweller, 1988). Skemaer erhverves i løbet af en livslang indlæring og kan have andre skemaer indeholdt i sig selv.
Skellen mellem en ekspert og en novice er, at en novice ikke har erhvervet en eksperts skemaer. Læring kræver en ændring i langtidshukommelsens skematiske strukturer og viser sig ved en præstation, der udvikler sig fra klodset, fejlbehæftet, langsom og vanskelig til smidig og ubesværet. Ændringen i præstationen sker fordi, efterhånden som den lærende bliver mere og mere fortrolig med materialet, ændres de kognitive karakteristika, der er forbundet med materialet, så det kan håndteres mere effektivt af arbejdshukommelsen.
Fra et instruktionsperspektiv skal de oplysninger, der er indeholdt i undervisningsmaterialet, først behandles af arbejdshukommelsen. For at der kan ske tilegnelse af skemaer, bør instruktionen være udformet således, at belastningen af arbejdshukommelsen reduceres. Teorien om kognitiv belastning beskæftiger sig med teknikker til at reducere belastningen af arbejdshukommelsen for at lette de ændringer i langtidshukommelsen, der er forbundet med tilegnelse af skemaer.
Anvendelse
Swellers teorier anvendes bedst i forbindelse med undervisningsdesign af kognitivt komplekst eller teknisk udfordrende materiale. Hans koncentration er på årsagerne til, at folk har svært ved at lære materiale af denne art. Teorien om kognitiv belastning har mange implikationer for udformningen af undervisningsmaterialer, som, hvis de skal være effektive, skal holde den kognitive belastning af de lærende på et minimum under indlæringsprocessen. Mens teorien tidligere primært er blevet anvendt på tekniske områder, anvendes den nu på mere sprogbaserede diskursive områder.
Eksempel
Ved at kombinere en illustration af blodgennemstrømningen i hjertet med tekst og etiketter tvinger adskillelsen af teksten fra illustrationen den lærende til at kigge frem og tilbage mellem de specificerede dele af illustrationen og teksten. Hvis diagrammet er selvforklarende, viser forskningsdata, at behandling af teksten unødvendigt øger arbejdshukommelsesbelastningen. Hvis oplysningerne kunne erstattes af nummererede pile i den mærkede illustration, kunne den lærende bedre koncentrere sig om at lære indholdet ud fra illustrationen alene. Alternativt, hvis teksten er væsentlig for forståeligheden, vil en placering af den på diagrammet i stedet for adskilt reducere den kognitive belastning, der er forbundet med at søge efter relationer mellem teksten og diagrammet (Sweller, 1999).
Principper
Specifikke anbefalinger i forhold til udformningen af undervisningsmateriale omfatter:
- Ændre problemløsningsmetoder for at undgå middel-slut-tilgange, der pålægger en stor arbejdshukommelsesbelastning, ved at bruge målfrie problemer eller gennemarbejdede eksempler.
- Eliminere den arbejdshukommelsesbelastning, der er forbundet med at skulle integrere flere informationskilder mentalt, ved fysisk at integrere disse informationskilder.
- Eliminere den arbejdshukommelsesbelastning, der er forbundet med unødvendig behandling af gentagne oplysninger, ved at reducere redundans.
- Og øge arbejdshukommelseskapaciteten ved at anvende auditive såvel som visuelle oplysninger under forhold, hvor begge informationskilder er væsentlige (dvs. ikke redundante) for forståelsen.