Diese Theorie besagt, dass Lernen am besten unter Bedingungen stattfindet, die der menschlichen kognitiven Architektur entsprechen. Die Struktur der menschlichen kognitiven Architektur ist zwar nicht genau bekannt, lässt sich aber anhand der Ergebnisse experimenteller Forschung erkennen. In Anlehnung an George Millers Forschungen zur Informationsverarbeitung, die zeigen, dass das Kurzzeitgedächtnis nur eine begrenzte Anzahl von Elementen gleichzeitig enthalten kann, entwickelt Sweller eine Theorie, die Schemata oder Kombinationen von Elementen als die kognitiven Strukturen betrachtet, aus denen die Wissensbasis eines Menschen besteht. (Sweller, 1988)
Die Inhalte des Langzeitgedächtnisses sind „ausgefeilte Strukturen, die es uns ermöglichen, wahrzunehmen, zu denken und Probleme zu lösen“, und nicht nur eine Gruppe auswendig gelernter Fakten. Diese Strukturen, die als Schemata bezeichnet werden, ermöglichen es uns, mehrere Elemente als ein einziges Element zu behandeln. Sie sind die kognitiven Strukturen, aus denen die Wissensbasis besteht (Sweller, 1988). Schemata werden im Laufe des Lebens durch Lernen erworben und können andere Schemata enthalten.
Der Unterschied zwischen einem Experten und einem Anfänger besteht darin, dass ein Anfänger nicht die Schemata eines Experten erworben hat. Lernen erfordert eine Veränderung der schematischen Strukturen des Langzeitgedächtnisses und zeigt sich in einer Leistung, die sich von ungeschickt, fehleranfällig, langsam und schwierig zu glatt und mühelos entwickelt. Die Veränderung der Leistung tritt ein, weil der Lernende mit zunehmender Vertrautheit mit dem Material die kognitiven Eigenschaften, die mit dem Material verbunden sind, so verändert, dass es vom Arbeitsgedächtnis effizienter verarbeitet werden kann.
Aus didaktischer Sicht müssen die im Lehrmaterial enthaltenen Informationen zunächst vom Arbeitsgedächtnis verarbeitet werden. Damit der Schemaerwerb stattfinden kann, sollte der Unterricht so gestaltet sein, dass die Belastung des Arbeitsgedächtnisses reduziert wird. Die Theorie der kognitiven Belastung befasst sich mit Techniken zur Verringerung der Belastung des Arbeitsgedächtnisses, um die mit dem Schemaerwerb verbundenen Veränderungen im Langzeitgedächtnis zu erleichtern.
Anwendung
Swellers Theorien lassen sich am besten im Bereich der Unterrichtsgestaltung von kognitiv komplexem oder technisch anspruchsvollem Material anwenden. Er konzentriert sich auf die Gründe, warum Menschen Schwierigkeiten haben, derartiges Material zu lernen. Die Theorie der kognitiven Belastung hat viele Auswirkungen auf die Gestaltung von Lernmaterialien, die, wenn sie effektiv sein sollen, die kognitive Belastung der Lernenden während des Lernprozesses auf ein Minimum reduzieren müssen. Während die Theorie in der Vergangenheit vor allem auf technische Bereiche angewandt wurde, wird sie jetzt auch auf eher sprachbasierte, diskursive Bereiche angewandt.
Beispiel
Bei der Kombination einer Illustration des Blutflusses durch das Herz mit Text und Beschriftungen zwingt die Trennung des Textes von der Illustration den Lernenden, zwischen den angegebenen Teilen der Illustration und dem Text hin und her zu schauen. Wenn das Diagramm selbsterklärend ist, deuten Forschungsdaten darauf hin, dass die Verarbeitung des Textes die Belastung des Arbeitsgedächtnisses unnötig erhöht. Wenn die Informationen in der beschrifteten Abbildung durch nummerierte Pfeile ersetzt werden könnten, könnte sich der Lernende besser auf das Erlernen des Inhalts allein aus der Abbildung konzentrieren. Wenn der Text für die Verständlichkeit unerlässlich ist, kann er auch auf dem Diagramm platziert werden, um die kognitive Belastung zu verringern, die mit der Suche nach Beziehungen zwischen dem Text und dem Diagramm verbunden ist (Sweller, 1999).
Grundsätze
Spezifische Empfehlungen für die Gestaltung von Lehrmaterial umfassen:
- Ändern Sie die Problemlösungsmethoden, um Mittelwertansätze zu vermeiden, die das Arbeitsgedächtnis stark belasten, indem Sie zielfreie Probleme oder Arbeitsbeispiele verwenden.
- Beseitigen Sie die Belastung des Arbeitsgedächtnisses, die damit verbunden ist, dass mehrere Informationsquellen mental integriert werden müssen, indem Sie diese Informationsquellen physisch integrieren.
- Beseitigen Sie die Belastung des Arbeitsgedächtnisses, die damit verbunden ist, dass sich wiederholende Informationen unnötig verarbeitet werden, indem Sie Redundanz reduzieren.
- Erhöhen Sie die Kapazität des Arbeitsgedächtnisses, indem Sie sowohl auditive als auch visuelle Informationen unter Bedingungen verwenden, bei denen beide Informationsquellen für das Verständnis wesentlich (d.h. nicht redundant) sind.