Tämän teorian mukaan oppiminen tapahtuu parhaiten olosuhteissa, jotka ovat linjassa ihmisen kognitiivisen rakenteen kanssa. Vaikka ihmisen kognitiivisen arkkitehtuurin rakennetta ei tunneta tarkasti, se on havaittavissa kokeellisen tutkimuksen tulosten perusteella. George Millerin tiedonkäsittelyä koskevan tutkimuksen perusteella, jonka mukaan lyhytkestoinen muisti voi sisältää vain rajallisen määrän elementtejä samanaikaisesti, Sweller rakentaa teorian, jossa skeemoja eli elementtien yhdistelmiä pidetään kognitiivisina rakenteina, joista yksilön tietopohja muodostuu. (Sweller, 1988)
Pitkäkestoisen muistin sisältö on pikemminkin ”hienostuneita rakenteita, jotka mahdollistavat havaitsemisen, ajattelun ja ongelmanratkaisun” kuin joukko ulkoa opittuja faktoja. Nämä rakenteet, joita kutsutaan skeemoiksi, mahdollistavat sen, että voimme käsitellä useita elementtejä yhtenä elementtinä. Ne ovat kognitiivisia rakenteita, jotka muodostavat tietopohjan (Sweller, 1988). Skeemat hankitaan elinikäisen oppimisen aikana, ja niiden sisällä voi olla muita skeemoja.
Ero asiantuntijan ja noviisin välillä on se, että noviisi ei ole hankkinut asiantuntijan skeemoja. Oppiminen edellyttää muutosta pitkäkestoisen muistin kaavamaisissa rakenteissa, ja se ilmenee suorituksena, joka etenee kömpelöstä, virhealttiista, hitaasta ja vaikeasta sujuvaan ja vaivattomaan. Suorituksen muutos johtuu siitä, että kun oppija tutustuu aineistoon yhä paremmin, aineistoon liittyvät kognitiiviset ominaisuudet muuttuvat niin, että työmuisti pystyy käsittelemään sitä tehokkaammin.
Oppimisen näkökulmasta opetusmateriaalin sisältämä tieto on ensin käsiteltävä työmuistissa. Jotta skeeman omaksuminen tapahtuisi, opetus olisi suunniteltava siten, että se vähentää työmuistin kuormitusta. Kognitiivisen kuormituksen teoria käsittelee tekniikoita, joilla voidaan vähentää työmuistin kuormitusta, jotta voidaan helpottaa skeeman omaksumiseen liittyviä muutoksia pitkäkestoisessa muistissa.
Sovellus
Swellerin teorioita voidaan parhaiten soveltaa kognitiivisesti monimutkaisen tai teknisesti haastavan materiaalin opetussuunnittelussa. Hän keskittyy syihin, joiden vuoksi ihmisillä on vaikeuksia oppia tämänkaltaista materiaalia. Kognitiivisen kuormituksen teorialla on monia vaikutuksia sellaisten oppimateriaalien suunnitteluun, joiden on, jotta ne olisivat tehokkaita, pidettävä oppijoiden kognitiivinen kuormitus mahdollisimman vähäisenä oppimisprosessin aikana. Vaikka teoriaa on aiemmin sovellettu lähinnä teknisillä aloilla, sitä on nyt alettu soveltaa myös enemmän kielipohjaisiin diskursiivisiin aloihin.
Esimerkki
Yhdistettäessä kuvitus verenkierrosta sydämen läpi tekstiin ja merkintöihin, tekstin erottaminen kuvituksesta pakottaa oppijan katsomaan edestakaisin kuvituksen ja tekstin määriteltyjen osien välillä. Jos kaavio on itsestään selvä, tutkimustiedot osoittavat, että tekstin käsittely lisää tarpeettomasti työmuistin kuormitusta. Jos tiedot voitaisiin korvata numeroiduilla nuolilla merkityssä kuvituksessa, oppija voisi keskittyä paremmin sisällön oppimiseen pelkän kuvituksen avulla. Vaihtoehtoisesti, jos teksti on ymmärrettävyyden kannalta olennaista, sen sijoittaminen kaavioon erillisen sijasta vähentää kognitiivista kuormitusta, joka liittyy tekstin ja kaavion välisten suhteiden etsimiseen (Sweller, 1999).
PERIAATTEET
Oppimateriaalin suunnitteluun liittyviä erityissuosituksia ovat muun muassa:
- Muutetaan ongelmanratkaisumenetelmiä välttämään tarkoituksenmukaisia lähestymistapoja, jotka asettavat työmuistille raskaan työmuistikuorman, käyttämällä tavoitteettomia pulmia tai toimivia esimerkkejä.
- Vähentää työmuistin kuormitusta, joka liittyy useiden tietolähteiden henkiseen yhdistämiseen, yhdistämällä nämä tietolähteet fyysisesti.
- Vähentää työmuistin kuormitusta, joka liittyy toistuvan tiedon tarpeettomaan käsittelyyn, vähentämällä redundanssia.
- Vahvistaa työmuistin kapasiteettia käyttämällä auditiivista sekä visuaalista informaatiota tilanteissa, joissa kumpikin informaatiolähde on ymmärryksen kannalta olennaista (eli ei-redundanttia).