Cette théorie suggère que l’apprentissage se produit mieux dans des conditions qui sont alignées avec l’architecture cognitive humaine. La structure de l’architecture cognitive humaine, bien qu’elle ne soit pas connue précisément, est discernable à travers les résultats de la recherche expérimentale. Reconnaissant les recherches de George Miller sur le traitement de l’information montrant que la mémoire à court terme est limitée dans le nombre d’éléments qu’elle peut contenir simultanément, Sweller construit une théorie qui traite les schémas, ou combinaisons d’éléments, comme les structures cognitives qui constituent la base de connaissances d’un individu. (Sweller, 1988)
Le contenu de la mémoire à long terme est « des structures sophistiquées qui nous permettent de percevoir, de penser et de résoudre des problèmes », plutôt qu’un groupe de faits appris par cœur. Ces structures, appelées schémas, sont ce qui nous permet de traiter plusieurs éléments comme un seul élément. Ce sont les structures cognitives qui constituent la base de connaissances (Sweller, 1988). Les schémas sont acquis au cours d’une vie d’apprentissage, et peuvent avoir d’autres schémas contenus en eux-mêmes.
La différence entre un expert et un novice est qu’un novice n’a pas acquis les schémas d’un expert. L’apprentissage nécessite un changement dans les structures schématiques de la mémoire à long terme et est démontré par une performance qui progresse de maladroite, sujette aux erreurs, lente et difficile à fluide et sans effort. Le changement de performance se produit parce qu’à mesure que l’apprenant devient de plus en plus familier avec le matériel, les caractéristiques cognitives associées au matériel sont modifiées de sorte qu’il peut être traité plus efficacement par la mémoire de travail.
D’un point de vue pédagogique, l’information contenue dans le matériel pédagogique doit d’abord être traitée par la mémoire de travail. Pour que l’acquisition des schémas se produise, l’instruction doit être conçue pour réduire la charge de la mémoire de travail. La théorie de la charge cognitive s’intéresse aux techniques permettant de réduire la charge de la mémoire de travail afin de faciliter les changements dans la mémoire à long terme associés à l’acquisition de schémas.
Application
Les théories de Sweller sont mieux appliquées dans le domaine de la conception pédagogique de matériel cognitivement complexe ou techniquement difficile. Il se concentre sur les raisons pour lesquelles les gens ont des difficultés à apprendre ce type de matériel. La théorie de la charge cognitive a de nombreuses implications dans la conception des matériels d’apprentissage qui, pour être efficaces, doivent maintenir la charge cognitive des apprenants au minimum pendant le processus d’apprentissage. Alors que dans le passé, la théorie a été appliquée principalement à des domaines techniques, elle est maintenant appliquée à des domaines discursifs plus axés sur le langage.
Exemple
En combinant une illustration de la circulation sanguine dans le cœur avec du texte et des étiquettes, la séparation du texte de l’illustration oblige l’apprenant à faire des allers-retours entre les parties spécifiées de l’illustration et le texte. Si le diagramme est auto-explicatif, les données de recherche indiquent que le traitement du texte augmente inutilement la charge de la mémoire de travail. Si l’information pouvait être remplacée par des flèches numérotées dans l’illustration étiquetée, l’apprenant pourrait mieux se concentrer sur l’apprentissage du contenu à partir de l’illustration seule. Alternativement, si le texte est essentiel à l’intelligibilité, le placer sur le diagramme plutôt que de le séparer réduira la charge cognitive associée à la recherche de relations entre le texte et le diagramme (Sweller, 1999).
Principes
Les recommandations spécifiques relatives à la conception du matériel pédagogique comprennent :
- Changer les méthodes de résolution de problèmes pour éviter les approches de type moyens-fin qui imposent une lourde charge à la mémoire de travail, en utilisant des problèmes sans but ou des exemples travaillés.
- Éliminer la charge de la mémoire de travail associée au fait de devoir intégrer mentalement plusieurs sources d’information en intégrant physiquement ces sources d’information.
- Éliminer la charge de la mémoire de travail associée au traitement inutile d’informations répétitives en réduisant la redondance.
- Augmenter la capacité de la mémoire de travail en utilisant des informations auditives ainsi que visuelles dans des conditions où les deux sources d’information sont essentielles (c’est-à-dire non redondantes) à la compréhension.