Ez az elmélet szerint a tanulás az emberi kognitív felépítéshez igazodó körülmények között történik a legjobban. Az emberi kognitív architektúra felépítése, bár nem ismert pontosan, a kísérleti kutatások eredményei alapján felismerhető. Felismerve George Miller információfeldolgozási kutatásait, amelyek kimutatták, hogy a rövid távú memória korlátozott számú elemet képes egyszerre tartalmazni, Sweller egy olyan elméletet alkot, amely a sémákat, vagyis az elemek kombinációit kezeli az egyén tudásbázisát alkotó kognitív struktúrákként. (Sweller, 1988)
A hosszú távú memória tartalma “kifinomult struktúrák, amelyek lehetővé teszik számunkra az észlelést, a gondolkodást és a problémamegoldást”, nem pedig bemagolt, megtanult tények csoportja. Ezek a sémáknak nevezett struktúrák teszik lehetővé számunkra, hogy több elemet egyetlen elemként kezeljünk. Ezek azok a kognitív struktúrák, amelyek a tudásbázist alkotják (Sweller, 1988). A sémákat egy életen át tartó tanulás során sajátítják el, és más sémákat is tartalmazhatnak magukban.
A szakértő és a kezdő között az a különbség, hogy a kezdő nem sajátította el a szakértő sémáit. A tanulás a hosszú távú memória sémastruktúráinak megváltozását igényli, és ezt a teljesítmény mutatja, amely az ügyetlen, hibákkal teli, lassú és nehézkes teljesítménytől a gördülékeny és könnyed teljesítményig fejlődik. A teljesítmény változása azért következik be, mert ahogy a tanuló egyre jobban megismeri az anyagot, az anyaghoz kapcsolódó kognitív jellemzők úgy módosulnak, hogy azt a munkamemória hatékonyabban tudja feldolgozni.
A tanítás szempontjából a tananyagban szereplő információt először a munkamemóriának kell feldolgoznia. Ahhoz, hogy a sémák elsajátítása megtörténhessen, az instrukciót úgy kell megtervezni, hogy csökkentse a munkamemória terhelését. A kognitív terhelés elmélete a munkamemória terhelésének csökkentésére szolgáló technikákkal foglalkozik annak érdekében, hogy elősegítse a hosszú távú memóriában a sémaelsajátítással járó változásokat.
Alkalmazás
Sweller elméletei leginkább a kognitívan összetett vagy technikailag kihívást jelentő tananyag instrukciós tervezése területén alkalmazhatók. Azokra az okokra koncentrál, amelyek miatt az embereknek nehézséget okoz az ilyen jellegű anyagok megtanulása. A kognitív terhelés elméletének számos következménye van a tananyagok tervezésében, amelyeknek, ha hatékonyak akarnak lenni, a tanulók kognitív terhelését a tanulási folyamat során a lehető legkisebbre kell csökkenteniük. Míg a múltban az elméletet elsősorban műszaki területekre alkalmazták, mostanában inkább a nyelvi alapú diszkurzív területekre alkalmazzák.
Példa
A szívben folyó véráramlást bemutató ábrát szöveggel és címkékkel kombinálva a szövegnek az ábrától való elválasztása arra kényszeríti a tanulót, hogy oda-vissza nézzen az ábra és a szöveg meghatározott részei között. Ha az ábra magától értetődő, a kutatási adatok azt mutatják, hogy a szöveg feldolgozása szükségtelenül növeli a munkamemória terhelését. Ha az információt számozott nyilakkal lehetne helyettesíteni a felcímkézett illusztrációban, a tanuló jobban tudna koncentrálni a tartalom megtanulására pusztán az illusztrációból. Alternatív megoldásként, ha a szöveg az érthetőség szempontjából lényeges, annak az ábrán való elhelyezése ahelyett, hogy elkülönítve lenne, csökkenti a szöveg és az ábra közötti kapcsolatok keresésével járó kognitív terhelést (Sweller, 1999).
Elvek
A tananyag tervezésével kapcsolatos konkrét ajánlások a következők:
- A problémamegoldási módszerek megváltoztatása a cél nélküli feladatok vagy kidolgozott példák használatával, a nagy munkamemória-terhelést okozó “means-ends” megközelítések elkerülése érdekében.
- A több információforrás mentális integrálásával járó munkamemória-terhelés megszüntetése az információforrások fizikai integrálásával.
- A redundancia csökkentésével az ismétlődő információk szükségtelen feldolgozásával járó munkamemória-terhelés megszüntetése.
- A munkamemória kapacitásának növelése az auditív és vizuális információk használatával olyan körülmények között, amikor mindkét információforrás lényeges (azaz nem redundáns) a megértéshez.