Denna teori menar att inlärning sker bäst under förhållanden som är anpassade till människans kognitiva arkitektur. Den mänskliga kognitiva arkitekturens struktur är visserligen inte exakt känd, men den kan urskiljas genom resultaten av experimentell forskning. Med utgångspunkt i George Millers forskning om informationsbehandling som visar att korttidsminnet är begränsat när det gäller antalet element som det kan innehålla samtidigt, bygger Sweller en teori som behandlar scheman, eller kombinationer av element, som de kognitiva strukturer som utgör en individs kunskapsbas. (Sweller, 1988)
Innehållet i långtidsminnet är ”sofistikerade strukturer som gör det möjligt för oss att uppfatta, tänka och lösa problem”, snarare än en grupp utantillinlärda fakta. Dessa strukturer, som kallas scheman, är det som gör det möjligt för oss att behandla flera element som ett enda element. De är de kognitiva strukturer som utgör kunskapsbasen (Sweller, 1988). Scheman förvärvas under en livstid av inlärning och kan ha andra scheman inom sig.
Skillnaden mellan en expert och en nybörjare är att en nybörjare inte har förvärvat de scheman som en expert har. Inlärning kräver en förändring av långtidsminnets schematiska strukturer och visar sig genom prestationer som utvecklas från klumpiga, felbenägna, långsamma och svåra till smidiga och utan ansträngning. Förändringen i prestationen sker därför att när inläraren blir alltmer förtrogen med materialet ändras de kognitiva egenskaper som är förknippade med materialet så att det kan hanteras effektivare av arbetsminnet.
Från ett undervisningsperspektiv måste den information som finns i undervisningsmaterialet först bearbetas av arbetsminnet. För att schemaförvärv ska kunna ske bör undervisningen utformas så att arbetsminnesbelastningen minskas. Teorin om kognitiv belastning handlar om tekniker för att minska belastningen på arbetsminnet för att underlätta de förändringar i långtidsminnet som är förknippade med schematiseringen.
Användning
Swellers teorier tillämpas bäst när det gäller utformning av undervisningsmaterial som är kognitivt komplext eller tekniskt utmanande. Han koncentrerar sig på orsakerna till att människor har svårt att lära sig material av detta slag. Teorin om kognitiv belastning har många implikationer för utformningen av läromedel som, om de ska vara effektiva, måste hålla den kognitiva belastningen för eleverna så liten som möjligt under inlärningsprocessen. Medan teorin tidigare främst har tillämpats på tekniska områden, tillämpas den nu på mer språkbaserade diskursiva områden.
Exempel
I kombinationen av en illustration av blodflödet genom hjärtat med text och etiketter tvingar separeringen av texten från illustrationen inläraren att titta fram och tillbaka mellan de specificerade delarna av illustrationen och texten. Om diagrammet är självförklarande visar forskningsdata att bearbetning av texten ökar arbetsminnesbelastningen i onödan. Om informationen kan ersättas med numrerade pilar i den märkta illustrationen kan inläraren koncentrera sig bättre på att lära sig innehållet enbart från illustrationen. Alternativt, om texten är väsentlig för begripligheten, kan man genom att placera den på diagrammet i stället för att separera den minska den kognitiva belastningen i samband med att söka efter relationer mellan texten och diagrammet (Sweller, 1999).
Principer
Specifika rekommendationer i förhållande till utformningen av instruktionsmaterialet är bland annat följande:
- Förändra problemlösningsmetoderna så att man undviker metoder för medel-slut som innebär en stor belastning på arbetsminnet, genom att använda problem utan mål eller arbetade exempel.
- Eliminera arbetsminnesbelastningen i samband med att man mentalt måste integrera flera informationskällor genom att fysiskt integrera dessa informationskällor.
- Eliminera arbetsminnesbelastningen i samband med att man onödigtvis bearbetar repetitiv information genom att minska redundansen.
- Öka arbetsminneskapaciteten genom att använda auditiv såväl som visuell information under förhållanden där båda informationskällorna är väsentliga (dvs. inte redundanta) för förståelsen.