Что нужно знать о теории когнитивной нагрузки всем, кто учится и много работает с информацией

Для эффективного обучения полезно разобраться, как работает человеческий мозг. Правильно используя возможности организма, можно лучше запоминать и усваивать новые знания. Именно на понимании особенностей работы памяти основана теория когнитивной нагрузки. Концепция пригодится каждому, кто учится и много работает с информацией.

Что такое теория когнитивной нагрузки

Теория когнитивной нагрузки объясняет, что рабочая (или кратковременная) память имеет ограниченную ёмкость, и её перегрузка снижает эффективность обучения. 

Когнитивная нагрузка — это объем информации, которую рабочая память может хранить в отдельный момент времени.

Теорию когнитивной нагрузки сформулировал в 1988 году Джон Свеллер, нейрофизиолог и педагог-психолог из Австралии. Он построил модель рабочей памяти и предположил, что долговременная память развивается, когда слуховая и зрительная информация обрабатывается в большей степени. 

По мнению Свеллера, факторы, которые усложняют обучение или отвлекают от важных моментов, увеличивают когнитивную нагрузку на человека при обработке информации. В итоге это мешает сосредоточиться и запомнить нужные сведения. 

Согласно теории, чтобы повысить эффективность обучения, необходимо устранить отвлекающие факторы и снизить нагрузки на рабочую память.

Как работает человеческая память

Для понимания теории когнитивной нагрузки необходимо разобраться в принципах работы памяти человека. Учёные выделяют три составных части памяти: сенсорная, кратковременная и долговременная.

Сенсорная

Сенсорная память обрабатывает всю информацию, полученную от всех органов чувств. Любая порция новых сведений удерживается меньше полсекунды и фильтруется для выявления того важного, что нужно запомнить. В момент фильтрации мы концентрируемся на конкретных фрагментах информации, чтобы отправить их в кратковременную память. 

Кратковременная

Кратковременная или рабочая память — это сознательный компонент памяти, в котором новая информация временно сохраняется и активно используется для понимания и рассуждения. 

Ёмкость кратковременной памяти ограничена. Любые сведения сохраняются около 20–30 секунд. Это время можно немного продлить, если повторять информацию внутренним голосом. Но далее новые знания нужно переместить в долговременную память.

Также ограничено и количество одновременно обрабатываемых элементов. По мнению Свеллера, мозг может сосредоточиться максимум на трех предметах в один момент времени. При получении информации сверх доступных возможностей возникает высокая когнитивная нагрузка. 

При этом нужно учитывать, что кратковременная память состоит из нескольких хранилищ: 

Визуально-пространственный блокнот кодирует визуальную информацию (форма, цвет, местоположение). 

Фонологическая петля кодирует речь и «слышит» ваш внутренний голос при повторении информации. 

Эпизодический буфер создаёт и извлекает воспоминания об испытанных эмоциях и переживаниях. 

Центральный исполнительный орган контролирует и координирует работу различных хранилищ памяти. 

Каждое хранилище ограничено по объёму. И если в одну часть кратковременной памяти попадает на обработку несколько элементов одновременно, то начинается конкуренция за внимание и растёт когнитивная нагрузка. Например, сложно слушать два музыкальных произведения синхронно или слушать две разных лекции параллельно.

Долговременная

Долговременная память — бессознательный компонент. Здесь полученные знания сохраняются на неопределённый срок в виде схем. Такие схемы подобны папкам на компьютере. Вот здесь хранится всё об одежде, здесь — о еде, а там — о профессиональной деятельности. Точно также в памяти хранятся и поведенческие модели — как водить автомобиль, как вести себя за столом, как знакомиться с людьми. 

Сохранённые схемы активируются в момент, когда человек имеет дело со знакомой информацией. Стимулом может быть что угодно — слова, ситуация, запах, вкус и т.д. Сразу после срабатывания триггера схема передаётся из долговременной памяти в кратковременную, где и извлекаются нужные данные. 

Долговременная память не имеет ограничений по объёму. Кроме того, когда знакомая информация переносится в рабочую память, то и её ограничения по ёмкости или продолжительности не действуют. То есть можно запоминать любые объёмы информации, если делать это правильно. 

Перемещение полученных знаний из кратковременной памяти в долговременную с целью сохранения — это и есть процесс обучения. А теория когнитивной нагрузки объясняет, как это сделать эффективнее.

Что нужно знать о формах когнитивной нагрузки

Теория Джона Свеллера различает три типа когнитивной нагрузки. Каждый из них дополняет друг друга. И переизбыток одного варианта может не оставить достаточно места для обработки другого в рабочей памяти. 

Формы когнитивной нагрузки: 

Внутренняя. Подразумевает уровень сложности задачи, которая зависит от предварительного знания темы. Например, при последовательном изучении темы учащемуся проще понять материал, поскольку можно использовать ранее полученные знания. Также внутреннюю нагрузку можно снизить за счёт упрощения подачи информации. К примеру, использовать печатный шрифт вместо рукописного или разделять большую тему на короткие блоки. 

Посторонняя. Это нагрузка, которая возникает из-за факторов, мешающих обучению. Пример посторонней нагрузки — громкая музыка или шум транспорта за окном в процессе изучения учебных материалов. Уменьшать или увеличивать нагрузку могут такие факторы, как тип задания, требования к выполнению, проблемы с вниманием и прочее. 

Допустимая. Предполагает использование компонентов, которые помогают обрабатывать информацию и строить схемы для долговременной памяти. Пример создания правильной допустимой нагрузки — использование таблиц и диаграмм при выполнении сложных задач. Понятная систематизация учебных материалов упрощает обучение и способствует лучшему запоминанию.

Как использовать теорию когнитивной нагрузки в обучении

Есть разные способы обучения, основанные на теории когнитивного обучения. В этой статье мы не будем подробно разбирать методы. Рассмотрим, как применять концепцию на практике в обычной жизни. 

Учитесь на примерах

В изложении своей теории Свеллер подчёркивал важность использования проработанных примеров. Это снижает когнитивную нагрузку, которая возникает при решении сложной задачи. Пошаговая демонстрация выполнения позволяет показать процесс в виде последовательности отдельных действий. Соответственно, учащимся проще понять, как выполнить задачу. 

Этот метод часто применяют в онлайн-обучении. После изучения теории студенты сначала разбирают готовые кейсы, а только потом переходят к самостоятельному выполнению задания по образцу.

Чтобы лучше усвоить материал, постарайтесь изучить пример его практического применения. Вам нужно рассмотреть каждый отдельный этап, понять алгоритм выполнения и важные особенности. При таком подходе вы сможете сформировать чёткую схему пошагового решения задачи. 

Объединяйте части в целое

Модель рабочей памяти предполагает, что зрительная информация обрабатывается отдельно от слуховых данных. Эта особенность позволяет одновременно задействовать два хранилища и увеличить ёмкость кратковременной памяти. Например, одновременный просмотр изображения и разговор о нём задействует визуально-пространственный блокнот и фонологическую петлю. Такой метод называют двойной обработкой. 

Этим свойством памяти можно объяснить то, почему преподаватели требуют от студентов записывать лекции — потому что так материал лучше усваивается. На многих онлайн-курсах и вебинарах зрителям советуют подготовить блокнот для записи важной информации.

Для более эффективного запоминания постарайтесь объединить звук и картинку. Например, при прослушивании лекции параллельно изучайте слайды презентации. При изучении нового материала пишите конспект. Таким образом, новая информация получает два пути в долговременную память и в то же время обретает два сигнала — визуальный и слуховой. 

Избегайте разделения внимания

Если человеку одновременно предлагают несколько конкурирующих источников информации одного типа (только визуальные или только голосовые), то его внимание рассеивается. Вот пример: конкурирующие элементы — презентация и видео с лектором. Оба элемента — визуальные, поэтому внимание постоянно скачет с человека на презентацию и обратно.

На практике это означает, что нужно разделять однотипные элементы. Например, просмотр обучающего видео в сопровождении поясняющих комментариев коллеги менее эффективен, чем усвоение материалов по отдельности. Если вы читаете учебник, то не стоит параллельно перечитывать лекцию. Лучше выполните эти действия по отдельности. 

Устраняйте отвлекающие факторы

Отвлекающие факторы снижают концентрацию и повышают постороннюю когнитивную нагрузку. Кроме того, посторонние фоновые звуки препятствуют формированию новых воспоминаний.

В процессе обучения постарайтесь исключить или минимизировать всё, что мешает сосредоточиться на материале. По возможности, обеспечьте себе спокойную обстановку без лишнего шума: музыки или телевизора в фоновом режиме, посторонних разговоров рядом с собой, раздражающих звуков типа перфоратора у соседей и т.д. Если нет возможности побыть в тишине — лучше отложить работу с новой сложной информацией.

Совмещайте теорию и практику

Согласно теории когнитивной нагрузки, для эффективного перемещения информации из кратковременной памяти в долговременную необходимо обработать полученные знания и выделить самое важное. Это возможно при активной обработке учебного материала. Учащиеся должны не просто пассивно заучивать теорию. Важно применять навыки мышления. 

Такой подход часто применяют в различных программах обучения. В частности, студентам предлагают вести учебный или реальный проект и сразу же внедрять изученное. 

В процессе обучения старайтесь сразу закреплять теоретические знания практическими примерами. Это поможет лучше запомнить информацию и алгоритм выполнения, понять нюансы и ошибки. 

Сокращайте количество лишней информации

Несущественный контент повышает когнитивную нагрузку. Чем больше элементов, на которых нужно сосредоточиться, тем больше усилий требуется со стороны рабочей памяти. А объём кратковременной памяти, как мы помним, ограничен. 

К примеру, если на слайде презентации слишком много изображений и текста, то на основных тезисах сосредоточиться сложно. 

Научитесь выделять самое важное в изучаемом материале и игнорировать излишнюю информацию. Для лучшего запоминания ведите заметки во время обучения и записывать наиболее важные мысли. 

Теорию когнитивной нагрузки можно применять к любому обучению, а также в процессе работы — когда надо изучать новую информацию и получать новые навыки. Сведя к минимуму постороннюю нагрузку и учитывая особенности рабочей памяти, можно намного быстрее и эффективнее запоминать нужную информацию.