Die Cognitive Load Theory auf Deutsch: Kognitive Belastungstheorie), eingeführt von John Sweller, untersucht die mentalen Prozesse beim Lernen und bietet Prinzipien zur Verbesserung der Instruktionsgestaltung. Die Theorie hebt hervor, wie Informationen im Arbeitsgedächtnis gespeichert und neues Wissen integriert werden, was sie besonders relevant für Bildungsumgebungen, Lernszenarien und Bereiche wie UX-Design macht. Das Verständnis kognitiver Prozesse ist grundlegend für diese Theorie, da sie erklärt, wie Menschen Informationen effektiv aufnehmen, verarbeiten und behalten.
Definition der Cognitive Load Theory
Die Cognitive Load Theory beschreibt die mentale Anstrengung, die eine Person beim Ausführen einer Aufgabe aufwendet. Sie hängt von der Komplexität der Aufgabe ab, insbesondere von der Anzahl der zu verarbeitenden und zu verknüpfenden Elemente. Kognitive Ressourcen, bestehend aus Vorwissen und neuen Informationen, sowie die Art der Präsentation der Aufgabe beeinflussen die kognitive Belastung.
Beispielsweise fällt es einem Erstklässler leichter, die Aufgabe „zwei Päckchen mit je sechs Bonbons“ zu lösen als „sechs Päckchen mit je zwei Bonbons“. Obwohl das Ergebnis dasselbe ist, unterscheidet sich die kognitive Anstrengung. Im ersten Fall addiert das Kind einfach 6+6, während es im zweiten Fall sechsmal 2 addieren muss. Wäre das Konzept der Multiplikation bereits bekannt, wäre die kognitive Belastung in beiden Fällen deutlich geringer.
Das Modell von John Sweller
Die Cognitive Load Theory basiert auf klassischen Modellen des kognitiven Systems und unterscheidet zwischen einem begrenzten Arbeitsgedächtnis (Working Memory, WM), das für das Lernen zuständig ist, und einem unbegrenzten Langzeitgedächtnis (Long-Term Memory, LTM), das zahlreiche automatisierte Schemata enthält. Diese Schemata helfen Lernenden, die Einschränkungen des Arbeitsgedächtnisses zu überwinden, indem sie komplexe Wissensstrukturen verarbeiten. Die Nutzung von Schemata kann sowohl bewusst als auch automatisch erfolgen, wobei der Großteil des Lernens Zeit und bewusste Anstrengung erfordert, um von der kontrollierten zur automatisierten Verarbeitung überzugehen.
Zum Beispiel kann das menschliche Gehirn trotz der vielen Varianten, in denen der Buchstabe „A“ handschriftlich geschrieben wird, alle als dieselbe konzeptionelle Einheit erkennen. Ein Kind, das gerade erst lesen lernt, muss jedoch mehr Anstrengung aufbringen als ein erfahrener Leser. John Sweller und seine Kollegen untersuchen Faktoren, die die kognitive Belastung erhöhen, und entwickeln Lernmodelle, die den erforderlichen Aufwand zur Wissensaufnahme reduzieren.
Die drei Arten der kognitiven Belastung
Sweller, Van Merrienboer und Paas (2019) unterscheiden drei Arten der kognitiven Belastung: intrinsische, extrinsische und germane Load. Die Cognitive Load Theory empfiehlt nicht unbedingt, die Schwierigkeit einer Aufgabe zu reduzieren, sondern vielmehr, die Anstrengung der Lernenden entsprechend ihren Ressourcen (Wissen) auszubalancieren und an die Lernziele anzupassen. Da das Fachwissen von Mitarbeitenden je nach Bereich variiert, müssen Instruktionsmodelle flexibel sein.
Intrinsische Belastung
Diese beschreibt die Komplexität der Informationen, die der Lernende verstehen muss. Sie berücksichtigt den Grad der Interaktion zwischen den Elementen, die sowohl im Arbeitsgedächtnis als auch mit dem Vorwissen des Lernenden verarbeitet werden. Beispielsweise wird ein Experte mit gespeicherten Schemata im Langzeitgedächtnis komplexe Informationen leichter verarbeiten als ein Anfänger. Division hat beispielsweise eine höhere intrinsische Belastung als einfache zweistellige Addition.
Extrinsische Belastung
Diese Belastung hängt von der Qualität des Lernmaterials ab. Extrinsische kognitive Belastung bezeichnet alle Elemente, die für den Aufbau von Schemata nicht notwendig sind, aber trotzdem verarbeitet werden müssen, z. B. unnötig komplizierte Terminologie oder irrelevante Inhalte. Viele Lehrbücher enthalten beispielsweise unnötige typografische Unterschiede oder ablenkende Bilder.
Germane Belastung
Die germane Load ist notwendig für die effektive Informationsverarbeitung und bezieht sich auf die Ressourcen im Arbeitsgedächtnis, die zum Erwerb und zur Automatisierung von Schemata genutzt werden. Ein Mitarbeitender, der neues Wissen erlernt, das auf bereits gespeichertem Wissen aufbaut, erfährt eine höhere germane Load.
Fünf Prinzipien zur Reduzierung der kognitiven Belastung
Um die Cognitive Load Theory effektiv anzuwenden, haben Forscher fünf Prinzipien entwickelt, die sowohl für das Lernen als auch für die Optimierung der Nutzererfahrung gelten.
1. Kohärenzprinzip
Das Kohärenzprinzip beinhaltet das Entfernen unnötiger Informationen aus Lernressourcen, damit sich der Lernende oder Nutzer auf die wesentlichen Aspekte konzentrieren kann. Beispielsweise hilft die Reduzierung visueller Unordnung auf einer Website, die Aufmerksamkeit des Nutzers auf den Kerninhalt zu lenken.
2. Modalitätsprinzip
Dieses Prinzip empfiehlt den Einsatz von grafischen Hervorhebungen wie Kursivschrift, Pfeilen oder Fettdruck, um zentrale Informationen zu betonen. Dadurch kann sich der Lernende besser auf die Schlüsselpunkte fokussieren, was die kognitive Belastung reduziert.
3. Redundanzprinzip
Das Redundanzprinzip fördert eine gezielte Kombination aus Text, Narration und Bildern, um die extrinsische kognitive Belastung zu reduzieren. Dies ermöglicht es dem Lernenden, sich auf das Problem zu konzentrieren und effizienter Problemlösungsstrategien zu entwickeln.
4. Räumliche Kontiguität
Dieses Prinzip empfiehlt die Verknüpfung von Bildern mit relevanten Begriffen. Beispielsweise kann eine Interaktion durch eine beschriftete Illustration verständlicher gemacht werden.
5. Zeitliche-räumliche Kontiguität
Zur Unterstützung des Arbeitsgedächtnisses sollten Text und Bilder gleichzeitig präsentiert werden. In der UX-Design-Praxis bezeichnet der Begriff „Chunking“ das Aufteilen von Inhalten in kleine, verständliche Informationseinheiten, was die kognitive Belastung deutlich reduziert.
Das Verständnis der Prinzipien und Herausforderungen der Cognitive Load Theory ist entscheidend für die Verbesserung von Lernen, Gedächtnis und Ergonomie. Die Reduzierung der kognitiven Belastung spielt eine zentrale Rolle bei der Optimierung der Nutzererfahrung und steigert den Wert von Produkten oder Ressourcen.
