Efeitos da Modificação da Carga Cognitiva

Uma vez apresentadas as categorias de carga cognitiva e suas relações conjuntas e com a Memória de Trabalho, é importante atentar para fatores que contribuem para aumento ou redução de carga cognitiva. Além desses fatores, existem efeitos de instrução que podem contribuir para o aumento ou redução de carga cognitiva.

Quanto aos fatores, eles podem ser causais, ou seja, características ambientais da tarefa, como a estrutura ou temperatura do lugar, características inerentes ao sujeito, como sua capacidade cognitiva, e o meio em que ele interage, inclusive com a própria tarefa, como sua motivação para a realização da tarefa. Esses fatores causais são interdependentes.

Os fatores também podem ser de avaliação, que no caso deste trabalho possui um papel muito importante. Esses fatores de avaliação contêm carga mental, que é imposta pela dimensão da tarefa, e esforço mental, que está na dimensão do sujeito e remete sua capacidade de dedicar recursos cognitivos para a resolução da tarefa. Finalmente, o desempenho, ou performance, é uma manifestação da carga mental, do esforço mental e dos fatores causais discutidos nos últimos parágrafos.

A performance de um indivíduo em uma determinada tarefa (avaliação, por exemplo) depende da carga cognitiva da tarefa e do esforço mental investido pelo indivíduo. Portanto o desempenho é uma manifestação do conjunto formado pela carga mental, esforço mental e dos fatores causais. De um ponto de vista empírico, o desempenho pode ser mensurado em termos das realizações dos indivíduos, como número de itens corretos ou tempo de tarefa, por exemplo. A Figura 3 a seguir mostra em um esquema os fatores, causais e de avaliação, que determinam o nível de carga cognitiva.

Figura 3 - Fatores que determinam o nível de carga cognitiva.

Fonte: PAAS & Van MERRIENBOER, 1994

Como visto, muitos fatores impactam o nível de carga cognitiva. A partir de pesquisas, possíveis modificações da carga cognitiva foram identificadas, induzindo o desenvolvimento de técnicas para a melhoria dos métodos instrucionais (SWELLER, 2008). Algumas dessas técnicas incluem a percepção de distintos efeitos sobre a carga cognitiva: a falta de objetividade; a redundância; a conclusão do problema; a interatividade do elemento; o exemplo trabalhado e a atenção dividida (SWELLER, 2003). Este último mencionado possui um papel importante nesse trabalho e por esse motivo será o enfoque dessa seção.

Efeito sem objetivo (Goal-free Effect) - Fazer uma substituição de problemas convencionais por problemas sem metas, isso propicia ao indivíduo o alcance de um objetivo específico. Ocorre uma redução de carga cognitiva estranha causada por relacionar um estado de problema atual com um estado de objetivo, portanto a meta é tentar reduzir as diferenças entre esses dois estados.

Efeito de Exemplo Trabalhado (Worked Example Effect) - Ao substituir problemas convencionais por exemplos trabalhados, que devem ser cuidadosamente estudados previamente, ocorre redução de carga cognitiva estranha por solução de problemas de método fraco. Os indivíduos focalizam a atenção nos estados problemáticos e etapas úteis da solução.

Efeito de Conclusão do Problema (Completion Problem Effect) - Substituir os problemas convencionais por problemas de conclusão, apresentar uma solução parcial que deve ser completada pelos indivíduos. Reduz a carga cognitiva estranha, porque dar

parte da solução reduz o tamanho do problema; é preciso focar a atenção do aluno em etapas de solução úteis.

Efeito de Modalidade (Modality Effect) - Modalidade aqui está associada a canais de comunicação, nesse caso é útil substituir explicações escritas e outras fontes de informações visuais, como diagramas, por explicações por áudio e visuais (multimodais). Existe uma redução de carga cognitiva pelo fato da Memória de Trabalho processar melhor os canais visual e auditivo simultaneamente.

Efeito de Redundância (Redundancy Effect) - Substituir múltiplas fontes de informação que possuem sobreposição por apenas uma fonte de informação. Ocorre uma redução de carga cognitiva estranha pelo processo desnecessário de informações redundantes.

Efeito de Reversão da Experiência (Expertise Reversal Effect) - Materiais instrucionais que são benéficos aos novatos podem se tornar prejudiciais a especialistas uma vez que, para novatos, um conjunto de elementos que interagem reflete Carga Cognitiva Intrínseca porque eles são essenciais para a compreensão. Com o aumento da experiência, os mesmos elementos de interação refletem Carga Cognitiva Estranha porque eles não são mais necessários.

Efeito de Atenção Dividida (Split Attention Effect) - A atenção dividida foi definida por Clarke et al. (2005) como uma "fonte de carga cognitiva estranha causada pela separação de elementos de instrução relacionados que devem ser processados em conjunto para a compreensão" (p.351, tradução nossa9_{). Essa atenção dividida ocorre} quando os estudantes se veem obrigados a dividir a atenção entre duas ou mais fontes de informação simultânea que foram separadas, espacial ou temporalmente (SWELLER et al., 2011). Um diagrama qualquer e suas instruções fornecidas são um exemplo de atenção dividida, um outro exemplo seria de um item de múltipla escolha onde a informação necessária para acertar o problema esteja em um gráfico e em um texto. Como é de se esperar, para que o estudante compreenda as instruções do diagrama e das instruções ou acertar o problema que envolve o gráfico e o texto, ele deve integrar mentalmente essas informações (SWELLER et al., 2011).

9_{source of extraneous cognitive load caused by separation of related instructional elements that}

Ou seja, fontes individuais de informação não podem ser compreendidas isoladamente e devem ser integradas na Memória de Trabalho. É partido do pressuposto que cada fonte de informação deve ser essencial no aprendizado e compreensão do conteúdo particular a ser aprendido pelo aluno. No entanto, ao exigir que os estudantes integrem diversas fontes de informação deslocadas e separadas no espaço e no tempo, surge a carga cognitiva estranha. Portanto, para evitar que o aluno vivencie a atenção dividida, essas diferentes fontes de informação devem ser integradas fisicamente (SWELLER et al., 2011).

Existe um conjunto de requisitos comuns a todas as situações nos quais a atenção dividida emerge. A mais importante delas é que as múltiplas fontes de informação não conseguem ser identificáveis isoladamente. Por exemplo, se um diagrama fornece todas as informações necessárias para compreender determinado assunto, integrar qualquer texto adicional no diagrama não será benéfico, no caso de um item em uma avaliação, se em um parágrafo toda a informação relevante para a resolução do problema já é fornecida, proporcionar um ou mais parágrafos sem propósito para a aferição da compreensão do construto pode acarretar em uma taxa menor de acertos daquele item, poluindo o objetivo de avaliar um determinado construto. Sob essas situações, por exemplo, o texto deve ser eliminado.

Figura 4 - Exemplo de atenção dividida

ABC = 180° – BAC – BCA (A soma dos ângulos internos de um triângulo é 180° )

ABC = 180° – 60° – 40° = 80°

DBE = ABC (Ângulos OPV são congruentes) = 80° Fonte: Sweller, 2002, adaptado

Vamos analisar um exemplo de Sweller (2002) sobre a instrução de uma resolução de problema de geometria. Na figura 4, o problema em questão é encontrar o valor do ângulo DBE.

O triângulo da esquerda possui alguns de seus elementos geométricos na própria figura, como a marcação de ângulos nos vértices A e C, a resolução algébrica está logo em seguida. No triângulo da direita, com respeito à resolução, tem-se uma integração melhor da resposta com o problema geométrico, uma vez que é marcado o passo 1, com as contas para se encontrar o ângulo, e o passo 2 com a ênfase em ângulos opostos pelo vértice.

Particularmente em geometria, a integração de resolução da parte geométrica com algébrica, é muito complicada. É necessário observar a figura para se compreender os passos de marcação de ângulo, surge então a atenção dividida. No caso do triângulo da direita, na própria figura a álgebra se justifica apenas pelo contexto geométrico, desse modo qualquer elemento da expressão pode ser compreendido olhando na vizinhança do desenho.

Esse efeito de atenção dividida efetivamente ocorre quando se verifica que estudantes que estudaram com informações integradas tiveram uma performance maior que aqueles estudantes que se prepararam com materiais no formato de atenção dividida. Nesses estudos foram obtidos e categorizados alguns tipos de efeito de atenção dividida: exemplos trabalhados e atenção dividida, diagramas e explicações escritas, múltiplas fontes de texto, mais de duas fontes de informação, e atenção dividida ao aprender a usar um computador (SWELLER et al, 2011). Essa última pode ter sido contundente no desempenho das avaliações do PISA de 2012 em diante, uma vez que as avaliações passaram a ser aplicadas em computadores e as amostras dos alunos contemplavam estudantes de baixa renda com pouco ou nenhum acesso a tecnologia informática no Brasil, e provavelmente muitos países subdesenvolvidos.

Para o nosso trabalho, que envolve o design e aplicação de itens, o efeito da atenção dividida é muito importante, uma vez que nos proporciona a cautela em momentos de apresentar mais de uma informação relevante na resolução de algum problema, e a chave está em apresentar formas de suprimir a separação espacial ou temporal (SWELLER et al, 2011)

O estudo do efeito da atenção dividida indica também por que o efeito do exemplo trabalhado pode falhar, apenas apresentar exemplos trabalhados não é garantida de uma redução de carga cognitiva estranha (SWELLER; CHANDLER, 1991). É possível que ocorra uma propagação de carga cognitiva estranha em um exemplo trabalhado, por esse motivo a estrutura desses exemplos devem garantir que esse efeito adverso não ocorra.

É preciso salientar que o efeito de atenção dividida decorre diretamente da teoria da carga cognitiva, uma vez que, ao ser apresentado por um conteúdo, ocorre simultaneamente uma busca de referenciais e armazenamento de informações na Memória de Trabalho, desse modo surge uma carga cognitiva estranha pesada que deve ser reduzida (SWELLER et al., 2011).

Uma vez que o efeito da atenção dividida é prejudicial, diretrizes foram desenvolvidas por pesquisadores para evitar atenção dividida (CLARKE et al., 2005). A chave dos métodos instrucionais para reduzir a carga cognitiva estranha causada pelo efeito de atenção dividida não está somente em designers procurarem mecanismos para focar atenção, mas também evitar a atenção. Para focar a atenção, são utilizados métodos que direcionam recursos cognitivos para os conteúdos relevantes em materiais. Algumas das diretrizes estipuladas, e que foram utilizadas nesse trabalho são: usar sugestões e sinais para focar a atenção para conteúdo visual e textual importante, e integrar texto explicativo próximo de imagens relacionadas nas páginas.

Um exemplo prático e bem frequente de atenção dividida é a tomada de notas em uma palestra (CLARKE et al., 2005). A carga cognitiva necessária para a tomada de notas reduz a capacidade de processamento mental que poderia ser dedicada ao processamento do conteúdo de maneiras que levem à aprendizagem. Uma sugestão dos autores é que a carga cognitiva pode ser minimizada ao fornecer aos ouvintes resumos prévios de conteúdo, e utilizar o tempo de palestra efetivamente para atividades de aprendizado.