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Il carico cognitivo nei processi mentali di Fabrizio M. Pellegrini

"Il termine carico di lavoro cognitivo si riferisce ad un insieme composito di stati mentali che mediano la prestazione umana in compiti percettivi, cognitivi e motori" (V.Caggiano – Scienze della Formazione – UNIROMA3 - 2002).

Ritengo opportuno, per sgombrare il campo da eventuali equivoci preliminari, rammentare che il “ragionare” che vi propongo riguarda la circostanza ormai sostanziata ed accreditata che, assieme al carico fisico ed al carico motorio, sul versante psicologico occorre riconoscere nelle prestazioni umane e quindi anche in quella sportiva ed in maniera differente nelle diverse fasce d’eà, l’esistenza a livello di processi mentali del carico cognitivo.

Ciò allo scopo di spiegare come qualsiasi apprendimento, e quelli sportivi non fanno eccezione, avviene in modo più efficace se le condizioni di presentazione delle informazioni (metodologia e didattica) sono allineate e il più possibile congruenti con le “architetture cognitive umane”.

Come metafora potremmo assumere quella di un software che per girare al meglio della sua efficacia sia compatibile con l’architettura del mio computer e del suo sistema operativo. Ma anche e soprattutto viceversa, se si tenga ben conto che il nostro ragionare è rigorosamente sostenuto da quattro linee guida di valore pedagogico assoluto.

La prima consiste nella chiara scelta espressa, di coniugare e valorizzare nella loro complementarietà due dimensioni, quella funzionale e quella cognitiva dei nostri allievi, non senza enfatizzare che nella fascia d’età di nostro interesse precipuo la dimensione delle emozioni e della relazione sottendono, accompagnano e valorizzano sia gli apprendimenti che le competenze in cui si rilevano, si riconoscono e si evidenziano il cognitivo, il funzionale, l’emotivo, il relazionale.

La seconda si riferisce ai saperi connessi alla teoria e metodologia dell’insegnamento che sono, questa volta certamente tributari della dimensione psicologica degli apprendimenti e delle teorie neo-cognitiviste in quanto “…tributarie di un indirizzo psicologico che si occupa dei processi cognitivi mediante i quali la persona acquisisce informazioni dall'ambiente, le elabora ed esercita su di esse un controllo e che si caratterizza per il superamento della distinzione tra processi percettivi e intellettivi e colloca al centro i processi mentali”. 

La terza è relativa al fatto che proprio il “superamento della distinzione tra processi percettivi (funzioni del s.n.c.) e intellettivi (processi della mente)” costituisce la controprova della giustezza “epistemologica” del mettere insieme “pedagogicamente” la dimensione funzionalista dei sistemi e degli apparati e quella cognitiva e dei suoi processi mediante i quali un organismo acquisisce informazioni sull'ambiente e le elabora a livello di conoscenze in funzione del proprio comportamento (percezione, immaginazione, simbolizzazione, formazione di concetti, soluzione di problemi, eccetera).

La quarta ed ultima riguarda la circostanza secondo cui “… tali processi sono studiati dalle neuroscienze insieme ad altre discipline che, in una prospettiva interdisciplinare, ne affrontano diversi aspetti, dalla percezione all'apprendimento, dal ragionamento alle strategie inferenziali, all'elaborazione dell'informazione.”

Ed appartiene proprio al modello neo-cognitivo assunto come riferimento, la necessità di considerare come dato di fatto che, durante le attività formative connesse alla pratica motoria e sportiva, le caratteristiche del carico di attività cui i nostri allievi sono sottoposti, oltre che tributarie della dimensione fisica e di quella motoria, lo sono anche ed in maniera significativa di quella cognitiva soprattutto per ciò che attiene a dimensione “apprenditiva” delle suddette attività, cioè ai complessi processi mentali che contraddistinguono gli apprendimenti.

Esiste in proposito un insieme di studi dedicati a quest’ambito scientifico della ricerca ed in questa breve trattazione faremo riferimento a quelli iniziati negli anni ‘90 e condotti negli anni a seguire da   

Paul Chandler e da John Sweller (Faculty of Education - University of New South Wales – Australia)  e raccolti in “The cognitive load theory and the format of instruction” edito nel 1991, citato in   “Scienze Cognitive n. 12” del 1998 sotto il titolo “Il carico cognitivo nel problem solving: effetti sull’apprendimento” a cura di Howard Solomon (Educational Management – Online Master Teacher – Chicago Illinois Univ. 2007).

Questa teoria nota come “CLT” (Cognitive Load Theory) sostiene, come già anticipato, che l'apprendimento avviene meglio in condizioni che siano coerenti e congruenti con l’architettura cognitiva dell’uomo.

La struttura dell’architettura cognitiva umana, anche se non è stata ancora del tutto definita con precisione, è visibile attraverso i risultati della ricerca sperimentale, secondo cui alcune funzioni cognitive hanno una base neurale diffusa, altre sono localizzate in specifiche aree cerebrali, per esempio:

Funzioni a base neurale diffusa:

Attenzione

Funzioni pre-esecutive

Memoria

Funzioni a base neuronale localizzata:

Linguaggio

Calcolo

Abilità prassiche

Con riferimento alle “diverse memorie di cui disponiamo” J. Sweller, riconoscendo la tesi secondo cui la memoria a breve termine (STM) può contenere e trattare contemporaneamente un limitato numero di elementi (informazioni/istruzioni), costruisce una teoria che identifica in determinati schemi, o combinazioni di schemi, le strutture cognitive che costituiscono le basi di conoscenza di un individuo che trovano luogo elettivo nella memoria a lungo termine  (LTM).

Il contenuto della memoria a lungo termine è costituito da "strutture sofisticate e complesse che ci permettono di percepire, pensare e risolvere i problemi".  Queste strutture, definite come schemi, sono ciò che ci permette di trattare elementi multipli e informazioni complesse nel corso dei processi di problem solving. Questi schemi vengono acquisiti nel corso dei processi di apprendimento, e possono avere altri schemi contenuti al loro interno (sistema complesso delle prassie).

In questo senso, la differenza tra uno sportivo esperto e un allievo principiante, ad esempio, è che un principiante non ha acquisito in memoria gli schemi d’azione di un esperto. L'apprendimento progressivo richiede un cambiamento nelle strutture schematiche della memoria a lungo termine e ciò è dimostrato dalle prestazioni che procedono da forme, imprecise, goffe, soggette a errori e lente, a forme via via sempre più precise, fluide, economiche e apparentemente senza sforzo.Le variazioni delle prestazioni si verificano perché un principiante acquista sempre maggiore familiarità con le situazioni d’apprendimento e con i carichi di sviluppo, e inoltre le caratteristiche cognitive associate con il compito motorio sono rese tali in modo che possano essere gestite in maniera più efficiente nella memoria di lavoro (WM).

Detta così ed a prima vista allora il sistema dovrebbe funzionare sempre e bene, se non fosse per la circostanza fondata che il sistema stesso presenta dei limiti propri connessi al funzionamento e all’architettura stessa della mente umana, e cioè:

  • Le informazioni possono essere conservare solo nella memoria a lungo termine (LTM). Ma prima di essere registrate (o recuperate) da questo tipo di memoria è necessario che queste vengano “processate” nella memoria di lavoro (WM).
  • La memoria di lavoro, però, è estremamente limitata sia nella capacità (quantità di informazioni elaborabili nell’unità di tempo) che nella durata di conservazione delle stesse.
  • Queste limitazioni possono, sotto alcune condizioni, impedire, ridurre  o rendere complesso l’apprendimento.

Dal punto di vista didattico, le informazioni contenute nelle istruzioni del compito motorio assegnato, devono essere prima trattate nella memoria di lavoro. Affinchè si verifichi l’apprendimento di nuovi schemi (conoscenze, abilità o competenze che siano) le istruzioni del compito da svolgere dovrebbero esse tali, per quantità, complessità e modalità di enunciazione, da consentire una riduzione del carico nella memoria di lavoro.

La “teoria del carico cognitivo” riguarda quindi la definizione di tecniche utili per ridurre il carico della memoria di lavoro e per facilitare perciò i cambiamenti e le acquisizioni nella memoria a lungo termine associata all'acquisizione di nuovi schemi d’azione o al miglioramento dei preesistenti.

Perciò e in buona sostanza il “carico cognitivo” altro non è che il carico di elaborazione cui sottoponiamo la nostra memoria di lavoro a seconda del compito o dell’informazione che viene presentata o rappresentata. Il suo impatto sull’allievo e quindi il suo ruolo nei processi d’apprendimento dipende inoltre dall’interazione tra le competenze sin qui possedute, la complessità del contenuto, e i metodi didattici usati nell’ambito della relazione educativa.

Ne consegue che è di tutta evidenza come “istruzioni complesse di compiti di per sè complessi” in fasce d’età inferiori (ad esempio nelle fasce infantili e fino ai 6-7 anni) costituiscono di fatto un “carico di lavoro cognitivo” incongruo rispetto alla “capacità di trattamento dati” (della memoria di lavoro) dei nostri piccoli allievi.

Per maggior chiarezza espositiva gli stessi  Chandler e Sweller  indicano che il “carico cognitivo” si connota secondo tre diverse caratteristiche rispetto al compito cui si riferisce:

Carico cognitivo estraneo al compito: “E’ caratterizzato da un’inadeguata enunciazione dell’istruzione (comunicazione didattica) che ignora i limiti della memoria di lavoro degli allievi più giovani o principianti (perché ridondante di dati e informazioni) e fallisce nel concentrare le risorse della memoria di lavoro sulla comprensione del compito e quindi sulla costruzione e l’automatizzazione di schemi d’azione” (Sweller, 2005, p. 26 op.cit.). Inoltre è spesso associato a processi che non sono direttamente necessari per l’apprendimento e che possono essere modificati dall’intervento didattico (ridondanza metodologico-didattica).

Carico cognitivo intrinseco al compito: E’ il carico cognitivo derivante dalla complessità propria dell’informazione che deve essere processata dalle nostre strutture mentali. Esso è determinato dalle relazioni e dai livelli di interazione degli elementi che la caratterizzano (ad esempio info di spazio, tempo, causa effetto, svantaggio, superiorità, eccetera). 

La comprensione e l’apprendimento di informazioni aventi fra loro un’elevata interazione, quali quelli citati, risultano difficili per una specifica e importante ragione: perché un’elevata interazione degli argomenti e dei contenuti impone un elevato carico cognitivo alla memoria di lavoro” (Sweller, 2005, p. 27 op.cit.). È determinato assai spesso dall’interazione fra la natura dei materiali da apprendere e il livello di competenze attuali dell’allievo.

Carico cognitivo pertinente al compito: “E’ il carico cognitivo efficace, adatto e congruente con le fasce d’età, con i livelli di sviluppo mentale, con i compiti da realizzare. E’ il carico cognitivo più adatto ed efficace per processare i dati nella memoria di lavoro e per conseguire apprendimenti risultanti dall’adattamento e dall’automatizzazione di schemi d’azione preesistenti  nella memoria a lungo termine”. È associato a processi che sono direttamente rilevanti per l’apprendimento (inteso come “costruzione di schemi mentali”e acquisizione di maggiori automatismi).

Allora lo scopo dell’istruzione nella formazione dovrebbe essere innanzi tutto quello di ridurre il carico cognitivo estraneo, in quanto diminuire il carico cognitivo estraneo libera la memoria di lavoro. (Sweller, 2005, p. 27).

Altro elemento rilevante è quello relativo alla migliore gestione del carico intrinseco in termini di “comunicazione didattica congruente” e di una migliore distribuzione dei tempi di apprendimento, in quanto sono risultate più efficaci procedure di apprendimento meglio cadenzate e distribuite che non quelle intensive e concentrate. In sintesi occorre:

Ridurre il carico cognitivo estraneo:

  • Evitando esempi poco pertinenti od occasioni di perdita del “focus”.
  • Riducendo il sovraccarico della componente visiva o di quella uditiva della memoria di lavoro.
  • Facilitando la ricerca delle informazioni necessarie per portare a termine un compito.

Ridurre il carico cognitivo intrinseco:

  • Semplificando il complesso delle istruzioni.
  • Proponendo il compito in maniera “obliqua”.
  • Facilitando il difficile verso il “così puoi farcela”.

Incrementare il carico cognitivo pertinente:

  • Incoraggiando la costruzione di nuove competenze e predisponendo situazioni efficaci.
  • Aumentando la variabilità dei problemi da risolvere.
  • Offrire occasioni per rivedere le azioni attraverso la reiterazione della prestazione.

Da ultimo vale la pena richiamare l’attenzione sul complesso di osservazioni critiche al costruttivismo sollevate dal nostro John Sweller assieme a P. Kirschner ed a R.Clark, tutti esperti e studiosi che partono da un modello cognitivista del funzionamento della mente che dà molta rilevanza al sovraccarico cognitivo e che in (An analysis of the failure of constructivist: ,discovery  problem based, experiential, and inquir based teaching. - Educational Psychologist, 41(2), 75–86) ne chiariscono ampiamente le ragioni.

Essi dimostrano, anche sulla base delle evidenze scientifiche, che i modelli che riducono la funzione istruttiva, cioè che guidano poco l’allievo, come quelli “inquiry based” funzionano peggio degli altri; e questo, se non vado errato è un problema di scarse o nulle competenze in materia di metodologia didattica; in altri termini essi sostengono che a medio lungo termine,  i modelli costruttivisti tendono a funzionare peggio di quelli neo-cognitivisti. E c’è di che meditare rispetto a recenti indirizzi intrapresi nell’ambito della formazione di tecnici e insegnanti.

Non conclusioni

Le voglio chiamare così soprattutto con riferimento alla complessità di quanto enunciato. Si tratta di una prospettiva affascinante che offre ampi spazi di riflessione e non sono nel nostro ambito.

A tale proposito e con riferimento alle personali pregresse ed ormai lontane nel tempo esperienze didattiche in altri ambiti, mi sono sempre chiesto se per imparare le tanto vituperate “tabelline”, si facesse meno fatica a “mandarle a memoria a pappagallo” come si diceva, ovvero più fatica a “costruirle con il multibase” … magari solo per capire perché 7 x 8 fa 56”.

In fondo se ci pensiamo un attimo è questione di valutare quale “carico cognitivo” comportava l’una o l’altra modalità, fermo restando che dovevamo comunque impararle. 

Alla prossima !

Infobiblio:

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