نظرية العبء المعرفي
مفهوم نظرية العبء المعرفي
وتشير نظرية العبء المعرفي إلى أن التعلم يتأثر ببعض العوامل خارج سيطرة الفرد عند مواجهة معلومات جديدة، وتركز هذه النظرية على حدود الذاكرة قصيرة المدى (العاملة)، وتؤكد التعليمات التي يمكن أن تلائم سعتها، إذ تؤكد على ثلاثة عوامل تساعد في التكيف مع حدود الذاكرة قصيرة المدى (العاملة)، وهذه العوامل هي: الاكتناز، والتلقائية، والمعالجة المزدوجة. والاكتناز هو عملية ضم عقلي لفقرات منفصلة في وحدات أكبر وذات معنى أكبر، وفي كل أمثلة الاكتناز يتطلب تذكر ما تم اكتنازه مساحة ذاكرة عاملة أقل مما تتطلبه الفقرات الفردية؛ لأن الفرد يتمكن من تذكر المعلومات المكتنزة كوحدة مفردة. والتلقائية هي استعمال العمليات العقلية التي يمكن تأديتها بقليل من الجهد الشعوري وقيادة السيارة تعد مثالا على قوة التلقائية وكفايتها؛ لأن قيادة السيارة ما إن تصبح تلقائية يمكن للفرد القيام بها ويتحدث ويصغي في الوقت ذاته. أما المعالجة المزدوجة فهي الطريقة التي يعمل بها جزءان سوية: مكوّن بسمعي ومكوّن بصري في الذاكرة قصيرة المدى (العاملة)، وهما يعملان بصورة مستقلة وبصورة تجميعية في الوقت الذي يكون كل واحد من الجزأين محدودا في سعته، أي إن المعالج البصري يتمم المعالج السمعي والعكس بالعكس (الخيري، 2012، ص165).
والأمر المهم في نظرية العبء المعرفي هو كيفية تخليص المتعلمين من محدودية سعة الذاكرة قصيرة المدى (العاملة) التي تعيق التعلم، فمرة تبحث عن استراتيجيات لتقليل العبء المعرفي، ومرة أخرى تبحث في المادة التعليمية نفسها لتحقيق الهدف نفسه، من هنا استعملت هذه النظرية مصطلحات نظرية معالجة المعلومات، خاصة فيما يتعلق بالذاكرة وأنواعها الثلاثة الحسية، وقصيرة المدى (العاملة)، وطويلة المدى (أبو رياش، 2007، ص191، 192).
ويرى سويلر (Sweller) أنَّ نظرية العبء المعرفي تهتم بتقنيات تساعد على تقليص عبء الذاكرة قصيرة المدى (العاملة) بهدف تسهيل التغيرات في الذاكرة طويلة المدى المرتبطة باكتساب المخططات، ولهذه دلالات كثيرة في تصميم مواد التعليم، وقد طُبقت في مجالات مختلفة مثل تعلّم القراءة، ويتميز تطبيق هذه النظرية في المجالات العلمية والمواد عالية الصعوبة (Sweler، 1999، p 168).
وأكدت نظرية العبء المعرفي على أن سعة الذاكرة العاملة المحدودة تعد عقبة في حدوث التعلم، ومن الواجب معالجة هذه العقبة بوساطة تغيير تصاميم التعلم والتعليم التقليدية؛ لذلك قدمت نظرية العبء المعرفي مبادئ لتصميم التعلم والتعليم مستندة على المعرفة بالهندسة المعرفية (Elliott & Others، 2009، P2) .
مبادئ نظرية العبء المعرفي:
نصَّت نظرية العبء المعرفي على مجموعة من المبادئ في العملية التعليمية وهي( أبو رياش، 2007، ص195، 196):
الذاكرة العاملة سعتها محدودة جدا، مما يسبب فقد كثير من المعلومات التي يتم تعلمها إذا لم يتم إجراء المعالجات العقلية المناسبة.
تتطلب عملية التعلم ذاكرة عاملة نشطة، تعمل على فهم ومعالجة المادة التعليمية وترميزها وتخزينها في الذاكرة طويلة المدى.
إذا تم تجاوز سعة الذاكرة العاملة، فان التعلم يصبح غير فعال.
الذاكرة طويلة المدى سعتها غير محددة ,وهذا يمكننا من زيادة المخزون المعرفي فيها ضمن استراتيجيات معينة ، مما يساعد في معالجة المعلومات في الذاكرة العاملة.
مستويات العبء المعرفي العالية قد تنتج من محتوى المواد التعليمية المقدمة للطلبة أو من طرائق عرضها.
استخدام تمثيل واحد للمعرفة: النص أو الصورة يؤدي إلى تخفيف العبء المعرفي عن الذاكرة .
إعادة تصميم المواد التعليمية بحيث يتم البحث عن طرائق تعليمية مناسبة تخفض مستوى العبء المعرفي المرتفع مما يزيد من فاعلية التعلم.
لا يؤدي حل المشكلات بواسطة الطرق التقليدية إلى تعلم فعال.
ترتيب المادة التعليمية حتى تقلل الحاجة للانتباه والربط بين المصادر المتنوعة للمعلومات مما يؤدي إلى تخفيف العبء المعرفي من الذاكرة العاملة.
افتراضات نظرية العبء المعرفي
بُنيت نظرية العبء المعرفي كغيرها من النظريات على مجموعة من الافتراضات التي تختص بطبيعة حدوث عملية التعلم، وخاصة فيما يتعلق بقنوات معالجة المعلومات السمعية والبصرية، والمعالجة النشطة لهذه المعلومات من قِبَل الطلبة، والسعة المحدودة للذاكرة العاملة، وطبيعة عملية الفهم، والآليات الرئيسة لعملية التعلم، وهذه الافتراضات هي (الفيل، 2015، ص107):
المتعلم في عملية التعلم إيجابي نشط.
توجد قناتان لمعالجة المعلومات: إحداهما سمعية تختص بمعالجة المعلومات السمعية، والأخرى بصرية تختص بمعالجة المعلومات البصرية.
وجود ذاكرة عاملة محدودة السعة والزمن، وذاكرة طويلة المدى ذات سعة كبيرة، وتختفي حدود الذاكرة العاملة عندما تتعامل مع معلومات قادمة من الذاكرة طويلة المدى.
المخطط المعرفي يساعد على خفض العبء المعرفي؛ لأن الذاكرة العاملة تتعامل معه كعنصر واحد.
يزداد العبء المعرفي (وثيق الصلة) إذا كان العبء المعرفي (الجوهري) منخفضا حتى وإن كان العبء المعرفي (الدخيل) مرتفعا.
إن لم يتغير شيء في الذاكرة طويلة الأجل فإن عمليتي الفهم والتعلم لن تحدثا.
أنواع العبء المعرفي
يمكن تحديد أنواع العبء المعرفيّ وعدها مصادر للجهد الذهنيّ الذي يبذله المتعلم في العملية التعليميّة وقد مرت هذه الأنواع بمراحل تطور نظرية العبء المعرفيّ وهذه الانواع هي :
1ـــ النوع الأول : العبء المعرفيّ الداخليّ:
ويسمى هذا النوع (العبء المعرفيّ الجوهريّ) ويتحدد من مدى تعقيد المهام التعليميّة أي كمية العناصر التفاعلية التي يجب معاملتها في آن واحد( قطامي، 2013، ص 558)، وهذا النوع يساعد مصممي التعليم على بناء المعلومات بنحوٍ مناسب، لأنَّ ذلك سيُخفض من العبء المعرفيّ الداخليّ، ويساعد على ضرورة استبعاد أي أنشطة عقلية غير موجهة لبناء، واكتساب البنيات المعرفيّة، وينشأ من الطبيعة التي تفرضها المعلومات المقدمة، فبعض المواد تكون صعبة التعلّم لأنَّها تتطلب معالجة العديد من العناصر المتداخلة في آن واحد(الفيل، 2015، ص86). ويبرز هذا النوع من العبء المعرفيّ من الصعوبة في بعض المحتوى المطلوب تعلّمه، ويظهر ذلك واضحاً في مادة قواعد اللغة العربية، إذ إنَّ تعلم قواعد اللغة العربية وتصحيح الجمل ينطوي على تفاعل أكثر من تعلّم المفردات نفسها، وهذا النوع يصعب السيطرة عليه وتعديله لاعتماده على الابنية التي تتطلب قدرة أكبر من الجهد( قطامي، 2013، ص567)، وتؤثر المعرفة السابقة في العبء المعرفيّ الجوهريّ فقد يكون عند المتعلم المبتدئ عدد كبير من العناصر المتفاعلة وقد يكون عند المتعلم الخبير عنصر واحد هو العنصر الذي يتمكن من تضمين هذه العناصر في مخطط واحد (الفيل، 2015، ص 87) .
2ـــ النوع الثاني : العبء المعرفيّ الخارجيّ :
ويسمى هذا النوع(العبء المعرفيّ الدخيل) ويعزى هذا النوع من العبء المعرفيّ إلى طرائق التدريس المستعملة في عرض المعلومات على المتعلمين، كالرسوم والجداول والخرائط المفاهيمية، وهذا النوع من العبء يمكن تعديله باستبدال هذه الطرائق، وليس هناك مشكلة في التعلّم إذا كان العبء المعرفيّ الداخلي منخفضاً(محتوى سهل) والفرد المتعلم يمتلك معرفة حول ذلك الموضوع، فالمتعلم في مثل هذه الحالة يتعلم بأية وسائط تعليميّة، وعندها يكون التعلّم ناجحاً، وعلى العكس إذا كان العبء المعرفي الداخلي عالياً (محتوى صعب) وطرائق التعلّم المستعملة في عرض المعلومات عالية العبء (غير مناسبة)، فان مجموع العبء المعرفي يتفوق على إمكانيات الذاكرة العاملة وعندئذٍ يفشل التعلّم (ابو رياش، 2007 ، ص194ــــ 195)، ولعل هذا النوع من العبء المعرفيّ يحدث نتيجة الاستراتيجية التعليمية الفرعية والعمليات المرتبطة بها التي لا تسهم في عملية التعلّم كالتعامل مع الانتباه المشتت والحشو ( قطامي، 2013، ص 558).
3ــــ النوع الثالث : العبء المعرفيّ وثيق الصلة :
يختلف العبء وثيق الصلة عن النوعين السابقين في علاقته الإيجابية بالتعلّم، لأنَّه ينشأ نتيجة تكريس المصادر المعرفيّة في اكتساب وتكوين البنيات المعرفيّة، وقد نشأت فكرته من الحاجة لتحديد تأثيرات العبء المعرفيّ على اكتساب، وبناء المخططات المعرفيّة، والأنشطة التلقائيّة التي تكون مفيدة للتعلّم مثلما اقترحت نظرية العبء المعرفيّ(الفيل، 2015، ص89). ويحدث هذا النوع بسبب الاستراتيجية التعليميّة الصحيحة والعمليات المرتبطة بها التي تؤثر مباشرة في عملية التعلّم كالحث والإسهاب، ففي حالة الظروف التعليميّة المعقدة تعمل الطرائق الفعّالة في تقليل العبء المعرفيّ مثل الترتيب من البسيط إلى المعقد وإسناد الأداء، ويمكن تخفيف العبء المعرفيّ في حالة الترتيب من البسيط إلى المعقد من توسيع عدد العناصر المتفاعلة في هذه المهنة بنحوٍ تدريجيّ، ففي المراحل المبكرة من عملية التعلّم يحدد العبء الداخليّ من قلة تفاعلية العناصر فضلاً عن قلة خبرة المتعلمين بينما في المراحل المتقدمة من عملية التعلّم فإن العبء الداخليّ يكون في مستوى قريب ولكن يُحدد من طريق تفاعلية العناصر المرتفعة فضلاً عن ارتفاع مستوى خبرة المتعلمين، فتكون عند المتعلمين ذوي معدلات الخبرة المرتفعة أنواع معرفيّة تمكنهم من معالجة مجموعة من العناصر المتشابكة على أنَّها عنصر واحد، بناءً على ذلك، كلما زادت خبرة المتعلمين كلما اصبحوا أكثر تحملاً للمستويات العليا من تفاعلية العناصر، ويساعد اسناد الأداء في منع العبء المعرفيّ الخارجيّ المرتفع وربّما العبء الزائد من طريق تقليل الدعم والارشاد إذ يكتسب المتعلمون مزيد من الخبرة، ويُعدُّ العائق الذي يقف أمام هذه الطريقة في تقليل العبء المعرفيّ على المتعلمين في ظروف التعلّم المركب عائقاً ذا شقين :
الاول : إنَّهُ يولد سلسلة من المهام التعليمية التي تتطابق مع هدف المجموعة بالكامل ولا يترك مساحة لتبني مهام تعليميّة تلبي احتياجات المتعلمين الفرديّة .
الثاني : إنَّ استعمال سلسلة المهام التعليميّة المحددة سابقاً لا يترك أمام التوجيه الذاتيّ للتعليم إلا فرصة ضئيلة، ولهذا فإنَّ قلة مرونة البرنامج التعليميّ تجعل من الصعب على المتعلمين أنَّ :
1ــــ يتحملوا مسؤولية أداء المهام التعليميّة كاملة .
2ــــ يحددوا نقاط الضعف والقوة في الأداء .
3ــــ يختاروا مهام تعليميّة تقدم أفضل الفرص لعلاج نقاط الضعف والقوة من أجل تحسين الأداء.
وينشأ هذا العبء نتيجة انهماك المتعلم في فهم المادة التعليميّة، وإحداث الترابطات بين عناصرها، وما يوجد عنده من معرفة سابقة كائنة في بنيته المعرفيّة (الفيل، 2015، ص91) .
استراتيجيات التعلم والتعليم المستندة إلى نظرية العبء المعرفي :
إستراتيجية السكيما: تبين إستراتجية السكيما أن امتلاك المتعلم معرفة واسعة في موضوع معين، تمكنه من تعلم الموضوع بشكل فعال، إذ إن البنى المعرفية عبارة عن اندماج عناصر عدة من المعلومات سوية في أنموذج جديد من المعلومات في الذاكرة طويلة الأمد .
وقد اقترح سويلر Sweller ) ) أن تكون بنية المادة التعليمية على شكل سلسلة من العناصر تشكل كل مجموعة أو عدد معين من العناصر وحدة واحدة من المعلومات، وإن تتدرج هذه السلسلة في مستوى صعوبة عناصرها. فتبدأ بالعناصر غير المتفاعلة أو ذات التفاعل المنخفض وتنتهي بالعناصر ذات التفاعل العالي (الصعبة) بحسب درجة تفاعل عناصر كل وحدة ( Pass & Sweller ، 2003 ، p 63 )؛ لأن ذاكرة المتعلم تحتاج إلى القليل من العناصر المعرفية حتى تستطيع أن تلم بالموضوع، مما يترك سعة عقلية في الذاكرة العاملة لعملية التعلم. وهذا يسمح لها بمعالجة عدد أكبر من العناصر المعرفية بقليل من الجهد والانتباه وبشكل آلي.
إستراتيجية الهدف الحر: إن التحدي الأكبر لمصممي التعليم هو جعل هدف التعليم تمكين المتعلم من انجاز مقدار وافر من المعالجة المعرفية الجوهرية، لكن مصادر المعرفة لنظام معالجة المعلومات للمتعلم محدودة للغاية. لذا يجب تصميم التعليم متعدد الوسائط بطرائق تقلل العبء المعرفي على الذاكرة العاملة ( Kirschner & clark ، 2006 ، p 229 )، وذلك عن طريق تحديد الهدف بحيث يجعل المتعلم يستقبل المعطيات ويسهم في تحديد الهدف Kirschner ، 2002 ، p 27 ) ) فإن الطالب سيركز على المعلومة المقدمة له، ويستعملها عند اللزوم ليحقق الهدف المطلوب بسهولة كما يصل إليه الخبراء مع تجنيب الذاكرة العاملة المستويات العالية من العبء المعرفي ( أبو الرياش، 2007، ص198).
إستراتيجية المثال المحلول وإكمال المسألة: أكدت نظرية العبء المعرفي أن سعة الذاكرة العاملة المحدودة تعد عقبة في حدوث التعلم ومن الواجب معالجة هذه العقبة بوساطة تغيير تصاميم التعلم والتعليم التقليدية التي كانت تعتمد الخطوات التقليدية، وهذه الخطوات هي:
تقديم الموضوع الجديد وشرحه ، ثم عرض المبادئ والقواعد المتعلقة بالموضوع .
توضيح الموضوع باستعمال القليل من الأمثلة المحلولة التي تشرح كيف تطبق مبادئ وقواعد الموضوع .
وهو نمط تقليدي لحل المشكلات يستقبل المعطيات والهدف لينتج قائمة ذات كمية محدودة من الخطوات التي تقود إلى حل المشكلة، وهذا يسبب عبء معرفي على ذاكرة الطالب مما يعوق التعلم ، ولمواجهة هذه المشكلة جاءت إستراتيجية المثال المحلول وإكمال الحل ( أبو رياش، 2007، ص200 ) .
إستراتيجية تركيز الانتباه:
جاءت هذه الاستراتيجية للتخلص من مسببات تشتت الانتباه والتي تنتج من العناصر النصيّة والصوريّة للمادة التعليميّة نفسها، ويحدث التشتت عندما يحتاج المتعلم للاهتمام والتفكير بأكثر من مصدر من المعلومات في نشاطٍ واحد، وتفصيلات هذه الاستراتيجية هي :
1ــــ التركيز عند القراءة : أيّ على المتعلم أن يبعد المشتتات عن ذهنهِ، لأنَّ التعلّم الجيد يمكن أن يكون بأعلى صوره حينما تتوافر الاجواء الهادئة الملائمة .
2ــــ التسميع الذاتيّ : عندما يسمع المتعلم نفسه ما قراءه فأن ذلك يزيد من تثبيت المعلومة في ذهنه.
3ــــ النشاط الذاتيّ: إنَّ النشاط الذي يفعله المتعلم بنفسه يكون أكثر تأثيراً في تثبيت المعلومة وبقائها مدة أطول في الذهن.
4ــــ الطريقة الكلية : وهي أن يدرس المتعلم الموضوع بنحوٍ شامل وكليّ، أيّ ربط اجزاء الموضوع ببعضها، وكأنها وحدة متكاملة.
5ـــــ التكرار الموزع: وهو تكرار المعلومة الموزعة على الاجزاء الفرعية للموضوع، وذلك من طريق الترابط بينها .
6ــــ تنظيم المادة العلميّة: المادة العلميّة التي تمتاز بالتنظيم الجيد، تكون أقرب إلى الذهن من المعلومة غير المنظمة .
وقد ثبت أنَّ المتعلم باستطاعته تركيز انتباهه عندما يكون الموضوع المنتبه عليه ذا أهمية، مهما كانت المشتتات الاخرى مزعجة ( زاير، وآخرون، 2014، ص321 ) .
إستراتيجية الإيجاز:إذا كان التعلّم النصيّ أو الصوريّ كلاهما مفهوم، يجب استعمال أحدهما للتعلّم إما النصيّ أو الصوريّ، لأنَّ الثاني يكون زيادة لا حاجة لها، ويجب ابعاده عن المادة التعليميّة، وذلك لتخفيف العبء المعرفيّ، فالنصوص ذات المصدر الواحد للمعلومات تحقق مستويات عالية من التعلّم المترابط، إن المتعلمين الذين تعرض عليهم صور أو نصوص في نحوٍ تعلّميّ المحتوى نفسه يتعلمون أفضل من المتعلمين الذين يُعرض عليهم النص والصورة معاً(ابو رياش، 2007، ص200)، وتؤكد استراتيجية الإيجاز على عدم تكرار عرض المعلومات بنحوين مختلفين عندما يكون محتوى كلاهما واضح وقابل للفهم بمعزل عن الآخر، ومن المُمكن التخلي عن احدهما أثناء التعلّم لأنَّ تكرار عرض المعلومات تتطلب سعة أكبر للقيام بالمعالجة المطلوبة لكليهما ممّا يفرض عبئاً معرفيّاً دخيلاً على الذاكرة العاملة يمنع حدوث التعلّم (التكريتي، وجنار، 2013، ص10).
الإستراتيجية الشكلية :
تعمل استراتيجيات نظرية العبء المعرفيّ جميعها على تقليل العبء المعرفيّ بسبب محدودية الذاكرة العاملة بينما ترى استراتيجية الشكلية أنّه يمكن توسيع حدود الذاكرة العاملة تحت بعض الظروف، من طريق خفض العبء المعرفيّ الخارجيّ، وذلك اثناء تصميم المادة التعليميّة بحيث يُعرض جزء منها بصرياً ومعلومات أُخرى تُعرض سمعياً، ممّـا يعزز من عملية التعلّم، أنَّ اجزاء من الذاكرة العاملة تكون حساسة للتوجه إلى الأشياء المرئيّة مثل الرسومات البيانيّة أو المخططات، وبعضها مخصص للمعلومات الشفويّة مثل الكلام (ابو رياش ، 2007 ، ص 201).
مفهوم التعليم في ضوء نظرية العبء المعرفي
التعلّم في نظرية العبء المعرفيّ هو عملية تخزين المعرفة والمهارات في الذاكرة طويلة الأمد بطريقة تمكن المتعلّمين من استرجاعها وتطبيقها وقت الحاجة إليها، وتتصف الذاكرة طويلة الأمد بأنّها غير محدودة السعة، تترتب فيها المعلومات على نحو شبكة هرميّة يعود إليها المتعلمون على أنها (سكيما) وهي الخلفيّة المعرفيّة عند المتعلمين، ويعتقد اصحاب النظرية أنَّهم قادرون على مواجهة التعليم التقليديّ، وذلك أنَّ تقديم محتوى بسيط يتضمن القليل من تفاعل العناصر المعرفيّة يجعل المتعلم قادراً على استيعاب النص، وكذلك الابتعاد عن تضمين المحتوى مستويات عالية من التفاعل لأنَّ ذلك يؤدي إلى تعلّم غير فعّال، بسبب زيادة العبء المعرفي على الذاكرة، والابتعاد قدر الإمكان عن الزيادة المعرفيّة في المعلومات التي من شأنها أن تقلل من عملية التعلّم (ابو رياش، 2007، ص 201).
أهمية نظرية العبء المعرفي في التعليم
إنَّ نظرية العبء المعرفي ضرورية ومناسبة في التعليم؛ لجعله أكثر سهولة وأكثر قابلية للتخزين، ويمكن بيان أهمية نظرية العبء المعرفي بالآتي (قطامي، 2013، ص594):
تساعد على دفع القائمين على عملية التعليم إلى تبني فرضية تسهيل التعليم من طريق تبني استراتيجيات العبء المعرفي.
تدريب المعلمين على ممارسة رسم المخططات المعرفية، واستعمالها في مواقف التعليم الصفية.
تدريب المعلمين على استراتيجيات ربط المعارف، وأجزاء المعرفة بعلاقات تجعلهم ينقلون هذه الخبرات إلى الطلبة وتسهيل تعلمهم.
جعل التعلم أقل تجريدا، وأكثر قابلية للإدراك الحسي.
جعل الخبرات الموظفة وفق استراتيجيات تقليل العبء المعرفي قابلة للفهم، والتطبيق، لدى المتعلمين.
