skip to main content

Cognitive load theory: Teaching strategies Teori beban kognitif: Strategi pengajaran

Long reads
Cognitive load theory: Teaching strategies

How do we apply our understanding of how people learn, think and solve problems to classroom instruction? This is the question that underpins cognitive load theory. John Sweller is an Emeritus Professor of Educational Psychology at the University of New South Wales and has spent decades researching this theory. In this article, following on from our introduction to cognitive load theory, Sweller describes some classroom teaching strategies that flow from cognitive load theory.

Cognitive load theory is an instructional theory based on human cognitive architecture (that is, the cognitive functions that allow us to learn) which looks at the characteristics of working memory and long-term memory, and how teacher instruction can best account for these factors.

Emeritus Professor John Sweller says there are a large number of instructional procedures (i.e. ‘effects’) that teachers can employ to lessen extraneous cognitive load.

He explains that a person experiencing extraneous cognitive load is a person who has an unnecessary load on their working memory, meaning they’re less likely to transfer all the information in their working memory to long-term memory.

Worked example effect, expertise reversal effect, and guidance fading effect

‘The worked example effect occurs when students provided problems to solve learn less than students presented identical problems with worked examples solutions to study,’ Sweller tells Teacher.

This is because if students are given guided instruction through worked examples, they’re much less likely to experience an unnecessary overload on their working memory.

Then, as students become more knowledgeable in an area from studying worked examples, having a student complete problem-solving tasks will become more effective for learning. This transition is known as the ‘expertise reversal effect’.

‘Based on these two effects, students should initially be given lots of explicit guidance to reduce their working memory load, which assists in transferring knowledge to long-term memory,’ Sweller explains.

In the classroom, there’s also the danger of presenting students with unnecessary or redundant information.

‘Once students are more knowledgeable, that [explicit] guidance is unnecessary and interferes with further development of expertise, and so should be faded out to be replaced by problem-solving.’

This method of transitioning from initially providing lots of guidance, to then moving towards problem-solving is known as the ‘guidance fading effect’.

Redundancy effect

The redundancy effect, Sweller says, occurs when students are presented information that isn’t necessary, which they must process in working memory. This will lead to an extraneous cognitive load.

‘The ubiquitous use of PowerPoint has contributed to the problem of redundancy,’ Sweller shares. ‘Instead of just using PowerPoint to present diagrams or main points, some instructors present large amounts of identical information in both spoken and written form.

‘The consequence is to overload working memory, since students need to simultaneously process and coordinate both written and spoken sources of information. Requiring students to unnecessarily coordinate these two sources of information results in the imposition of an extraneous cognitive load. More learning occurs if only the spoken or the written information is presented rather than both.’

Transient information effect

However, should a teacher choose to progress with only presenting spoken information, the ‘transient information effect’ might occur, as speech is transient. The same can be said about the use of animated visual information compared to static visuals.

‘If your students need to remember what was said earlier to understand what you are saying now, working memory may be overloaded, especially if the information is complex.’

To combat this, Sweller explains that spoken (or any auditory) information, should be presented in small chunks, or instead presented in written form. As well as this, having written information available for students to easily return to might assist in reducing their cognitive load.

‘While spoken information is transient, written information is permanent and being able to easily return to previous information before considering current information, reduces cognitive load,’ he explains.

Split-attention effect

So, what about when you’re presenting static visual information to students?

‘If a diagram is presented with words that merely redescribe the diagram, the words are likely to be redundant and so should be eliminated in line with the redundancy effect to reduce cognitive load,’ Sweller says.

However, he notes that a diagram does often need complementary text in order to make complete sense. So, in order to achieve the best presentation for both the text and diagram information to reduce the cognitive load as much as possible for students, the ‘split-attention effect’ should be taken into consideration.

This is when text that is critical for the diagram is physically integrated as much as possible within the diagram, as research has shown that this presentation facilitates learning more-so than split-source information (information coming from at least two clearly separated sources which, in this case, is visual and written).

For example, Sweller explains that the statement of ‘Angle XYZ = Angle ABC’ is pointless if it’s not accompanied by a diagram. However, if the statement and the diagram appear separately, a student would be required to mentally integrate them, which requires use of working memory.

Alternatively, physical integration (i.e. placing the text at appropriate locations on the diagram) eliminates a student’s split-attention between two sources of information, thereby reducing the cognitive load.

Modality effect

Sweller says another way to reduce cognitive load while presenting vital complementary information for a diagram is to present the text through audio, which is an example of the ‘modality effect’.

‘Dual-mode presentations under these circumstances allows the use of both visual and auditory working memory, thus expanding the working memory resources available and so facilitating learning.’

However, he notes that teachers should be conscious of not making the spoken information too long and/or complex in order to avoid the transient information effect.

‘All of these effects, plus many others, have been tested on multiple occasions in classrooms around the world. In each case, the evidence that learning is facilitated by reducing cognitive load is overwhelming,’ Sweller says.

Bagaimanakah cara kita menerapkan pemahaman tentang bagaimana orang belajar, berpikir, dan berusaha memecahkan masalah ke dalam pengajaran kita di ruang kelas? Pertanyaan tersebut adalah dasar dari teori beban kognitif. John Sweller, seorang Profesor Emeritus Psikologi Pendidikan dari University of New South Wales yang telah menjalani beberapa dekade hidupnya untuk melakukan riset atas teori ini. Dalam artikel ini, melanjutkan tulisan kami sebelumnya mengenai teori beban kognitif, Sweller mendeskripsikan beberapa strategi pengajaran di ruang kelas yang bermula dari teori beban kognitif.

Teori beban kognitif merupakan teori pengajaran yang berdasarkan pada struktur kognitif manusia (yang artinya, fungsi-fungsi kognitif yang membantu kita mempelajari sesuatu) yang berazas pada karakteristik memori kerja dan memori jangka panjang manusia. Sebagai pengajar, Anda hendaknya mempertimbangkan faktor-faktor ini dalam strategi pengajaran Anda di kelas.

Profesor Emeritus John Sweller berpendapat bahwa ada banyak sekali prosedur instruksional (disebut sebagai “efek”) yang dapat Anda gunakan untuk mengurangi beban kognitif tak berhubungan dalam diri siswa.

Beliau menjelaskan bahwa seseorang yang mengalami menderita kondisi extraneous cognitive load adalah orang yang menyimpan beban yang tidak perlu dalam memori kerja mereka, artinya lebih kecil kemungkinannya bagi orang-orang yang demikian untuk mentransfer semua informasi dari memori kerja ke memori jangka panjang mereka.

Bentuk-bentuk instruksi dukungan: Worked example effect, expertise reversal effect, dan guidance fading effect

“Pentingnya pemberian worked example effect pada siswa dapat dilihat dari fakta bagaimana di saat siswa Anda yang diminta menjawab soal tertentu tanpa mendapatkan contoh karya yang diharapkan sebelumnya, maka hasil yang dicapai oleh siswa tersebut tidak akan sebaik hasil dari siswa lain yang bekerja menjawab soal dengan sebelumnya melihat contoh,” Sweller memberitahu Teacher.

Sebab dengan diberikannya contoh kerja kepada siswa sebelum diharuskan untuk menjawab soal, akan lebih sedikit kemungkinan siswa berupaya menebak ekspektasi hasil karya tanpa referensi yang jelas yang akan sangat berpotensi membebani memori kerja mereka dengan kelebihan informasi yang tak perlu.

Alasan lain, di saat para siswa telah tahu lebih banyak mengenai suatu bidang dengan mempelajari contoh karya, mereka akan dapat menyelesaikan tugas-tugas problem-solving dengan lebih efektif. Proses ini disebut sebagai ‘expertise reversal effect’.

“Berdasarkan kedua efek tersebut, dari awal hendaknya Anda memberikan banyak bimbingan berupa petunjuk eksplisit untuk mengurangi beban pada memori kerja siswa, sehingga dengan demikian akan lebih mudah bagi mereka untuk mentransfer informasi ke dalam memori jangka panjang,” jelas Sweller.

Di ruang kelas, terdapat pula risiko di mana Anda mungkin saja memberikan terlalu banyak informasi yang kurang perlu kepada siswa Anda.

“Ketika para siswa telah lebih mahir, petunjuk-petunjuk eksplisit tersebut tidak lagi selalu diperlukan dan ada kemungkinan bahwa hal tersebut malah akan mengganggu perkembangan kemahiran siswa. Petunjuk semacam itu perlu dihapus perlahan-lahan dan mulai Anda gantikan dengan kegiatan problem-solving.

Metode transisi dari di mana awalnya Anda dituntut untuk menyediakan banyak bimbingan lalu kemudian beralih pada suatu proses problem-solving disebut sebagai ‘guidance fading effect’.

Efek redundansi (Redundancy effect)

Efek redundansi, menurut Sweller, terjadi ketika Anda memberikan informasi yang kurang perlu kepada siswa, yang bagaimanapun juga harus mereka proses di dalam memori kerja mereka. Hal ini adalah salah satu hal yang juga menyebabkan terjadinya beban kognitif asing.

“Penggunaan perangkat PowerPoint yang telah menjadi semacam standar cara ajar telah ikut andil dalam menyebabkan masalah redudansi,” kata Sweller. “Alih-alih hanya dengan menampilkan diagram-diagram atau slide berisi poin-poin pokok, pengajar sering kali membacakan informasi yang persis sama seperti yang dituliskan di slide, yang tentu dapat dibaca sendiri oleh siswa.

“Konsekuensinya adalah kelebihan beban pada memori kerja, sebab para siswa harus secara bersamaan mencerna dan mengkordinasi kedua informasi tertulis dan lisan tersebut. Jika Anda meminta para siswa untuk melakukan kedua hal tersebut secara bersamaan, yang mana sesungguhnya tak perlu, hasilnya adalah beban kognitif asing yang dapat merugikan. Siswa pada umumnya akan dapat memahami dengan lebih baik ketika mereka hanya perlu mempelajari informasi lisan saja atau tertulis saja, alih-alih keduanya sekaligus.”

Efek informasi sementara (Transient information effect)

Namun demikian, jika Anda sebagai pengajar memilih untuk hanya memberikan informasi secara lisan, ‘transient information effect’ juga dapat terjadi, karena bahasa lisan sifatnya sementara. Hal yang sama juga berlaku dalam pemberian informasi dalam bentuk animasi visual, dibandingkan dengan visual statis.

“Apabila siswa Anda perlu mengingat-ingat apa yang Anda telah katakan sebelumnya untuk dapat memahami apa yang sekarang sedang Anda katakan, mereka bisa mengalami kelebihan beban memori kerja, terutama jika informasi yang perlu dipahami sifatnya kompleks.”

Untuk mencegah hal tersebut, Sweller menjelaskan bahwa informasi lisan (atau apa pun yang sifatnya audio), harus Anda berikan sedikit demi sedikit, atau sekaligus saja dalam bentuk tertulis. Salah satunya sebab siswa akan lebih mudah mempelajari kembali informasi yang bentuknya tertulis, yang juga akan mengurangi beban kognitif mereka.

“Di saat informasi lisan sifatnya sementara, informasi tertulis sifatnya permanen. Akan berguna bagi siswa untuk mengurangi beban kognitif jika mereka dapat dengan mudah melihat kembali ke informasi yang telah diberikan sebelumnya yang sifatnya tertulis,” jelas Sweller.

Efek perhatian terbagi (Split-attention effect)

Bagaimana tentang informasi visual statis yang Anda bagikan kepada siswa Anda?

“Jika sebuah diagram dipresentasikan melalui kata-kata yang sekadar mendeskripsikan begitu saja diagram tersebut, ada kemungkinan kata-kata itu juga akan menjadi suatu redundansi dan dan perlu dieliminasi untuk mengurangi beban kognitif siswa,” kata Sweller.

Namun demikian, beliau memberi catatan, bahwa sebuah diagram terkadang memang memerlukan teks komplementer untuk dapat dipahami. Jadi, agar Anda satu hal yang perlu Anda pertimbangkan di saat membuat presentasi dengan menggabungkan informasi dalam bentuk teks dan diagram adalah suatu kondisi yang dinamakan ‘split-attention effect’.

Hal ini terjadi ketika teks yang sifatnya penting tidak diintegrasi dengan sebaik mungkin ke dalam diagram, dan riset menunjukkan bahwa bentuk presentasi semacam ini lebih dapat memfasilitasi proses pengajaran dibandingkan sumber informasi yang sifatnya terbagi (artinya, kesatuan informasi yang bersumber dari dua hal yang sifatnya berbeda, dalam topik ini, misalnya sumber visual dan tertulis).

Sebagai contoh, Sweller menjelaskan bahwa pernyataan “Sudut XYZ = Sudut ABC” sesungguhnya tidak berguna jika tidak didampingi oleh diagram. Maka, jika pernyataan dan diagram ditampilkan secara tidak bersamaan, maka para siswa Anda memerlukan kerja ekstra untuk menggabungkan keduanya dalam kepala mereka, yang mana memerlukan penggunaan memori kerja.

Oleh sebab itu, integrasi dengan meletakkan teks di lokasi-lokasi yang sesuai pada diagram akan mengurangi kemungkinan terbaginya perhatian siswa ke dalam dua sumber informasi berbeda, dan dengan demikian akan mengurangi beban kognitif.

Efek modalitas (Modality effect)

Sweller menerangkan bahwa Anda dapat mencoba cara lain untuk mengurangi beban kognitif dengan, misalnya dengan mempresentasikan teks dalam bentuk audio. Hal ini merupakan contoh ‘modality effect’.

“Presentasi dual-mode semacam ini akan memberi peluang berfungsinya baik memori kerja visual dan audio, dan dengan demikian memperluas sumber-sumber memori kerja dan pada akhirnya memfasilitasi proses belajar yang baik.”

Namun, Sweller juga memberi catatan bahwa Anda harus menghindari pembuatan informasi lisan yang terlalu panjang atau rumit, agar mencegah terjadinya efek informasi transient (sementara).

“Semua bentuk-bentuk prosedur instruksional (efek) di atas, dan masih banyak efek lainnya, telah diuji coba di ruang kelas di seluruh dunia dalam berbagai kesempatan. Dalam setiap kasus, terdapat bukti-bukti yang luar biasa dari pemfasilitasan proses belajar dengan cara mengurangi beban kognitif,” kata Sweller.

Consider one of the instructional procedures outlined by Professor John Sweller.

When was the last time you employed this procedure in the classroom? Was it utilised in the way that Sweller describes as most conducive to learning? What changes could you make for next time?

Pertimbangkanlah salah satu dari prosedur-prosedur instruksional yang digambarkan oleh Profesor John Sweller.

Kapan terakhir kalinya Anda menggunakan salah satu prosedur tersebut di ruang kelas? Apakah prosedur itu berfungsi sebagaimana yang telah Sweller deskripsikan sebagai salah satu cara paling kondusif untuk mendukung proses pembelajaran? Perubahan-perubahan seperti apa yang menurut Anda dapat dilakukan di ruang kelas?


Skip to the top of the content.