Die Cognitive Load Theory (CLT, auf Deutsch etwa: Theorie der kognitiven Belastung) wurde Ende der 1980er-Jahre vom australischen Bildungspsychologen John Sweller begründet. Sie geht davon aus, dass das Arbeitsgedächtnis nur wenige neue Informationen gleichzeitig verarbeiten kann. Gute Lernmaterialien vermeiden deshalb unnötige Belastung und lenken die verfügbare Kapazität auf das eigentliche Lernen: den Aufbau von Wissensschemata im Langzeitgedächtnis.
Das Wichtigste in Kürze
- Die Cognitive Load Theory (Theorie der kognitiven Belastung) wurde Ende der 1980er-Jahre von John Sweller begründet und erklärt, wie die begrenzte Kapazität des Arbeitsgedächtnisses das Lernen beeinflusst.
- Klassisch unterscheidet sie drei Arten kognitiver Belastung: die intrinsische Belastung durch die Komplexität des Stoffs, die extrinsische Belastung durch ungünstige Gestaltung und die germane (lernbezogene) Belastung für den Aufbau von Wissen.
- In der überarbeiteten Fassung von 2019 gelten nur noch die intrinsische und die extrinsische Belastung als Grundkategorien; die germane Belastung bezeichnet die Ressourcen, die in das eigentliche Lernen fließen.
- Für Schulungen heißt das: Inhalte in Etappen gliedern, Überflüssiges weglassen und Hilfen genau dort anbieten, wo sie gebraucht werden.
Die Cognitive Load Theory (auf Deutsch etwa: Theorie der kognitiven Belastung), eingeführt von John Sweller, untersucht die mentalen Prozesse beim Lernen und bietet Prinzipien zur Verbesserung der Instruktionsgestaltung. Die Theorie beschreibt, wie Informationen im Arbeitsgedächtnis verarbeitet 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 befasst sich mit der mentalen Anstrengung, die eine Person beim Ausführen einer Aufgabe aufwendet, der sogenannten kognitiven Belastung. Sie hängt von der Komplexität der Aufgabe ab, insbesondere von der Anzahl der zu verarbeitenden und zu verknüpfenden Elemente. Auch das Vorwissen der lernenden Person und die Art, wie eine Aufgabe präsentiert wird, 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 die 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), in dem neue Informationen bewusst verarbeitet werden, und einem praktisch unbegrenzten Langzeitgedächtnis (Long-Term Memory, LTM), das zahlreiche automatisierte Schemata enthält. Diese Schemata helfen Lernenden, die Einschränkungen des Arbeitsgedächtnisses zu überwinden, indem sie viele Informationselemente zu einer Einheit bündeln, die das Arbeitsgedächtnis als Ganzes verarbeiten kann. 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.
Wer hat die Cognitive Load Theory entwickelt?
Die Cognitive Load Theory geht auf den australischen Bildungspsychologen John Sweller zurück. In seinem grundlegenden Aufsatz von 1988 zeigte er, dass Anfänger beim herkömmlichen Problemlösen so viel Kapazität für die Suche nach dem Lösungsweg verbrauchen, dass für den Aufbau von Wissensschemata kaum etwas übrig bleibt (Sweller, 1988).
Gemeinsam mit Jeroen van Merriënboer und Fred Paas fasste Sweller die Theorie 1998 zusammen und unterschied dabei drei Arten der kognitiven Belastung. Rund zwanzig Jahre später legten die drei Autoren eine überarbeitete Fassung vor: Darin gelten nur noch die intrinsische und die extrinsische Belastung als grundlegende Kategorien. Die germane Belastung verstehen sie nun als den Teil der Arbeitsgedächtnis-Ressourcen, der in die Bewältigung der intrinsischen Belastung und damit in das eigentliche Lernen fließt (Sweller, van Merriënboer & Paas, 2019).
Aus der Forschung sind zahlreiche Effekte hervorgegangen, die heute im Instruktionsdesign genutzt werden, darunter:
- Lösungsbeispiel-Effekt (Worked Example Effect): Einsteiger lernen mit ausgearbeiteten Beispielen oft besser als mit eigenständigem Problemlösen.
- Split-Attention-Effekt: Müssen Lernende räumlich getrennte Texte und Grafiken gedanklich zusammenführen, steigt die Belastung.
- Expertise-Umkehr-Effekt (Expertise Reversal Effect): Hilfen, die Anfängern nützen, können Fortgeschrittene ausbremsen.
Die drei Arten der kognitiven Belastung
Sweller, van Merriënboer und Paas (1998) unterscheiden drei Arten der kognitiven Belastung: die intrinsische, die extrinsische und die lernbezogene (germane) Belastung. In ihrer Überarbeitung von 2019 behandeln sie die germane Belastung allerdings nicht mehr als eigenständige Belastungsart. 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 hängt von der sogenannten Elementinteraktivität ab, also davon, wie viele Informationselemente gleichzeitig im Arbeitsgedächtnis verarbeitet werden müssen, und vom Vorwissen der lernenden Person. Beispielsweise wird ein Experte mit gespeicherten Schemata im Langzeitgedächtnis komplexe Informationen leichter verarbeiten als ein Anfänger. So ist die intrinsische Belastung einer schriftlichen Division höher als die einer einfachen zweistelligen Addition.
Extrinsische Belastung
Diese Belastung hängt von der Gestaltung 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 lernbezogene (germane) Belastung ist für den Lernerfolg notwendig. Sie bezeichnet die Ressourcen im Arbeitsgedächtnis, die zum Erwerb und zur Automatisierung von Schemata genutzt werden. Gute Lernmaterialien halten die extrinsische Belastung gering, damit möglichst viel Kapazität für diese lernbezogene Verarbeitung frei bleibt.
Cognitive Load Theory in der Praxis: Was bedeutet sie für Schulungen?
Für die betriebliche Weiterbildung und die Einführung neuer Software lässt sich die Theorie in zwei Leitfragen übersetzen: Wie komplex ist der Stoff für diese Zielgruppe (intrinsische Belastung), und was an der Aufbereitung kostet unnötig Aufmerksamkeit (extrinsische Belastung)? Daraus ergeben sich einige Grundregeln:
- Inhalte in Etappen gliedern: Komplexe Abläufe, etwa eine Bestellung im ERP-System, werden zunächst in Teilschritten geübt und erst danach als Ganzes.
- Mit Lösungsbeispielen beginnen: Einsteiger profitieren von vorgeführten Arbeitsschritten; die Anleitung wird mit wachsender Erfahrung schrittweise reduziert.
- Informationen dort zeigen, wo sie gebraucht werden: Hinweise direkt am Eingabefeld entlasten mehr als ein separates Handbuch, das neben der Anwendung geöffnet werden muss.
- Auf Überflüssiges verzichten: Dekorative Grafiken, doppelte Erklärungen und unnötiger Fachjargon erhöhen die extrinsische Belastung.
- Vorwissen berücksichtigen: Erfahrene Anwender brauchen weniger Hilfen; zu viel Anleitung kann sie sogar bremsen.
Eine Digital Adoption Platform setzt mehrere dieser Grundregeln um, indem sie kontextbezogene Hilfen direkt in der Anwendung einblendet. Wie sich solche Überlegungen in ein vollständiges Schulungskonzept einfügen, zeigt das ADDIE-Modell.
Fünf Prinzipien zur Reduzierung der kognitiven Belastung
Aus der Cognitive Load Theory und der verwandten Theorie des multimedialen Lernens von Richard E. Mayer lassen sich Gestaltungsprinzipien ableiten, 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, Grafiken oder Animationen mit gesprochenem statt mit eingeblendetem Text zu erläutern. So verteilt sich die Verarbeitung auf den visuellen und den auditiven Kanal. Dadurch wird der visuelle Kanal des Arbeitsgedächtnisses entlastet.
3. Redundanzprinzip
Das Redundanzprinzip besagt, dass dieselbe Information nicht gleichzeitig in mehreren Formen angeboten werden sollte, etwa als gesprochener und als identischer eingeblendeter Text zu einer Grafik. Solche Dopplungen erhöhen die extrinsische kognitive Belastung. Wer auf Dopplungen verzichtet, lässt Lernenden mehr Kapazität für das Wesentliche.
4. Räumliche Kontiguität
Dieses Prinzip empfiehlt, zusammengehörige Texte und Bilder räumlich nah beieinander anzuordnen, statt Lernende zwischen Grafik und separater Legende hin- und herspringen zu lassen (Split-Attention-Effekt). Beispielsweise kann eine Interaktion durch eine beschriftete Illustration verständlicher gemacht werden.
5. Zeitliche Kontiguität
Zur Unterstützung des Arbeitsgedächtnisses sollten gesprochene Erläuterungen und die dazugehörigen Bilder oder Animationen gleichzeitig statt nacheinander präsentiert werden. Ergänzend dazu bezeichnet der Begriff „Chunking“ in der UX-Design-Praxis das Aufteilen von Inhalten in kleine, verständliche Informationseinheiten, was das Arbeitsgedächtnis entlastet.
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 erhöht so den Nutzen digitaler Produkte und Lernangebote.
Häufig gestellte Fragen
Was besagt die Cognitive Load Theory?
Die Cognitive Load Theory besagt, dass das Arbeitsgedächtnis nur wenige neue Informationselemente gleichzeitig verarbeiten kann. Lernen gelingt deshalb am besten, wenn Lernmaterialien unnötige Belastung vermeiden und die verfügbare Kapazität auf den Aufbau von Wissensschemata im Langzeitgedächtnis lenken. Die Theorie wurde Ende der 1980er-Jahre von John Sweller begründet und ist heute eine wichtige Grundlage des Instruktionsdesigns.
Was unterscheidet intrinsische, extrinsische und germane Belastung?
Die intrinsische Belastung ergibt sich aus der Komplexität des Lernstoffs im Verhältnis zum Vorwissen. Die extrinsische Belastung entsteht durch eine ungünstige Gestaltung, etwa überflüssige Grafiken oder verstreute Informationen, und sollte möglichst gering sein. Die germane (lernbezogene) Belastung bezeichnet die Kapazität, die tatsächlich in das Verstehen und Verankern des Stoffs fließt. Gute Lernmaterialien senken die extrinsische Belastung zugunsten des eigentlichen Lernens.
Was bedeutet Germane Load auf Deutsch?
Germane Load wird im Deutschen meist als lernbezogene oder lernrelevante kognitive Belastung bezeichnet. Gemeint ist der Teil der Kapazität des Arbeitsgedächtnisses, der in den Aufbau und die Automatisierung von Wissensschemata fließt. In der überarbeiteten Fassung der Cognitive Load Theory von 2019 gilt Germane Load nicht mehr als eigenständige Belastungsart, sondern als die Ressourcen, die Lernende der intrinsischen Belastung widmen.
Was ist kognitive Überlastung?
Von kognitiver Überlastung (Cognitive Overload) spricht man, wenn die Anforderungen einer Aufgabe die Kapazität des Arbeitsgedächtnisses übersteigen. Dann bleibt kaum Kapazität für das Verstehen, und die Lernenden machen mehr Fehler oder brechen ab. Bei Software-Schulungen entsteht Überlastung häufig, wenn zu viele Funktionen auf einmal vermittelt werden oder Erklärung und Anwendung räumlich getrennt sind.
Welche Kritik gibt es an der Cognitive Load Theory?
Kritisiert wird vor allem, dass sich die einzelnen Belastungsarten nur schwer getrennt messen lassen; viele Studien stützen sich auf Selbsteinschätzungen der Lernenden. Auch das Konzept der lernbezogenen Belastung (Germane Load) galt als unscharf, weshalb Sweller, van Merriënboer und Paas es 2019 neu gefasst haben. Unbestritten ist dagegen der Kern der Cognitive Load Theory: Ein begrenztes Arbeitsgedächtnis erfordert eine durchdachte Gestaltung von Lernmaterialien.
Quellen
- John Sweller, „Cognitive Load During Problem Solving: Effects on Learning“, Cognitive Science 12(2), S. 257–285, 1988
- John Sweller, Jeroen J. G. van Merriënboer & Fred Paas, „Cognitive Architecture and Instructional Design: 20 Years Later“, Educational Psychology Review 31, 2019
- Universität Augsburg, DigiLLab, „Online-Befragung mit den Inhalten CLT & CTML – Skript“, Kursarchiv SoSe 2022
