Este documento discute os princípios dos sistemas naturais de processamento de informação e como eles afetam a carga cognitiva humana. Resume que a arquitetura cognitiva humana tem limites na capacidade de processamento e que a instrução deve reduzir a carga cognitiva desnecessária para facilitar a aprendizagem.

1. Anderson Viana
Mestrando
Programa Interunidades em Ensino de Ciências
Universidade de São Paulo
Ambiente complexo, memória
limitada: as cargas cognitivas
para lidar com a informação

2. Leitura preparatória

3. O essencial

4. Recapitulando
• Arquitetura cognitiva humana
• Sistemas Naturais de Processamento de Informação
1. Princípio de Armazenamento de Informação
2. Princípio de Empréstimo e de Reorganização
3. Princípio da Geração Aleatória
Interagindo com o ambiente
4. Princípio de Mudança e suas limitações
5. Princípio de Organização e Interação com o
ambiente
Tipos de carga cognitiva
• Tipos de Carga
• Interatividade
• Aprendizagem , obstáculos e instrução
Apresentação

5. Arquitetura Cognitiva Humana
Conhecimento
Biológico
Primário
[genético]
Secundário
[cultural]
1. Reconhecer falas/rostos;
2. Andar;
3. Aprender a 1ª Língua.
1. Ler e escrever;
2. Conteúdos científicos;
3. Aprender a 1ª Língua.
Memória de Trabalho e Memória de Longo Prazo

6. 1. Armazenamento de Informações
2. Transmissão de Informações
3. Alterações por processos aleatórios
1. Mudança adaptativa
2. Abandono de alteração
Sistemas Naturais de Processamento de Informação
Sistemas sofisticados [evolução natural/cognição humana]
1. Geração de informação para lidar com uma variedade de
ambientes
2. Capacidade de lembrar informação
3. Informações armazenadas governam as atividades dos
sistemas complexos
4. Disseminar informação efetiva (pelo tempo/espaço)

7. Componentes dos sistemas de
processamento natural
1.Princípio de Armazenamento de Informação
2.Princípio de Empréstimo e de Reorganização
3.Princípio da Geração Aleatória
4.Princípio dos Limites Estreitos para a Mudança
5.Princípio de Organização e Interação com o
ambiente

8. P1. Princípio de Armazenamento de Informação
Para lidar com um sistema complexo é necessário uma
grande quantidade de informações.
Ex: genoma/memória de longo prazo
• Teoria dos esquemas
• Automação

9. P2. Princípio de Empréstimo e de Reorganização
A principal forma natural de aprendizagem é através do
empréstimo.
1. Empréstimo sem organização (Imitação)
2. Empréstimo com organização
2a. Criação de novos esquemas

10. P3. Princípio da Geração Aleatória
Quando lidamos com situações novas, sem que haja
conhecimentos sobre tal, é através da aleatoriedade e
do teste que construímos conhecimento.
Mutação aleatória/ Resolução de Problemas
A influência do conhecimento prévio

11. Interagindo com o ambiente externo
Caso da Evolução
Ambiente externo Sistema Epigenético Sistema Genético
fornece
estímulo
responde
ao estímulo
modifica
material genético
Caso da Cognição
Ambiente externo Memória de Trabalho Memória de longo prazo
sistema
sensorial
fornece
informações
altera esquemas

12. Limites da informação da informação
O aumento do número de informações novas
corresponde a um crescimento exponencial.
a
(a,b); (b,a)
a,b,c
a
a,b
(a,b,c);(a,c,b);(b,a,c);
(b,c,a);(c,a,b);(c,b,a)
1!
3!
2!
10! = 3.628.800

13. Central de processamento cognitiva
Ambiente Complexo
Limite em
processamento
Grande quantidade
de dados
Limite Cognitivo: 1. capacidade; 2. tempo
Memória de Trabalho
1.Central executiva (memória de longo prazo)
2.Bloco visual-espacial
3.Laço auditivo
4.Buffer episódico

14. P4. Princípio dos Limites Estreitos para a Mudança
Quando lidamos com informações novas, no qual
recorremos a geração aleatória, nosso processamento
deve ser limitado para que não haja grande número de
possibilidades de assimilação.
Melhoria da instrução

15. P5. Princípio de Organização e Interação com o ambiente
O objetivo final do sistema natural de processamento
de informação é funcionar quando lida com ambiente
externo. Este princípio permite que grandes
quantidades de informação armazenada sejam usada
para determinar atividades relevantes a um dado
ambiente.

16. Interagindo com o ambiente externo
Caso da Evolução
Ambiente externo Sistema Epigenético Sistema Genético
fornece
estímulo
responde
ao estímulo
modifica
material genético
+ = P5
= P4
Ambiente externo Sistema GenéticoSistema Epigenético
Expressão
de
fenótipo
Alteração de
genótipo

17. Interagindo com o ambiente externo
Caso da Cognição
Ambiente externo Memória de trabalho Memória de longo prazo
sistema
sensorial
fornece
informações
altera esquemas
+ = P5
= P4
Ambiente externo Memória de longo prazoMemória de trabalho
Ativação de
esquema latente
Criação de
esquema

18. Formas de Interação com o ambiente
P4 P5
Entrada de
Informação
Baixa Alta
Uso do banco
de dados
Específico Vasto
Resultado Nova adição
ao repositório
Chamada de
informação

19. Comparando os conhecimentos biológicos
Princípios Conhecimento 1º Conhecimento 2º
P1 OK OK
P2 OK (sem
reorganização)
OK (com
reorganização)
P3 X OK
P4 X OK
P5 OK OK

20. Conclusão
A aprendizagem só é efetiva se o P5 funciona bem. O P5
só tem um bom funcionamento se há uma grande
quantidade de informações relevantes armazenadas
em P1, o qual as adquire através de P2 e P3. Quando P3
é utilizada ela também deve utilizar P4 para que não
ocorra excesso de entrada de informação.

21. Fundamentos da carga cognitiva
Arquitetura Cognitiva
Tipos de conhecimento biológico
Design Instrucional e carga cognitiva
Conteúdos específicos deve ter ensino direto e explícito (P2),
pois o processamento de nova informação é limitada (P4)
portanto a instrução deve reduzir carga não necessária.

22. Tipos de carga cognitiva
Carga de memória de trabalho
Carga Cognitiva Intrínseca Carga Cognitiva Extrínseca+
Imposta pela estrutura básica
da informação, independente
do procedimento instrucional
usado
Imposta pela maneira que é
apresentada ou pelas atividades
que os estudantes fazem
gerando carga não necessária
Objetivo da instrução
reduzir carga
extrínseca

23. Elementos interativos
O que são elementos interativos?
Opções de instrução:
1. Esquema a esquema – baixa interatividade de elementos
e baixa carga intrínseca [adquirindo novo vocabulário]
2. Processamento simultâneo – alta interatividade de
elementos e alta carga intrínseca [elaborando sentenças]

24. Elementos interativos
gato amor carro
cat love car
a,b,c
a,c,b
b,a,c
b,c,a
c,a,b
c,b,a
6 maneiras de
aprender correta
a b c
eu estou feliz
I am happy
a b c
a,b,c
a,c,b
b,a,c
b,c,a
c,a,b
c,b,a
Apenas 1 maneira
correta

25. Elementos interativos
1. O nível de interatividade determina a carga
intrínseca
2. O aprendizado reduz a memória de trabalho, pois
reduz esquemas de multi-níveis em um único
esquema

26. Tipos de aprendizagem
Compreensão - É o processo no qual a informação pode ser processada na
memória de trabalho com todos os elementos interativos.
Memorização - É o processo no qual a informação pode ser processada na
memória de trabalho com todos os elementos não-interativos.
Aprendizagem
por compreensão
(alta interatividades dos elementos)
por memorização
(baixa interatividades dos elementos)
Ex: 3x4 = 12; 3x4=3+3+3+3=4+4+4=4x3=12

27. Dificuldade da tarefa
Dificuldade da tarefa é um obstáculo a aprendizagem
ocasionado por duas variáveis:
1. Número de itens
2. Interatividade entre os elementos (carga intrínseca)
2a. Vantagens e desvantagens de tarefas com alta carga
instrínseca
2b. O aprendizado e a redução de carga (automação)

28. Carga Cognitiva Intrínseca e
Arquitetura Humana Cognitiva
Nova Informação Recall de InformaçãoMemória de
trabalho
P3
P2
P4
P5
gera muita
carga
gera pouca
carga

29. Carga Cognitiva Extrínseca
Carga Intrínseca
Carga Intrínseca
Extrínseca
Extrínseca
Carga Intrínseca Extrínseca
P2
P3
Sobrecarga
Limite da memória de trabalho

30. Agradecimentos
2014/03367-5

31. Nosso grupo de pesquisa integra o
http://nap.usp.br/npnap

32. Nosso grupo é organizador da
http://www.cmc2014.com.br

33. Sobre o apresentador
http://www.mapasconceituais.com.br/
Anderson Viana
Universidade de São Paulo
andersondiasviana@gmail.com
27-jun-14