Beban Kerja Kognitif - Cognitive Load Theory

Ergonomi Kognitif merupakan segala hal yang berkaitan dengan proses mental manusia, termasuk di dalamnya ; persepsi, ingatan, dan reaksi, sebagai akibat dari interaksi manusia terhadap pemakaian elemen sistem. Topik-topik yang relevan dalam ergonomi kognitif antara lain ; beban kerja, pengambilan keputusan, performance, human-computer interaction, keandalan manusia, dan stres kerja.

Menurut teori-teori terbaru tentang pemrosesan informasi, informasi baru harus diproses oleh memori kerja visual dan atau auditori dan hanya sedikit unit informasi yang bisa diproses dalam memori kerja setiap saat. Pembebanan berlebih atas memori kerja bisa menghasilkan penurunan keefektifan pemrosesan informasi.
Teori muatan kognitif dan teori kognitif instruksional telah dikembangkan untuk menjelajahi konsekuensi-konsekuensi instruksional dari ciri-ciri memori manusia yang fundamental ini. Memori kerja mungkin terlalu dibebani jika instruksi melibatkan elemen-elemen informasi baru yang berlebihan yang diproses secara simultan. Efek perhatian terbagi sangat mungkin terjadi ketika stimulus-stimulus redundan membarengi pemrosesan informasi yang esensial. Sebagai konsekuensi dari perbedaan antara format desain-desain pesan, penerima--orang baru yang tidak terbiasa dengan format desain pesan tertentu dan para ahli yang terbiasa dengan format desain pesan tersebut mungkin akan merespon dan memroses informasi itu dalam cara-cara yang berbeda.

Pengetahuan yang diproses dan dimaknai dalam memori kerja disimpan dalam memori jangka panjang dalam bentuk skema-skema teratur secara hirarkis. Tahap pemahaman dalam pemrosesan informasi dalam memori kerja berfokus pada bagaimana pengetahuan baru dimodifikasi. Pemahaman berkenaan dan dipengaruhi oleh interpretasi terhadap stimulus. Faktor stimulus adalah karakteristik dari elemen-elemen desain pesan seperti ukuran, ilustrasi, teks, animasi, narasi, warna, musik, serta video. Studi tentang bagaimana informasi diidentifikasi, diproses, dimaknai, dan ditransfer dalam dan dari memori kerja untuk disimpan dalam memori jangka panjang mengisyaratkan bahwa pendesainan pesan merupakan salah satu topik utama dalam pendesainan instruksional. Dalam konteks ini, desain pesan instruksional berkenaan dengan penyeleksian, pengorganisasian, pengintegrasian elemen-elemen pesan untuk menyampaikan sesuatu informasi. Penyampaian informasi yang berhasil akan bergantung pada pengertian akan makna yang dilekatkan pada stimulus elemen-elemen pesan tersebut.

1.    Cognitive Load Theory  (Teori muatan/beban kognitif)

Banyak pendapat tentang teori muatan kognitif. Ada pendapat yang menyatakan Cognitive Load Theory (CLT)  adalah sebuah teori instruksional yang berawal dari sebuah ide pada memori kerja kita yang dibatasi dengan respon terhadap sejumlah informasi yang dapat diterima dan sejumlah operasi yang dapat ditampilkan oleh informasi tersebut. Hal itu berarti seorang pelajar (learner) dapat mendukung penggunaan memori kerja tersebut secara efisien, terutama saat mempelajari tugas / pekerjaan yang sulit. Kita harus dapat mengenali aturan dan batasan dari memori kerja untuk membantu mengembangkan kualitas dari instruksi. Dengan demikian, kita sebagai seorang perancang instruksional (instructional designers) perlu untuk menemukan sebuah cara untuk membantu dalam meningkatkan memori kerja kita. Oleh karenanya, aspek kunci dari teori tersebut adalah  hubungan memori jangka panjang dan memori kerja,dan bagaimana sebuah materi instruksional berinteraksi dengan sistem kognitif ini.

Pendapat lainnya menyatakan bahwa muatan (beban) kerja kognitif dapat didefinisikan sebagai konsep multidimensional yang merepresentasikan beban yang melakukan tugas tertentu yang memaksa sistem kognitif pembelajar. Karakterisik tugas yang telah diidentifikasi pada penelitian CLT adalah bentuk tugas, kerumitan tugas, penggunaan multimedia, tekanan waktu, dan langkah-langkah instruksi.

Intinya adalah teori muatan kognitif (cognitive load theory) menyatakan bahwa setiap memori kerja memiliki kapasitas yang terbatas. Hal terpenting yang dinyatakan oleh teori muatan kognitif adalah sebuah gagasan bahwa kemampuan terbatas memori kerja, visual maupun auditori, seharusnya menjadi pokok pikiran ketika seseorang hendak mendesain sesuatu pesan instruksional.

Beban mental adalah bagian beban kognitif yang berasal dari interaksi antara tugas dan karakteristik subyek. Berdasarkan model Paas and van Merrienboer’s (1994), beban mental dapat ditentukan pada dasar pengetahuan kita tentang tugas dan karakteristk subyek. Usaha mental adalah aspek beban kognitif  yang mengacu pada kapasitas kognitif yang sebenarnya dialokasikan untuk mengakomodasi permintaan atas paksaan tugas; dengan demikian dapat dianggap sebagai refleksi beban kognitif aktual. Usaha mental diukur ketika peserta sedang mengerjakan sebuah tugas. Performansi, juga merupakan aspek beban kognitif, dapat didefinisikan sebagai prestasi belajar. Hal ini dapat ditentukan ketika orang-orang sedang mengerjakan pada suatu tugas atau setelahnya.

Gambar 5.1 merupakan atribut beban kognitif dan kerangka kerja dari definisi beban kognitif. CLT membedakan tiga tipe beban kognitif:

a.    Intrinsic load

Intrinsic cognitive load melalui elemen interaktivitas ditentukan oleh sebuah interaksi antara material yang dipelajari secara alami dan pembelajar yang ahli. Ini tidak secara langsung dipengaruhi oleh desainer instruksional.

b.    Extraneous atau ineffective load

Extraneous cognitive load merupakan beban tambahan diluar hasil intrinsic cognitive load dari instruksi rancangan utama yang buruk.

c.    Germane atau effective load

Germane cognitive load adalah beban yang berkaitan dengan proses yang berkontribusi pada skema konstruksi dan automasi.

 Kerangka Kerja Beban Kognitif

Sedangkan Xie dan Salvendy (2000) menyajikan rangka kerja konseptual yang detail yang berguna untuk memahami pendirian dan estimasi beban koginitif. Mereka membedakan antara:

a.    Instantaneous load

Instantaneous load mewakili beban kognitif dinamis, dimana fluktuasi setiap momen kerja seseorang pada sebuah tugas.

b.    Peak load

Peak load adalah nilai maksimum instantaneous load ketika mengerjakan suatu tugas

c.    Accumulated load

Accumulated load merupakan total jumlah beban pengalaman pembelajar selama tugas. Secara matematis, dapat didefinisikan sebagai integrasi dari instantaneous workload untuk interval waktu yang dihabiskan selama mengerjakan tugas (area dibawah kurva instantaneous load)

d.    Average load

Average load mewakili rata-rata intensitas beban selama kinerja sebuah tugas, merupakan rata-rata nilai instantaneous load dan sama dengan akumulasi beban tiap unit waktu.

e.    Overall load

Merupakan beban pengalaman berdasarkan prosedur kerja secara keseluruhan atau pemetaan instantaneous load atau akumulasi dan rata-rata beban pada otak pembelajar.

Salah satu seorang teoritikus yang  terkenal adalah John Sweller, yang hingga sekarang bekerja di University of South Wales, Sidney, Australia. Ia memimpin sebuah tim untuk menginvestigasi proses-proses kognitif dan aplikasinya terhadap metode pembelajaran dan desain intruksional, dengan teori muatan kognitif sebagai kerangka kerja utama. Muatan  kognitif mungkin dapat bervariasi, mengarah pada permintaan hakiki (intrinsic), yang berhubungan erat (germane), dan yang tidak berhubungan (extraneous).

Cipperfield  (2006)  menyatakan bahwa pada masalah atau tugas yang diberikan,”I” tidak dapat berubah. Namun ‘G’ dan ‘E’ dapat bervariasi dan masing-masing saling berkebalikan secara proposional. Berdasarkan Cipperfield, semakin besar muatan / beban yang berhubungan erat (germane), maka semakin kecil beban yang berhubungan tidak erat / asing (extraneous).  Dengan demikian, kewajiban / tugas dari seorang designer instruksional adaah membatasi jumlah dari muatan extraneous dan membangun presentasi-presentasi instruksional dan aktivitas-aktivitas yang dapat memperbesar muatan germane atau penempatan dari skema formasi.

Kita tidak dapat merubah muatan intrinsic, dengan demikian kita hanya dapat mengutak-atik muatan germane atau extaraneuos. Muatan germane menolong dalam skema baru formasi. Tujuan desain instruksional ideal kita akan meningkat pada muatan germane dan berkurang pada muatan extraneous. Hal ini berarti semakin banyak muatan extraneous maka semakin sedikit ruang untuk muatan germane.

Muatan kognitif intrinsic : Hal ini tergantung pada kelengkapan dari sebuah level kompleksitas dan kesulitan  dari sebuah informasi atau dari sebuah konten yang harus dipelajari. Hal itu adalah memori yang dibutuhkan tugas berfikir pada suatu waktu. Hal ini mengukur jumlah memori kerja yang seharusnya digunakan terhadap interaksi dari sejumlah informasi yang sedang diproses. Hal ini tidak dapat dimodifikasi oleh desain instruksional.

·   Muatan kognitif intrinsic  rendah : Saat muatan kognitif intrinsic rendah (konten sederhana) sumber daya secukupnya akan tetap memungkinkan seorang pelajar untuk belajar dari tipe instruksional “apapun” bahkan dimana mengadakan sebuah level tinggi dari muatan kognitif extraneous.

·   Muatan kognitif instrinsik tinggi : Saat muatan kognitif intrinsik tinggi (konten sulit) dan muatan kognitif extraneous juga tinggi, maka total muatan kognitif akan melampaui sumber daya mental dan kegagalan pembelajaran dapat terjadi.

·   Memodifikasi Material Instruksional : Memodifikasi material instruksional untuk merekayasa sebuah level yang lebih rendah dari muatan kognitif extraneous akan memfasilitasi pembelajaran, jika menghasilkan total kognitif load yang sama dengan batasan sumber daya mental.

·   Muatan Germane : Adalah beban yang  membantu dalam  membangun skema kompleks baru dalam sebuah cara yang sukses menolong pembelajaran untuk bergerak dari hal yang baru menjadi sebuah keahlian. Muatan germane adalah sebuah usaha diri untuk belajar, dan mengingat informasi yang dipelajarai.

·   Muatan Extraneous : Hasil dari teknik-teknik dimana informasi yang harus dipelajari dipresentasikan. Muatan  kognitif extraneous tidak berkontribusi terhadap pembelajaran. Hal ini dapat dimodifikasi dengan desain instruksional. Hal ini dapat dirubah dengan berbagai cara, dengan  peningkatan organisasi, pemotongan, dan teknik-teknik presentasi dari informasi yang harus dipelajari.  Cara lainnya dengan menggunakan tambahan bantuan, dan penyediaan instruksi pembelajaran yang spesifik.

·   Cognitive Load : Mengarah pada jumlah total dari aktivitas kognitif yang memaksa memori kerja pada suatu waku tertentu. Faktor utama yang berkontribusi terhadap muatan kognitif adalah jumlah dari item yang dibutuhkan untuk disediakan.

·   Cognitive schemata : Adalah struktur informasi pada memori jangka panjang yang memungkinkan sesorang untuk memecahkan kategori tertentu dari masalah-masalah dan pada saat yang sama menyimpan memori kerja dengan pemotongan elemen-elemen informasi dan atuan  produksi menjadi sebuah keseluruhan. Ia memfasilitasi  pertukaran dari kinerja dari sebuah pengetahuan yang dibutuhkan.  Perbedaan antara skema baru dan ahli (expert) adalah berdasarkan  kemampuan mereka untuk mengkategorikan masalah-masalah menggunakan penyimpanan skema di memori jangka panjang.

a. Prinsip-prinsip dari Pembelajaran Kogniif :

Berdasarkan Cipperfield, CLT didasarkan pada prinsip-prinsip pembelajaran kognitif di bawah ini :

1.    Memori jangka pendek (memori kerja) memilki  kapasitas yang dibatasi hingga tujuh unit informasional.

2.    Memori jangka panjang memiliki kapasitas tidak terbatas dan dimana semua informasi dan pengetahuan disimpan.

3.    Pengetahuan disimpan pada memori jangka panjang sebagai skema-skema atau schemata.

4.    Skema-skema, tidak peduli seberapa besar ataupun kompleks, diperlakukan sebagai entitas tunggal dalam memori kerja.

5.    Skema-skema dapat menjadi otomatis.

b. Prinsip-prinsip dari Konsep Teori Muatan Kognitif ( Cognitive Load Theory / CLT ) :

1.    Memori kerja secara ekstrem terbatas.

2.    Memori jangka panjang pada dasarnya tidak terbatas.

3.    Proses dari pembelajaran membutuhkan memori kerja untuk secara aktif menghubungkan pemahaman (dan pemrosesan) dari material instruksional untuk mengkodekan informasi yang dipelajari ke memori jangka panjang.

4.    Jika sumber daya dari memori kerja berlebih, maka pembelajaran akan menjadi tidak efekif.

Apakah desain instruksional ?  Desain instruksional adalah semua proses analisis kebutuhan para pesera didik dan tujuan belajar serta pengembangan teknik mengajar yang diberikan untuk para peserta didik dan materi pengajarannya untuk memenuhi kebutuhan. Termasuk didalamnya adalah pengembangan paket pelajaran(informasi yang diberikan), aplikasi kegiatan mengajar, dan uji coba, revisi dan kegiatan mengevaluasi hasil belajar yang telah dipelajari oleh para peserta didik.

Teori muatan kognitif menyatakan bahwa hanya sedikit elemen informasi yang dapat diolah dalam memori kerja setiap saat. Terlalu banyak elemen bisa sangat membebani memori kerja sehingga menurunkan keefektifan pengolahan informasi. Jika penerima diharuskan untuk membagi perhatian mereka di antara, dan mengintegrasikan secara mental dua atau lebih sumbersumber informasi yang berkaitan (misalnya teks dan diagram) proses ini mungkin menempatkan suatu ketegangan yang tak perlu pada memori kerja yang terbatas dan menghambat pemerolehan informasi. Menyajikan sejumlah sumber informasi secara simultan, bahkan di dalam format yang terintegrasi (contoh: diagram dan teks yang diintegrasikan secara fisikal), tidak selalu bisa efektif, khususnya jika beberapa informasi yang akan diolah itu tidak diperlukan dan berlebihan. Jika informasi yang berlebihan itu diintegrasikan dengan informasi yang esensial, maka tidak ada pilihan lain selain memprosesnya (contoh: teks tak diperlukan yang menyertai diagram yang sudah komplit dan mudah dimengerti).

c. Prinsip dari teori muatan kognitif (CLT) diaplikasikan pada desain instruksional

1.    Muatan kognitif level tinggi yang berlebih akan menghasilkan  secara langsung dari material instruksional yang dipresentasikan ke pelajar.

2.    Melakukan  redesain material instruksional untuk mengurangi level dari muatan kognitif extraneous dapat meningkatkan pembelajaran.

3.    Area konten akan lebih seperti mendemonstrasikan hasil yang bermanfat dari desain instruksional yang berkembang yaitu mereka yang berhubungan dengan informasi kompleks saat elemen dari informasi yang di pelajari berinteraksi satu dengan yang lainnya (oleh karena itu menentukan sebuah level tinggi dari muatan kognitif intrinsic).

Rekomendasi terhadap Desain Praktis :

1.    Ubah metode pemecahan masalah untuk menghindari pendekatan arti-akhir yang dapat menentukan matan memori kerja dengan menggunakan goal-free problems atau cotoh-contoh kerja.

2.    Integrasikan secara fisik sumber daya majemuk dari informasi kapanpun memungkinkan untuk mengeliminasi kebutuhan pelajar agar  memiliki pengintegrasian informasi tersebut secara mental dimana meningkatkan muatan dalam memori kerja.

3.    Kurangi redudansi dan informasi pengulangan kapanpun hal tersebut memungkinkan sehingga muatan dalam memori kerja akan berkurang.

4.    Gunakan auditor dan visual informasi dibawah kondisi dimana kedua sumber dari informasi adalah penting untuk dimengeri. Hal ini dapat membantu  peningkatan  kapasitas dari memori kerja.

d. Implikasi Teori :

1.    Ingat Informasi. Manusia mempunyai kemampuan secara cepat untuk mengidentifikasi arti terhadap suatu stimuli yang tersedia dan digunakan secara relatif permanen pada memori jangka panjang.

2.    Potong Informasi. Adalah lebih baik untuk memotong informasi yang dipelajari menjadi sebuah grup-grup yang lebih kecil dibandingkan dengan kumpulan yang besar.

3.    Gunakan Pemecahan Masalah Secara Bebas (Goal Free Problems).

1) Means-ends Analysis

Ini adalah sebuah strategi pemecahan masalah dimana secara luas digunakan untuk memecahkan masalah tradisional oleh orang-orang yang tidak terlalu familiar dengan tipe ini secara spesifik. Pada prosedur ini, kita akan memecahkan masalah dengan mundur dari goal (hasil akhir yang ada) ke masalah yang diberikan dibandingkan dengan bekerja maju dari masalah yang diberikan ke hasil akhir yang akan dicari.

Contoh yang buruk : jika y = x + 6, z = 6, tentukan nilai y.

Seorang pemecah masalah baru (menggunakan means-ends analysis) akan focus terlebih dahulu terhadap hasil akhir yang dicari (menentukan nilai y). Setelah membaca setengah dari soal, pemecah masalah baru tersebut akan lupa terhadap elemen tertentu dari persamaan, karena memori kerja mereka telah dipenuhi dengan adanya banyak elemen didalam masalah tersebut. Meskipun demikian, ia akan menemukan jawaban y = 15, yang merupakan goal dari masalah tersebut.

Goal Free Problem: Means-ends analysis akan mengoperasikan pinsip pengurangan perbedaan antara state tujuan dengan soal yang diberikan. Jika soal adalah “goal free” dengan kata lain “temukan apa yang kamu bisa”, maka seorang pemecah masalah mempunyai beberapa pilihan namun untuk focus pada informasiyang tersedia (data yang diberikan), dan untuk menggunakan hal tersebut kapanpun memungkinkan. Hal ini akan secara otomatis memacu suatu pengerjaan solusi yang maju yang diperluas oleh pemecah masalah ahli (expert).

Contoh yang baik : jika y = x + 6, z = 6, temukan yang dapat kamu lakukan.

Pada kasus ini perhatian akan berada pada “z = 6” karena hanya ini variabel dengan nilai numeric. Dengan membaca ulang soal, maka kamu dapat mengidentifikasikan nilai apa yang perlu disubstitusikan dengan persamaan. Dengan demikian, pelajar akan menemukan nilai y = 15, karena tidak ada lagi yang dapat ditemukan. Dapat dilihat bahwa pemecahan masalah seperti ini lebih simple dibandingkan dengan means-ends analysis.

4.    Modality effect : Orang dapat belajar lebih mudah saat kata-kata dipresentasikan dengan berbicara dibandingkan dengan melihat text pada suatu layar.

5.    Multimedia Effect : Orang akan belajar lebih baik dengan menggunakan kata-kata dan termasuk grafik, selam grafik tersebut bukan menjelaskan diri sendiri.

6.    Contiguity Effect : Orang dapat belajar lebih baik jika kamu menempatkan print-nan kata-kata dekat dengan grafik yang berhubungan.

7.    Redudancy Effect : Presentasi bersamaantara konten yang mirip harus dihindari. Hindari kata-kata sebagai narasi dan text identik dengan grafik.

8.    Coherence Effect : Pembelajaran orang akan terganggu saat suara, gambar, atau kata-kata yang tidak berkaitan erat digunakan dalam pengajaran.

9.    Split Attention Effect : material instruksional sebaiknya mengintegrasikan text dengan grafik pada suatu cara dimana hubungan antara komponen textual dan komponen grafikal dapat secara jelas ditandai.

10. Worked example effect : Gunakan contoh kerja untuk menggantikan suatu latihan. Pelajar akan belajar sambil mempraktikan (belajar sambil bekerja).