خلق و فراهم­‌سازی موقعیت­‌ها و شرایط مساعد و مطلوب برای یادگیری مؤثرتر، عمیق‌تر و پایدارتر، یکی از اهداف اصلی و آرمانی تکنولوژی آموزشی است. تکنولوژیست‌­ها و طراحان آموزشی با بهره‌گیری از علوم، فنون، ابزارها و رسانه­‌های آموزشی می‌­کوشند تا مطالب و محتوای آموزشی را به گونه‌­ای تهیه، تدوین و ارائه کنند که برای یادگیرنده یا مخاطب آن، هر چه جذاب­‌تر و فهم و یادگیری آن هر چه آسان‌تر باشد. با وجود این، بسیاری از آموزش‌­های مبتنی بر فناوری و طراحی آموزشی، از اثربخشی و کارایی کافی برخوردار نیستند (1).
این گونه آموزش‌­ها در مواردی به جای تسهیل و تسریع یادگیری، برای یادگیرنده، به ویژه برای حافظۀ فعال او به عنوان گلوگاه یادگیری، بار یا تراکم شناختی ایجاد می‌­کنند و بدین­طریق سبب کندی و حتی مانع یادگیری می­‌شوند (2). گروهی از پژوهشگران و صاحبنظران آموزشی بر این باورند که دشواری یادگیری یک موضوع یا مطلب، از بار­شناختی (Cognitive Load) حاصل از آن ناشی می‌­شود (5-3). اصطلاح بار­شناختی، به میزان باری که در هنگام پردازش اطلاعات بر روی حافظه فعال یا کوتاه مدت فرد وارد می­‌آید تا بتواند آن اطلاعات را برای جای­‌دهی در حافظه دراز مدت رمزگذاری کند، اشاره دارد. این تلاش ذهنی برای پردازش اطلاعات را بار­شناختی می­‌نامند (6). فرض اساسی نظریه بار­شناختی بر آن است که یادگیرندگان به هنگام مواجهه با اطلاعات جدید، از ظرفیت حافظه فعال بسیار محدودی برای پردازش برخوردارند (7،8).
نظریه بار­شناختی، سه نوع بار­شناختی شامل بار­شناختی درونی، بار­شناختی بیرونی و بار­شناختی مطلوب را مطرح    می‌­کند: الف) بار­شناختی درونی از طریق میزان تعامل بین ماهیت مواد یادگیری و سطح تسلط یادگیرنده مشخص  می­ شود. ب) بار شناختی بیرونی مربوط به فرایندهایی است که نه تنها برای یادگیری ضروری نیستند بلکه در یادگیری اختلال ایجاد می­کنند و باید با یک­سری مداخلات آموزشی آن­ها را تغییر داد. ج) بار شناختی مطلوب که ناشی از فعالیت­ های شناختی یاری دهنده­ ی یادگیری است، برای اشاره به مقتضیات مرتبط با یادگیری در حافظه­ی فعال، در مراحل بعدی به این نظریه افزوده شد (2،3).
بر اساس نظریه بار­شناختی، بار­شناختی درونی به دو عامل بستگی دارد: تعداد عناصری که در هر تکلیف یادگیری باید به­ طور هم­زمان در حافظه فعال پردازش شوند و نیز دانش پیشین یادگیرنده (6). به عبارت دیگر، هر چه یادگیرنده نسبت به محتوای یادگیری، دانش پیشین کمتری داشته باشد، میزان بار­شناختی درونی بیشتری را تجربه خواهد نمود. بنابراین، یکی از فعالیت­های مفید در طراحی محتوای یادگیری، کاهش بار­شناختی درونی محتوا از طریق ارائه   پیش­نیازهای یادگیری است که از آن به عنوان اثر پیش­آموزی (Pre-training) یاد می­ شود. از دیدگاه ساختار­شناختی انسان، پیش­آموزی باعث افزایش دانش در حافظه بلند مدت می­شود. در نتیجه به جای جستجوی تصادفی روابط بین عناصر، این روابط در حافظه بلند مدت وجود خواهند داشت و منجر به کاهش بار حافظه فعال خواهند شد (8). اِعمال اثر پیش ­آموزی برای یادگیرندگان به ویژه یادگیرندگان مبتدی، به دلیل عدم برخورداری آنان از دانش پیشین مناسب و ساختارهای شناختی به خوبی شکل گرفته در یک حیطه خاص، نقش مؤثری در کاهش بار­شناختی درونی و افزایش یادگیری آنان خواهد داشت (1،5).
یکی از شاخص ­های مفید به منظور مقایسه اثربخشی محیط­ های یادگیری، ملاک بهره­وری آموزشی است که در آن مقادیر بار­شناختی و نمره ­های آزمون عملکرد، به عنوان یک شاخص با یکدیگر تلفیق شده و مورد استفاده قرار می­گیرند. این رویکرد به ما امکان تخمین نسبی بهره وری موقعیت‌­های آموزشی و هزینه­های شناختی آموزش را می­ دهد. بهره­وری بالا در شرایط بار­شناختی پایین و نمرات آزمون عملکرد بالا حاصل می­ شود، و بهره ­وری پایین، در شرایط بار­شناختی بالا و نمرات آزمون عملکرد پایین شکل می ­گیرد (9). در رابطه با فنون کاهش بار­شناختی درونی از جمله اثر پیش ­آموزی و تأثیر آن­ها بر بار­شناختی و یادگیری پژوهش­های متعددی انجام شده است. کلارک (Clarke) و همکاران پژوهشی را انجام دادند که تمرکز آن بر پیش­آموزی یک مهارت ثانویه (دانش صفحات گسترده) مورد نیاز برای یادگیری مفاهیم اولیه­ی ویژه  (نمودارهای ریاضیاتی) بود. آنان دریافتند که فراگیرانی که در ابتدا دانش اندکی درباره صفحات گسترده داشتند، از پیش ­آموزی صفحات گسترده (قبل از استفاده از آن­ها برای یادگیری مفاهیم ریاضی)، در مقایسه با راهبرد ارائه هم­زمان صفحات گسترده و مفاهیم ریاضی بهره بیشتری بردند. مواجهه ­ی هم­زمان با عناصر مرتبط با صفحات گسترده و مفاهیم ریاضی، منابع حافظه فعال این گروه از فراگیران را بسیار درگیر می­ساخت. در مقابل، فراگیرانی که دانش بیشتری از صفحات گسترده داشتند از رویکرد ارائه­ی هم­زمان بیشتر سود می­ بردند. این یادگیرندگانِ دارای دانش بیشتر، قبلاً بسیاری از عناصر مرتبط با صفحات گسترده را در قالب طرح واره­ ها یاد گرفته بودند و بنابراین نیازی به این نبود که استفاده از صفحات گسترده به طور مستقل از مفاهیم ریاضی به آنان آموزش داده شود (10). مایر (Mayer) و همکاران چگونگی عملکرد ترمزها را با استفاده از یک انیمیشن دارای گفتار به یادگیرندگان آموزش دادند. به هنگام پردازش انیمیش آموزشی، هم مدل اجزاء (نحوه حرکت پیستون ترمز) و هم مدل علّی (روابط بین حرکت پیستون و اتفاقی که برای مایع ترمز می­افتد) باید به­طور هم­زمان پردازش می­شدند، که این کار بار زیادی را بر حافظه فعال تحمیل می­کرد. از طریق پیش­آموزیِ مدل اجزاء، آنان توجه بیشتری را صرفِ روابط علّی نمودند (11). در پژوهش دیگری که توسط مایر (Mayer) و همکاران با استفاده از یک درس جغرافی بازی - محور انجام گرفت، نشان داده شد که فراگیرانی که درباره­ی تصاویر ویژگی­های جغرافیایی اصلی (مانند خط الرأس) پیش­آموزی داشتند، نسبت به فراگیرانی که چنین آموزشی را دریافت نکرده بودند، عملکرد بهتری در حل مسأله نشان دادند (12). نتایج پژوهش پولاک (Pollock) و و ون مرینبوئر (Van Merriënboer) نیز بیانگر یادگیری بیشتر و بار­شناختی کمتر یادگیرندگان از محتوای آموزشی دارای بار­شناختی درونی پایینِ حاصل از پیش­آموزی بود (13،14).  ونگوگ (Van Gog) و همکاران نیز دریافتند که یادگیرندگان مبتدی از محتوای آموزشی دارای اثر پیش­ آموزی، یادگیری بیشتری دارند و بار­شناختی کمتری را تجربه می­ کنند (15).
یکی دیگر از فنون اثرگذار بر بار­شناختی درونی، اثر عناصر مجزا (Isolated Elements Effect) است. در این راهبرد، تعدادی از عناصر متعامل از تکلیف حذف شده و منجر به شکل­ گیری یک توالی از عناصر مجزا و غیر متعامل می­شوند که باید پردازش و یاد گرفته شوند. نتایج مطالعات انجام شده در رابطه با این اثر نشان می­دهد که باید از طریق حذف عناصر متعامل از محتوا، شکستن جملات بلند به جملات کوتاه­تر که در آن­ها تعامل عنصری کمتر می­باشد این اثر را در محتوای آموزشی یادگیرندگان کاهش داد. لی (Lee) و ون مرینبوئر (Van Merrienboer) نشان دادند که اثر عناصر مجزا باعث کاهش بار­شناختی درونی یادگیرندگان شده و یادگیری و انتقال آن­ها را افزایش می­دهد (16،17). آیرس (Ayres) و بلاینی (Blayney) نیز به سودمندی ارائه محتوای آموزشی به صورت عناصر مجزا در کاهش بار­شناختی درونی و افزایش یادگیری یادگیرندگان مبتدی پی بردند (18،19). از دیگر فنون کاهش بار­شناختی درونی، اثر تنوع است. اثر تنوع زمانی اتفاق می­افتد که آموزش مبتنی بر مثال که دربردارنده­ی مثال­های بسیار متنوع است، در مقایسه با مثال­های مشابه و دارای تنوع کمتر، منجر به عملکرد انتقال بهتری شود. فرض بر این است که هنگامی که یادگیرندگان در معرض تنوع بسیار قرار می ­گیرند، یاد خواهند گرفت که بین ویژگی­های مرتبط و نامرتبط مثال­های حل شده تمایز قائل شوند. از طریق تنوع، یادگیرندگان فرصت می­یابند تا در پردازش عمیق­تری درگیر شوند و طرحواره های انعطاف­پذیرتر و دارای ارتباطات قوی بسازند (6). دی کروک (DeCroock) و شیتر و گرجتس (Scheiter & Gerjets) نشان دادند که اثر تنوع منجر به بهبود عملکرد در انتقال یادگیری، کاهش تلاش ذهنی و بار­شناختی درونی کمتر یادگیرندگان می­شود (20, 21). موسی رمضانی و همکاران به بررسی تأثیر کنترل بار­شناختی وارده بر حافظه بر میزان یادگیری و یادداری گرامر زبان انگلیسی پرداختند. نتایج این پژوهش نشان داد که کاهش   بار­شناختی بیرونی، مدیریت بار­شناختی درونی و کنترل هم­زمان هر دو، سبب افزایش یادگیری می‌شود. همچنین، نتایج حاکی از آن بود که مدیریت بار شناختی درونی و کاهش بار شناختی بیرونی به طور هم­زمان باعث افزایش یادداری می‌شود، در حالی­که کاهش بار­بیرونی به تنهایی تأثیری بر یادداری ندارد (22).
در آموزش پزشکی به دلیل نیاز متخصصان پزشکی به یک­پارچگی هم­زمان فعالیت‌­های حرفه‌ای مورد نیاز بین چند مجموعه متنوع از دانش، مهارت و رفتار در یک زمان و مکان خاص، توجه به نظریه بار شناختی و بکارگیری راهبردهای آموزشی آن از اهمیت بسیار برخوردار است (23). در پژوهشی که کاهول (Kahol) و همکاران با هدف بررسی تأثیر شبیه‌ ساز شناختی برای آموزش و کارورزی پزشکی انجام دادند، ضمن توجه به معماری­ شناختی و عصب ­شناختی انسان و توجه به مبانی مورد نظر نظریه بار­شناختی (حافظه و بار­شناختی)، به توسعه یک شبیه ساز­شناختی برای جراحی لاپاروسکوپی پرداختند (24). نتایج پژوهش حاکی از معنی‌داری افزایش نمرات گروه آزمایش پس از هشت جلسه، نسبت به گروه کنترل بود. در پژوهش کیائو (Qiao) نیز که با هدف کاربرد نظریه بار شناختی در تسهیل آموزش پزشکی انجام شد، نتایج پژوهش حاکی از آن بود که در علومی مانند آناتومی و پاتولوژی، کنترل بار­شناختی درونی به دلیل حجم زیاد اطلاعات بسیار دشوار بوده و در حال حاضر تنها راه فراگیری این علوم حفظ کردن آن‌هاست. لذا برای این امر باید توجه بیشتری به بارشناختی بیرونی داشت که از نحوه آموزش و طراحی آموزشی نادرست به عمل می‌آید و در صورت توجه نکردن به آن باید منتظر مواجه شدن چالشی بود که مانع یادگیری دانشجویان در این دسته از علوم می‌شود (25). همانگونه که پیشتر اشاره شد، مرور پژوهش‌­های انجام شده در حوزه آموزش و بار­شناختی حاکی از آن بود که بکارگیری اثرات و فنون مدیریت انواع بار شناختی در فرآیندیاددهی - یادگیری می‌تواند موجب اثربخشی آموزش شود. در این راستا، پژوهش حاضر با هدف بررسی اثر پیش­آموزی بر بار­شناختی درونی، یادگیری و بهره­وری آموزشی دانشجویان پرستاری در درس فیزیولوژی اجرا شد.
روش ­ها  
این پژوهش از نوع مطالعات نیمه تجربی با طرح پیش­‌آزمون - پس‌آزمون با گروه کنترل بود. جامعه ‌آماری پژوهش را کلیه دانشجویان مقطع کارشناسی رشته پرستاری دانشکده علوم پزشکی شهرستان اسدآباد در سال تحصیلی 96-1395 تشکیل می ­دادند. از این جامعه آماری تعداد 32 نفر به روش نمونه‌گیری در دسترس انتخاب و به صورت تصادفی
(از طریق قرعه­کشی) در دو گروه کنترل (15نفر) و آزمایش (17 نفر) گمارده شدند. معیار ورود دانشجویان به مطالعه، در حال گذراندن درس فیزیولوژی مقطع کارشناسی رشته پرستاری و شرکت داوطلبانه در طرح و معیار خروج عدم تمایل آنان بود. قبل از شروع مطالعه، پژوهشگر جلسه­ ای را به منظور آگاه نمودن دانشجویان از اهداف پژوهش و همچنین کسب رضایت آگاهانه از آنان تشکیل داد.
مواد و ابزارهای پژوهش حاضر شامل چندرسانه‌ای­ های آموزشی، آزمون یادگیری (پیش آزمون و پس آزمون) و مقیاس سنجش میزان بار شناختی درک شده توسط   آزمودنی­ ها بود. محتوای درس چند رسانه ­ای آموزشی هر دو گروه را مبحث خون، قلب و دستگاه گردش خون در درس فیزیولوژی تشکیل می­ داد. در محتوای چند­رسانه ­ای گروه آزمایش اثر پیش ­آموزی اِعمال؛ بدین ­ترتیب که در محتوای چند­رسانه­ ای، بخشی تحت عنوان "پیش­ آموزی" قبل از ارائه محتوای اصلی و به عنوان مطالب پیش ­نیاز به دانشجویان ارائه شد تا از طریق آن بتوانند پیش­ نیاز یادگیری مطالب آموزشی اصلی در صفحات بعدی از جمله تعریف واژگان و اصطلاحات تخصصی مبحث مربوطه را فرا گیرند. در محتوای چندرسانه­ای آموزشی گروه کنترل از اثر پیش ­آموزی استفاده نشد، به­ گونه­ ای که آزمودنی­ های این گروه به هنگام مشاهده محتوای اصلی درس، با واژگان و اصطلاحات تخصصی مواجه شدند. آزمون یادگیری شامل 20 سؤال چهار­گزینه ­ای بود که نکات ارائه شده از طریق دروس چند رسانه­ ای آموزشی را پوشش می داد. آزمون مذکور به عنوان پیش­ آزمون و پس ­آزمون مورد استفاده قرار گرفت. به منظور کاهش اثر تمرین، ترتیب سؤالات و گزینه ­های آزمون در دو اجرا (پیش ­آزمون و پس ­آزمون) تغییر داده شد و همچنین، به هر پاسخ صحیح یک نمره تعلق گرفت. به منظور تعیین روایی محتوایی آزمون، دو نفر از اساتید، سؤالات را مورد بررسی قرار دادند و بر اساس نظر آنان تغییرات لازم در سؤالات آزمون اعمال شد. همچنین، آزمون تهیه‌ شده، به صورت پایلوت بر روی یک گروه 12 نفری از دانشجویان به اجرا درآمد (این افراد دانشجویانی غیر از دانشجویان گروه نمونه اما از همان جامعه آماری بودند). برای تعیین پایایی سؤالات، از روش پایایی درونی (Cronbach’sAlpha) استفاده شد و ضریب پایایی قابل قبول 0/78به دست آمد. همچنین، برای اندازه­گیری میزان بار­شناختی درک شده حاصل از محتوای آموزشی توسط آزمودنی­ ها، از پرسشنامه (مقیاس) ساخته شده توسط پاس و ون مرینبوئر استفاده شد (9). این پرسشنامه شامل دو سؤال در طیف لیکرت 9 درجه­ای بود. سؤال اول این مقیاس، سطح دشواری محتوای آموزشی را از (1) بسیار بسیار آسان تا (9) بسیار بسیار دشوار می­ سنجید که هر آزمودنی با توجه به تجربه خود از برنامه آموزشی آن را مشخص می­ ساخت. سؤال دوم این مقیاس، میزان تلاش ذهنی آزمودنی­ ها را از (1) بسیار بسیار کم تا (9) بسیار بسیار زیاد اندازه­ گیری می­ کرد، به  گونه ­ای که آزمودنی­ ها بر اساس میزان تلاش ذهنی که برای درک محتوای آموزشی داشتند آن را مشخص می­ ساختند. این پرسشنامه پس از ترجمه، برای اصلاح به دو نفر از اساتید تکنولوژی آموزشی داده شد و مورد تأیید آنان قرار گرفت. همچنین، برای تعیین پایایی، این مقیاس بر روی یک گروه 12 نفره از جامعه آماری (غیر از آزمودنی­‌های گروه نمونه‌) اجرا شد و پایایی پرسشنامه با استفاده از ضریب آلفای کرونباخ محاسبه شد و مقدار آن میزان قابل قبول 0/89 بدست آمد. پایایی این پرسشنامه در پژوهش پاس و ون مرینبوئر با استفاده از ضریب آلفای کرونباخ، مقدار 9/. گزارش شده است (9). همچنین، به منظور اندازه­ گیری میزان بهره ­وری آموزشی گروه­ های آزمایش و کنترل، از فرمول زیر که اندازه­ های بار­شناختی و عملکرد بر روی تکلیف را با هم ترکیب می­ کند استفاده شد (9).