Kim Lange, Annika Ohle, Thilo Kleickmann, Alexander Kauertz, Kornelia Möller & Hans E. Fischer

Transkript

1 Kim Lange, Annika Ohle, Thilo Kleickmann, Alexander Kauertz, Kornelia Möller & Hans E. Fischer Zur Bedeutung von Fachwissen und fachdidaktischem Wissen für Lernfortschritte von Grundschülerinnen und Grundschülern im naturwissenschaftlichen Sachunterricht Bestehende Studien konnten die Bedeutung des Fachwissens und des fachdidaktischen Wissens von Lehrkräften für die Unterrichtsqualität und das Lernen von Grundschulkindern belegen. Offen bleibt die Frage, ob beide Wissensbereiche eine gleich große Bedeutung für den Lernerfolg von Schülerinnen und Schülern haben. Zur Beantwortung dieser Frage wurde auf Daten von 60 Lehrkräften und ihren 1326 Lernenden aus dem naturwissenschaftlichen Sachunterricht der 4. Klasse zurückgegriffen. Mehrebenenanalysen zeigen einen positiven Zusammenhang nur zwischen dem fachdidaktischen Wissen, nicht jedoch dem Fachwissen und dem Lernerfolg. Lehrkräfte, Fachwissen, fachdidaktisches Wissen, Lernleistung, Mehrebenenanalyse Several studies provide empirical evidence that teachers content knowledge and pedagogical content knowledge are relevant for quality teaching and learning in primary schools. The question whether content knowledge and pedagogical content knowledge are equally relevant for students achievement is still unanswered. Therefore, the study aims for answering this question using data from 60 primary science classrooms with 1326 fourth-grade students. Multilevel analyses show a positive relation between teachers pedagogical content knowledge and students learning outcomes. For teachers content knowledge no impact on students achievement could be found. Teachers, Content Knowledge, Pedagogical Content Knowledge, Students Achievement, Multilevel Analysis 1. Qualitätssicherung im Bildungssystem durch Professionalisierung von Lehrkräften Die Professionalisierung von Lehrpersonen wird als wichtiges Element zur Qualitätssicherung in Bildungssystemen herausgestellt (vgl. Darling-Hammond & Bransford 2005; Lipowsky 2006; Baumert & Kunter 2011). Verbesserungen in diesem Bereich werden insbesondere von einer veränderten Erstausbildung der Lehrkräfte an den Universitäten erwartet (vgl. Terhart 2014). Für das Ableiten von wissenschaftlich begründeten Thesen in diesem Bereich stellt das Identifizieren professioneller Kompetenzen, die Lehrkräfte für das erfolgreiche Unterrichten benötigen, eine unerlässliche Grundlage dar. Empirische Studien liefern bereits erste Erkenntnisse zur Bedeutsamkeit von fachspezifischen Wissensbereichen der professionellen Kompetenz für die Unterrichtsqualität und

2 die Lernentwicklung von Schülerinnen und Schülern (vgl. z. B. Abell & Roth 1992; Ma 1999; Hill, Rowan & Ball 2005; Hill, Ball, Blunk, Goffney & Rowan 2007; Ohle, Fischer & Kauertz 2011; Lange, Kleickmann, Tröbst & Möller 2012). Dabei legen Befunde aus der Sekundarstufe die Vermutung nahe, dass es für die Lernfortschritte der Schülerinnen und Schüler insbesondere auf das fachdidaktische Wissen der Lehrkräfte ankommt (vgl. Baumert, Kunter, Blum, Brunner, Voss, Jordan & Tsai 2010; Sadler, Sonnert, Coyle, Cook-Smith & Miller 2013). Da diese Befundlage für die Grundschule bislang unklar ist, knüpft der vorliegende Beitrag hier an und überträgt die Frage nach der Bedeutung von Fachwissen und fachdidaktischem Wissen für den Lernerfolg von Schülerinnen und Schülern auf den Sachunterricht. Die Daten der DFG-geförderten PLUS- Studie 1 bieten die Möglichkeit, die Relevanz des Fachwissens und des fachdidaktischen Wissens für Lernfortschritte für den Sachunterricht der Grundschule anhand einer Stichprobe zu überprüfen und so Annahmen zu deren Bedeutung für die Qualitätssicherung im Bildungssystem abzuleiten. 2. Professionelles Wissen von Lehrkräften Das professionelle Wissen von Lehrkräften gilt als zentrale Komponente für erfolgreiches unterrichtliches Handeln, welches den Wissenserwerb und die motivationale Entwicklung von Lernenden beeinflusst (vgl. Shulman 1986; 1987; Bromme 1997; Baumert & Kunter 2006; Fischer, Borowski & Tepner 2012). Aus dem angloamerikanischen Raum existiert eine durchgängig akzeptierte Unterteilung des professionellen Lehrerwissens in Fachwissen ( content knowledge, im Folgenden: CK), fachdidaktisches Wissen ( pedagogical content knowledge, im Folgenden PCK) und psychologischpädagogisches Wissen (vgl. Shulman 1986; 1987), welche auch für aktuelle Studien im naturwissenschaftlichen Unterricht der Sekundarstufe tragend ist (vgl. z. B. Tepner, Borowski, Dollny, Fischer, Jüttner, Kirschner, Leutner, Neuhaus, Sandmann, Sumfleth, Thillmann & Wirth 2012). Diese drei Bereiche ließen sich in unterschiedlichen Studien auch empirisch trennen (vgl. z. B. Phelps & Schilling 2004; Blömeke, Seeber, Lehmann, Kaiser, Schwarz, Felbrich & Müller 2008). Während das generisch-pädagogische Wissen weitgehend vom Fachinhalt losgelöstes Wissen über die Organisation und Optimierung von Lehr- und Lernumgebungen sowie allgemeines Wissen über Lerntheorien und Lehrmethoden umfasst, sind die übrigen beiden Bereiche domänenspezifisch zu betrachten (vgl. Grossman 1994; Shulman 1986) und somit für diesen Beitrag, der auf den Sachunterricht fokussiert, besonders relevant. Das CK umfasst zunächst das fachliche Wissen des Unterrichtsfaches, wie es in den akademischen Bezugsdisziplinen der entsprechenden Schulfächer entwickelt wird. Auch das Wissen darüber, wie sich die Inhalte des Fachs organisieren und wie sie mit anderen Bereichen innerhalb und außerhalb der eigenen Domäne verknüpft sind, gehören dazu (vgl. Borko & Putnam 1996; Shulman 1986). PCK wird als eine Kombination und Integration von fachlichem und pädagogischem 1 PLUS = Professionswissen von Lehrkräften, naturwissenschaftlicher Unterricht und Zielerreichung im Übergang von der Primar- zur Sekundarstufe. Die Studie wurde durch Mittel der Deutschen Forschungsgemeinschaft (Kennzeichen MO 942/3-1 und FI 477/21-1) im Rahmen der Forschergruppe Naturwissenschaftlicher Unterricht (NWU) gefördert

3 Wissen beschrieben, welches Lehrkräfte dazu befähigt, Fachinhalte gemäß der Interessen und Fähigkeiten von Lernenden in fruchtbare Lerngelegenheiten zu übersetzen (vgl. Shulman 1987). Das PCK setzt somit theoretisch Fachwissen und pädagogisches Wissen voraus, wird in der Literatur aber stets als mehr als die Summe seiner Teile (Abell 2008, 1407; Übersetzung durch die Verfasser) beschrieben und als eigenständiger sowie professionsprägender Bereich des professionellen Wissens herausgestellt, welcher nicht nur Lehrkräfte von reinen Fachspezialisten oder Pädagogen, sondern auch Fachlehrkräfte von Lehrkräften anderer Fächer unterscheidet (vgl. Kirschner 2013). Erste Untersuchungsbefunde im Sekundarbereich zeigen für das CK und das PCK hohe Korrelationen (vgl. z. B. Riese & Reinhold 2012; Krauss, Brunner, Kunter, Baumert, Blum, Neubrand & Jordan 2008), was auf die Bedeutung des CKs für die Ausbildung des PCKs schließen lässt. 2.1 Zur Bedeutung des Fachwissens und des fachdidaktischen Wissens für das erfolgreiche Unterrichten im Sachunterricht Da das Unterrichten von Fachinhalten zu den Kernaufgaben von Lehrkräften gehört (vgl. Tenorth, 2006), gilt die Aussage, dass Lehrkräfte sowohl CK als auch PCK für die Gestaltung eines kognitiv anregenden, verständnisfördernden Unterrichts und das Initiieren sowie Unterstützen von Lernfortschritten benötigen (vgl. Baumert u.a. 2011), allgemein als unstrittig. Bis heute liegen allerdings erst wenige Studien vor, die die Zusammenhänge zwischen Lehrerwissen und Unterrichtsqualität (vgl. Hill u.a. 2007) oder Lehrerwissen und Lernzuwächsen (vgl. Hill u.a. 2005; Lange u.a. 2012; Sadler u.a. 2013) bzw. den Zusammenhang von Lehrerwissen über Unterricht hin zu Lernfortschritten (vgl. Baumert u.a. 2010) belegen. Dabei fällt auf, dass die Studien von Hill und Kollegen die Bedeutung von CK und PCK als Konglomerat untersuchen, ohne in den Erhebungsinstrumenten zwischen fachlichem und fachdidaktischen Wissen zu unterscheiden (vgl. z. B. Hill u.a. 2005). Die Studien zeigen, dass ein Gesamtkonstrukt aus mathematischem Alltagswissen, tiefer gehendem konzeptuellem Verständnis von typischen mathematischen Unterrichtsinhalten aus dem Grundschul- und Sekundarbereich sowie speziellem mathematischem Wissen, das für das Unterrichten dieser Themen notwendig ist, ein positiver Prädiktor für Leistungsfortschritte (vgl. Hill u.a. 2005) und Unterrichtsqualität (vgl. Hill u.a. 2007) ist. Betrachtet man den Stand der Forschung zur spezifischen Bedeutung von CK und PCK, so deuten sich differentielle Ergebnisse für die beiden Bereiche an. Dabei zeigen sich insbesondere für das CK außerhalb der Mathematik seltener Zusammenhänge zu Schülerleistungen als für das PCK (vgl. z. B. Carlisle, Correnti, Phelps & Zeng 2009 für den Bereich des Erstlesens in der Grundschule; für einen Überblick im Bereich Naturwissenschaften vgl. Abell 2007 und Fischer u.a. 2012; für einen allgemeinen Überblick Lipowsky 2006). Der Stand der Forschung für den Sachunterricht der Grundschule wird im Folgenden zusammengefasst dargelegt. Zur Bedeutung des Fachwissens Über alle Fächer hinweg gilt als Konsens, dass Lehrkräfte zur Gestaltung fachlicher Unterrichtsangebote über ein gewisses Maß an fachlichem Wissen in der jeweiligen

4 Inhaltsdomäne verfügen müssen (vgl. z. B. Shulman 1986; Baumert u.a. 2006). Dies wird auch für Lehrkräfte im Sachunterricht angenommen (für den naturwissenschaftlichen und technischen Bereich vgl. Möller 2004; für das politische Lernen vgl. Oberle 2012). Betrachtet man nun CK, das für den Sachunterricht benötigt wird, kann es für den naturwissenschaftlichen Lernbereich als konzeptuelles Wissen über Zusammenhänge und die Struktur des Faches (Anders, Hardy, Sodian & Steffensky 2013, 55) beschrieben werden, welches deutlich über reines Faktenwissen hinausgeht (dieses aber auch umfasst). Es beinhaltet Wissen über grundlegende themenübergreifende Basiskonzepte, welche als Voraussetzung dafür gelten, Inhaltsbereiche miteinander zu vernetzen und grundlegende Prinzipien einer Domäne zu verstehen. So sollten Fakten genauso wie Zusammenhänge von Fakten, Begründungen, Abhängigkeiten etc. gekannt werden sowie übergeordnete Konzepte verstanden worden sein (vgl. Ohle u.a. 2011). Anders und Kollegen (2013) fordern, dass das CK von Grundschullehrkräften mindestens dem Niveau des naturwissenschaftlichen Unterrichts der Sekundarstufe I entsprechen sollte (S. 57). Empirische Evidenzen für diese Forderung sowie Beschreibungen für andere Bereiche des Sachunterrichts liegen nach unserem Wissensstand bislang nicht vor. Bestehende empirische Studien beleuchten vielmehr, dass das CK der Grundschullehrkräfte im inhaltlich vielfältigen Sachunterricht häufig Defizite aufweist (vgl. Harlen 1997) und wesentlich geringer ausgebildet ist als das Fachwissen von Lehrpersonen der Sekundarstufe (vgl. z. B. Draxler 2007; Ohle 2010; alle Befunde für den naturwissenschaftlichen Sachunterricht). Die theoretisch postulierte Bedeutung des CKs wird vor allem durch Untersuchungen getragen, die zeigen, dass mangelndes bzw. fehlendes CK der Lehrperson die Unterrichtsqualität im Sachunterricht negativ beeinträchtigen kann, insbesondere dann, wenn Lehrkräfte aufgrund ihres mangelnden CKs alternative Schülervorstellungen nicht als solche erkennen (vgl. z. B. Harlen 1997; Smith & Neale 1989). Ein zweites durch fehlendes CK mitverursachtes Problem ist der ineffektive Einsatz fachspezifischer Lehrstrategien: Tobin, Tippins und Gallard (1994) haben herausgearbeitet, dass Lehrkräfte im Unterricht oft Erklärungen und Analogien einsetzen, die fachlich unzureichende Schülervorstellungen hervorrufen oder bestärken, wenn sie außerhalb ihres Expertisegebietes unterrichteten. Auch Smith und Neale (1989) zeigten, dass (im Anschluss an Fortbildungsmaßnahmen) nur Lehrkräfte mit fundiertem CK in der Lage waren, über die in der Fortbildung adressierten Repräsentationen hinaus eigene geeignete Formen von Repräsentationen und unterrichtlichen Aktivitäten zu entwickeln und anzuwenden. Zusammengenommen deuten diese Studien darauf hin, dass CK zwar eine notwendige, aber keine hinreichende Voraussetzung für guten Unterricht ist. Dies passt zu dem Befund einer deutschen Studie, in der der Einfluss des CKs von Grundschulehrkräften auf Schülerleistungen im naturwissenschaftlichen Sachunterricht direkt untersucht wurde (vgl. Ohle 2010; Ohle u.a. 2011). Auch hier konnten keine direkten Zusammenhänge zwischen dem CK und der Unterrichtsqualität oder den Schülerleistungen gefunden werden. Die Ergebnisse der Analysen deuten vielmehr darauf hin, dass das CK einer Lehrkraft nur dann auf Schülerleistung wirken kann, wenn der Unterricht angemessen strukturiert ist (vgl. Ohle u.a. 2011). Dieser Befund verweist wiederum auf die hohe Bedeutung des PCKs. Zur Bedeutung des fachdidaktischen Wissens

5 In der Auseinandersetzung mit Shulmans Beschreibungen des professionellen Wissens von Lehrkräften erfährt das PCK besondere Aufmerksamkeit, da diesem (als Wissen über die adressatengerechte Aufarbeitung von Inhalten) ein zentraler Stellenwert für die Gestaltung kognitiv anregender und motivierender Lerngelegenheiten sowie für das adaptive Bereitstellen individueller und konstruktiver Unterstützung im Unterricht zugesprochen wird (vgl. z. B. Baumert u.a. 2011). Als weithin anerkannte Basiskomponenten kann man die Unterfacetten Wissen über Bedingungen des Lernens und Wissen über instruktionale Aktivitäten herausstellen (Depaepe, Verschaffel & Kelchtermans 2013; Park & Oliver 2008), welche auch für den naturwissenschaftlichen Sachunterricht als grundlegend angenommen werden (vgl. Lange 2010; Anders u.a. 2013). Im Gegensatz zu den Befunden zum CK unterstützen die vorliegenden Studien die theoretisch postulierte Bedeutung des PCKs durchgängig (vgl. Baumert u.a. 2010; Sadler u.a. 2013). Erste Hinweise dafür, dass PCK von Lehrkräften auch für die Lernergebnisse im Sachunterricht eine Rolle spielt, finden sich in Studien, die dieses Wissen über distale Indikatoren wie Abschlüsse, besuchte Fortbildungen u.ä. erfassten (vgl. Druva & Anderson 1983; Möller, Hardy, Jonen, Kleickmann & Blumberg 2006). In qualitativen Studien zum technischen und naturwissenschaftlichen Lernen im Sachunterricht wird beschrieben, wie ein verbessertes PCK zu höherer Unterrichtsqualität und besseren Schülerleistungen führt (vgl. Jones & Moreland 2004; Smith u.a. 1989). Die bislang einzige Untersuchung für den Sachunterricht, in der die Bedeutung des PCKs für den Lernerfolg in der Grundschule quantitativ untersucht wurde, untermauert diese Ergebnisse. Es konnte gezeigt werden, dass PCK unter Kontrolle individueller Lernvoraussetzungen und bedeutsamer Kontextmerkmale in einem positiven Zusammenhang mit dem Lernerfolg der Schüler und Schülerinnen steht (vgl. Lange u.a. 2012). 2.2 Fachwissen oder fachdidaktisches Wissen Worauf kommt es im Sachunterricht an? Im Sachunterricht wird seit langer Zeit eine Diskussion um festzulegende curriculare Inhalte für die Lehramtsausbildung geführt, die als paradigmatisch für die Probleme der Lehrerbildung angesehen werden kann (Soostmeyer 1996, 28). Noch bevor die Wissenstaxonomie zum Professionswissen von Lehrkräften sensu Shulman (1986; 1987) hierzulande weitläufig rezipiert und in Modelle der Lehrerkompetenz (vgl. Baumert u.a. 2006; 2011) integriert wurde, diskutierte man über den Stellenwert von fachwissenschaftlichen und fachdidaktischen Studienanteilen in der sachunterrichtlichen Lehrerbildung. So wurde schon 1993 in einem Beitrag von Beck argumentiert, dass im Sachunterricht nicht nur fachwissenschaftliche Kenntnisse erforderlich seien, die den Studierenden den Zugang zu Phänomenen ermöglichen, sondern auch didaktisches Wissen, insbesondere Wissen über Kinder und deren Entwicklungsstände, Wissen über die Bereitstellung von Lernmitteln sowie die Gestaltung von Lernsituationen (vgl. Beck 1993, 7). Auch unter den Tagungsthemen der Gesellschaft für Didaktik des Sachunterrichts in den Jahren 1996 ( Lehrerbildung Sachunterricht ) und 2004 ( Lehrerkompetenzen für den Sachunterricht) kamen unterschiedliche Autoren implizit oder explizit zu dem Schluss, dass angehende Lehrkräfte für den Sachunterricht sowohl CK als auch PCK benötigen

6 (vgl. Köhnlein 1996; Soostmeyer 1996; Rauterberg 2004), was sich auch in einer Veröffentlichung von Möller (2004) wiederfindet. Die allein normativ geführte Diskussion verweist auf ein (nicht nur) für den Sachunterricht bestehendes Forschungsdesiderat: Auch wenn die oben skizzierten Befunde die Bedeutung des CKs und des PCKs für die Unterrichtsqualität und die Lernentwicklung von Schülerinnen und Schülern stützen, so fehlt mit Blick auf die Grundschule und den dort verorteten Sachunterricht die empirische Klärung der Frage, ob CK und PCK von Lehrkräften gleichermaßen bedeutsam für Unterrichtsqualität und Lernfortschritte der Schülerinnen und Schüler sind. Empirische Evidenzen liegen nach unserem Wissensstand bislang nur für den Mathematik- und den Physikunterricht der Sekundarstufe vor. In der COACTIV-Studie erwies sich im Bereich des Mathematikunterrichts das PCK im Vergleich zum CK als prädiktiver für die Unterrichtsqualität und die Schülerleistungen (vgl. Baumert u.a. 2010). In dieselbe Richtung deuten die Ergebnisse einer Studie aus dem Bereich der Physik, in der die Effekte von CK und PCK ebenfalls separat überprüft wurden (vgl. Sadler u.a. 2013). Unter Rückgriff auf eine Stichprobe von 9556 Schülerdaten aus 181 Schulen und den dazu befragten Lehrkräften zeigte sich, dass sich das PCK der Lehrkräfte positiv auf die Lösungshäufigkeit der Aufgaben auswirkte, die alternative Schülervorstellungen thematisieren. Je mehr die Lehrkräfte über Schülervorstellungen und damit einhergehende Lernschwierigkeiten als Teil des PCKs wussten, desto häufiger wurden diese Aufgaben von den Schülerinnen und Schülern richtig beantwortet. Das CK der Lehrkräfte korrelierte dagegen mit den Lösungshäufigkeiten der Aufgaben, die keine alternativen Vorstellungen thematisieren (vgl. Sadler u.a. 2013). 3. Fragestellung und Hypothese Der Stand der Forschung zur Bedeutung von CK und PCK für den Sachunterricht der Grundschule deutet insgesamt darauf hin, dass sowohl das CK als auch das PCK wichtige Bereiche des Lehrerwissens sind, welche die Unterrichtsqualität und/oder die Schülerleistung beeinflussen. Offen bleibt die Frage, ob ein Wissensbereich von größerer Bedeutung für den Lernerfolg der Schülerinnen und Schüler ist als der andere. Auf Grundlage der bestehenden Ergebnisse für das Professionswissen in Mathematik und Physik ist anzunehmen, dass das PCK der bedeutsamere Prädiktor ist, insb. dann wenn der Aufbau von Wissen, bei dem alternative Schülervorstellungen eine bedeutende Rolle spielen, im Zentrum steht. 4. Methode 4.1 Untersuchungsdesign und Stichprobe Die Daten zur Beantwortung der Fragestellung stammen aus dem DFG-Projekt PLUS, welches den physikbezogenen Sachunterricht am Ende der Grundschulzeit und den physikbezogenen Anfangsunterricht zu Beginn der Sekundarstufe vergleichend untersucht (vgl. für eine Zusammenfassung Möller, Kleickmann & Lange 2013). Im Rahmen der Studie wurden Lehrkräfte gebeten, das Thema Aggregatzustände und ihre Übergänge

7 am Beispiel Wasser (kurz: Aggregatzustände) in ihren 4. bzw. 6. Klassen 2 im Umfang von sechs Unterrichtsstunden zu unterrichten. Dieses Thema ist ein Standardthema im Curriculum der Grundschule und der Sekundarstufe I. Direkt vor und kurz nach der Unterrichtsreihe bearbeiteten alle beteiligten Klassen einen Test zum Wissen im Inhaltsbereich Aggregatzustände. Das auf den Inhaltsbereich bezogene CK sowie das PCK der Lehrkräfte wurden am Ende der Unterrichtseinheit erfasst. Für den vorliegenden Beitrag wird auf die Daten der 60 dort untersuchten Grundschulklassen zurückgegriffen, welche in Nordrhein-Westfalen (NRW) im Umkreis von Essen (vorwiegend städtische Schulen) und Münster (vorwiegend ländliche Schulen) über die Schulleitungen rekrutiert wurden. Die Teilnahme an der Studie war freiwillig; die Teilnahmequote auf Schulebene betrug ca. 20 Prozent. 85 Prozent der teilnehmenden Lehrpersonen waren weiblich. Das Alter der Lehrpersonen betrug durchschnittlich 43,3 Jahren (25-63 Jahre). Mit Blick auf allgemeine soziodemografische Daten (Alter, Geschlechterverteilung und Berufserfahrung) kann die Stichprobe als für das Bundesland Nordrhein-Westfalen repräsentativ beschrieben werden, allerdings zeigten sich Unterschiede hinsichtlich motivationaler Variablen zugunsten der hier untersuchen Stichprobe (vgl. Lange u.a. 2012). Die Schülerstichprobe umfasste insgesamt 1326 Schülerinnen und Schüler und wurde aus den von den oben beschriebenen Lehrkräften unterrichteten 60 Klassen gebildet. Das durchschnittliche Alter betrug 10,27 Jahre mit einer Spannweite von 8 bis 12 Jahren; 46,9 Prozent der Studienteilnehmer waren weiblich. Der sozioökonomische Status wurde in einem Elternfragebogen über die von den Erziehungsberechtigten ausgeübten Berufe über den International Socio-Economic Index (ISEI) operationalisiert (vgl. Ganzeboom & Treiman 2003; 70 Prozent der Eltern des Gesamtsamples haben den Fragebogen beantwortet). Der höchste im Elternhaus vorkommende Wert (HISEI) wurde über die Stichprobe gemittelt und zeigte mit einem Mittelwert von 47,42 und einer Standardabweichung von 20,28 an, dass die Stichprobe Schülerinnen und Schüler aus allen sozialen Schichten umfasste (vgl. z. B. mittlerer HISEI für NRW in IGLU-E 2006; Stubbe, Bos, & Hornberg 2008, 108). Außerdem gaben 181 Familien an, dass mindestens ein Elternteil nicht Deutsch als Muttersprache spricht (13,4 Prozent des Schülersamples). 4.2 Erhebungsinstrumente Fachwissen der Lehrkräfte Das CK der Lehrkräfte im Inhaltsbereich Aggregatzustände wurde über einen Multiple- Choice Test mit 42 Items erfasst. Diese Items umfassen themenspezifische Inhalte auf Grundschul-, Sekundarstufen- und Universitätsniveau und decken Fakten-, Zusammenhangs- und Konzeptwissen ab. Eine ausführliche Beschreibung der Itementwicklung findet sich in Ohle u.a. (2011). Die Lehrkräfte mussten bei der Bearbeitung des Tests Aussagen als richtig oder falsch einordnen; ein Item galt nur dann als richtig gelöst, wenn alle Aussagen korrekt eingeordnet wurden. 2 Nur eine Lehrkraft unterrichtete aus organisatorischen Gründen in der 3. Klasse.

8 Die Testgüte wurde mittels Raschanalyse überprüft, wobei alle 42 Items zum eindimensionalen Raschmodell passen (-1.0 < T < +1.0; 0.83 < MNSQ < 1.16). Die EAP/PV Reliabilität (analog zu Cronbach s Alpha in der klassischen Testtheorie) liegt zufriedenstellend bei.83. Um curriculare Validität des Instrumentes zu gewährleisten, wurden die Inhalte der Testitems auf Basis einer Lehrwerksanalyse festgelegt Fachdidaktisches Wissen der Lehrkräfte Das PCK der Lehrkräfte wurde ebenfalls mit Hilfe eines Papier-und-Bleistift-Tests erfasst, der an anderer Stelle ausführlich beschrieben wurde (vgl. z. B. Lange 2010; Lange u.a. 2012). Der Test beinhaltet Aufgaben mit offenem und mit geschlossenem Antwortformat in den grundlegenden Facetten Wissen über Bedingungen des Lernens und Wissen über instruktionale Aktivitäten (vgl. z. B. Park u.a. 2008) im Inhaltsbereich Aggregatzustände. Im erst genannten Bereich werden Lehrkräfte z.b. aufgefordert, alle ihnen bekannten typischen Schülervorstellungen oder Lernschwierigkeiten zu einem bestimmten Phänomen anzugeben oder Schüleraussagen hinsichtlich ihrer Anschlussfähigkeit zu analysieren. Indem Lehrkräfte geeignete Versuche zur Unterstützung der Verständnisprozesse skizzieren bzw. vorgegebene Versuche bewerten, wird das Wissen über instruktionale Aktivitäten erfasst. Des Weiteren müssen Lehrkräfte Themen bzw. Konzepte im Sinne einer sinnvollen Sequenzierung von Inhalten identifizieren, die vor der Erarbeitung eines bestimmten Konzepts (z. B. Verdunstung) im Unterricht thematisiert worden sein sollten (Wissen über instruktionale Aktivitäten). Der Test umfasst 14 Items (11 offene-, 3 Multiple-choice-Items) mit einer noch akzeptablen Reliabilität (Cronbachs Alpha =.67) Schülerwissenstest im Inhaltsbereich Aggregatzustände Der Leistungstest zum Thema Aggregatzustände umfasst 24 Aufgaben im Multiplechoice- oder Multiple-select-Format mit jeweils bis zu sechs Einzelantwortalternativen. Der Test enthält 15 Aufgaben zu einfachem Begriffswissen (z. B. korrekte Verwendung der Begriffe fest, flüssig, gasförmig) und neun Aufgaben zum konzeptuellen Wissen, in denen wissenschaftlich akzeptable Erklärungen für Verdunstungs- und Kondensationsphänomene angenommen und Erklärungen abgelehnt werden müssen, die typische, nicht belastbare Schülervorstellungen enthalten. Die Reliabilität (Cronbachs Alpha) liegt in der Prämessung bei.67 und in der Postmessung bei Kontrollvariablen Vorab wurden theoriegeleitet für alle Modelle Kontrollvariablen ausgewählt, welche das Zielkriterium beeinflussen und etwaige Zusammenhänge des CKs bzw. des PCKs mit den Schülerleistungen verdecken können. Kontrollvariablen auf Individualebene waren das bereichsspezifische Vorwissen, die kognitiven Grundfähigkeiten (gemessen über zwei Subskalen des CFT 20-R, 26 Items, Cronbachs Alpha.65; Weiß 2005) sowie der familiäre, sozioökonomische Status (s.o.; zur Bestimmung eines Scores für den einzelnen Schüler wurden die ISEI-Scores der im Haushalt lebenden Erziehungsberechtigten

9 aufsummiert), die Muttersprache (Elternfragebogen; 1= Deutsch als Muttersprache; 0 = mind. eine andere Muttersprache) und das Geschlecht der Lernenden (0 = Mädchen, 1= Jungen). Auf Ebene der Klasse wurden ebenfalls lernrelevante Einflussfaktoren kontrolliert. Es wurden zudem die für das Unterrichtsthema Aggregatzustände verwendete Unterrichtszeit in Minuten sowie die Effizienz der Klassenführung kontrolliert (vgl. z. B. Helmke & Schrader 2010). Diese wurde aus Schülerperspektive in den Bereichen Disziplin, Regelklarheit und Störungsprävention erhoben und als Gesamtskala (17 Items; Cronbachs Alpha=.79; ICC(1)=.24; ICC(2)=.87) in das Analysemodell aufgenommen (vgl. Fricke, van Ackeren, Kauertz & Fischer 2012). Zusätzlich wurde die Berufserfahrung der Lehrkräfte im Sachunterricht in Dienstjahren auf der Klassenebene hinzugenommen (vgl. z. B. Dunkin & Biddle 1974). 4.3 Analyseverfahren In einem ersten Schritt wird der Frage nach der Unterscheidbarkeit von CK und PCK nachgegangen. Zur empirischen Überprüfung der Dimensionalität wurde die bivariate Produkt-Moment-Korrelation auf manifester Ebene analysiert. Im Fall der empirischen Trennbarkeit der Konstrukte wird in einem zweiten Schritt die Frage nach ihrer Bedeutsamkeit für Lernfortschritte beantwortet. Zur Berücksichtigung der hierachischen Struktur der Daten (vgl. Ditton 1998), wurden Mehrebenen- Regressionsmodelle mit manifesten Variablen spezifiziert, in denen das Zielkriterium (Wissen der Schülerinnen und Schüler im Inhaltsbereich Aggregatzustände) einmal durch das CK, einmal durch das PCK und einmal durch beide Wissensbereiche vorhergesagt wird. Die in beschriebenen Kontrollvariablen wurden in allen Modellen auf Individual- und Klassenebene in die Modelle eingefügt. Dabei wurde die Klassenführung als Prädiktor auf Individualebene und auf Klassenebene (der interessierende Kontexteffekt über die Mittelwerte der Klassen) modelliert (vgl. Lüdtke, Robitzsch, Trautwein & Köller 2007). Für die Analysen wurden im Programm Mplus 5.21 (vgl. Muthén & Muthén ) Zwei-Ebenen-Modelle spezifiziert, in denen die Klassenmittelwerte des Zielkriteriums als abhängige Variablen auf Aggregatebene fungieren und hier durch die jeweiligen Wissensfacetten sowie Kontrollvariablen vorhergesagt werden (sog. random intercept models; vgl. Raudenbush & Bryk 2002). Fehlende Werte wurden mit Hilfe des in Mplus implementierten Full Information Maximum Likelihood-Algorithmus unter Nutzung aller beobachteten Werte geschätzt (vgl. Lüdtke u.a. 2007). 5. Ergebnisse Fachwissen und fachdidaktisches Wissen als trennbare Facetten Die Ergebnisse der Analyse der manifesten Produkt-Moment-Korrelation zwischen den Wissensbereichen zeigten einen mittleren korrelativen Zusammenhang von r =.36 (p <.05). Die mittlere Korrelation reflektiert die Erwartung, dass es sich um distinkte Konstrukte, die sich inhaltlich teilweise überlappen, handelt.

10 Differentielle Zusammenhänge zwischen Wissensbereichen und Lernfortschritten Die mittlere Korrelation von CK und PCK legitimiert die Frage nach dem spezifischen Beitrag der Wissensbereiche für Lernfortschritte von Schülerinnen und Schülern. Um die Effekte zu überprüfen, wurde eine Reihe von Mehrebenenmodellen spezifiziert. In einem ersten Schritt wurde die Varianz der abhängigen Variablen in diesem Fall der Nachtestleistung im Schülerwissenstest in innerhalb und zwischen den Klassen liegende Komponenten zerlegt (Nullmodell). Dafür wurde die Intraklassenkorrelation (ICC) berechnet. Das Ergebnis zeigt, dass beim Wissen über Aggregatzustände 21% der Gesamtvarianz zwischen den Klassen liegen und somit von systematischen Unterschieden zwischen den Klassen gesprochen werden kann. Nach Aufnahme der Kontrollvariablen auf Individualebene verringerte sich die Varianz zwischen den Klassen auf 14 %. Im Folgenden wurde geprüft, inwieweit diese Varianz zwischen Klassen unter Berücksichtigung von Kontrollvariablen auf Individualebene (Modell 1) und Aggregatebene (Modell 2) durch a) das CK, b) das PCK und c) beide Bereiche gemeinsam aufgeklärt werden kann. Aufgrund der mittleren Korrelation zwischen CK und PCK ist es möglich, beide Prädiktoren simultan in die Regressionsanalysen einfügen, da Multikollinearität unwahrscheinlich erscheint. Die Ergebnisse aller Analysen sind in Tabelle 1 zusammengefasst. Alle Variablen wurden unstandardisiert in die Modelle eingefügt. Für kontinuierliche Prädiktoren werden vollstandardisierte und für dichotome Prädiktoren y- standardisierte Regressionskoeffizienten berichtet. Tabelle 1: Vorhersage der Lernleistung am Ende der Unterrichtsreihe CK und PCK unter Kontrolle von individuellen Lernvoraussetzungen und bedeutsamer Kontextmerkmale Modell 1 Modell 2 Modell 3 Modell 4 Modell 5 Individualmodell Individual- u. Kontextmodell CK-Modell PCK-Modell CK- & PCK- Modell Intercept (1.92) (1.95) (1.85) (1.86) Individualebene Vorwissen -.52***(.02) -.52***(.02).52***(.02).52***(.02) -.52***(.02) CFT -.14***(.03) -.14***(.03).14***(.03).14***(.03) -.14***(.03) Muttersprache -.04***(.03) -.04***(.03).04***(.03).04***(.03) -.04***(.03) ISEI -.04***(.03) -.04***(.03).04***(.03).04***(.03) -.04***(.03) Geschlecht -.03***(.02) -.03***(.02) -.03***(.02) -.03***(.02) -.03***(.02) R² -.30***(.02) -.30***(.02) -.30***(.02).30***(.02) -.30***(.02) Klassenebene PCK -.25***(.12) -.25***(.13) CK -.05***(.13) -.02***(.13) Unterrichtsdauer -.32***(.34) -.32***(.14) -.33***(.13) -.33***(.13) Klassenführung -.30***(.14) -.31***(.14) -.33***(.13) -.32***(.13) Lehrerfahrung -.24 **(.14) -.24 **(.14) -.31***(.13) -.31***(.13) R² -.25***(.11) -.26***(.12) -.37***(.13) -.37***(.13) Anmerkungen. Regressionskoeffizienten aus Mehrebenenanalysen; Standardfehler in Klammern. CFT = allgemeine kognitive Fähigkeiten; ISEI = sozioökonomischer Status der Familie; R²: Durch alle Prädiktoren auf der jeweiligen Ebene aufgeklärte Varianz. <.10. *p<.05. **<.01. ***p<.001.

11 Die Ergebnisse zum Einfluss der einzelnen Prädiktoren auf das im Nachtest erreichte Wissen zum Thema Aggregatzustände zeigen, dass das bereichsspezifische Vorwissen sowie die allgemeinen kognitiven Fähigkeiten die maßgeblichen Prädiktoren auf der Ebene der Individualmerkmale sind. Das bereichsspezifische Vorwissen ist in der vorliegenden Untersuchung der stärkste Prädiktor für das im Nachtest erreichte Wissen. Bei den Kontrollvariablen auf Klassenebene zeigen sich sowohl bei der Unterrichtszeit als auch bei der von den Schülerinnen und Schülern wahrgenommenen Klassenführung signifikante positive Zusammenhänge mit den Lernfortschritten. Während die Berufserfahrung in den Modellen ohne das PCK das gängige Signifikanzniveau knapp verfehlt, zeigt sich im Modell mit PCK ein positiver Effekt auf die Schülerleistung. Wenn die Lehrerfahrung als alleiniger Prädiktor auf der Klassenebene eingelesen wird, zeigt sich ebenfalls ein signifikanter Zusammenhang, so dass die Lehrerfahrung im Sachunterricht in der vorliegenden Untersuchung ein bedeutsamer Prädiktor für die Lernfortschritte zu sein scheint. Insgesamt werden durch die Kontrollvariablen auf der Klassenebene ca. 25 Prozent der zwischen den Klassen liegenden Varianz in den Lernfortschritten aufgeklärt. Für die Überprüfung der zentralen Hypothese sind die Modelle 3 bis 5 bedeutsam. Auf Klassenebene erweist sich das erfasste CK der Lehrkräfte in Modell 3 unter Kontrolle der Unterrichtsdauer, der Klassenführung und der Lehrerfahrung statistisch als nicht bedeutsam, das PCK in Modell 4 hingegen als bedeutsamer und statistisch signifikanter Prädiktor für das Wissen über Aggregatzustände im Nachtest. Das Modell 3 klärt kaum mehr Varianz auf der Klassenebene auf als das Referenzmodell 2 (26 zu 25 Prozent der zwischen den Klassen liegenden Varianz). Das PCK dagegen trägt bedeutsam zur Varianzaufklärung auf der Aggregatebene bei. Der Anteil von aufgeklärter Varianz durch alle Variablen auf der Aggregatebene steigt auf etwa 37 Prozent an. Dies verändert sich nicht, wenn CK und PCK gemeinsam in das Modell aufgenommen werden (Modell 5). 6. Diskussion und Ausblick Die Ergebnisse der vorliegenden Studie unterstützen bisherige Befunde zur empirischen Trennbarkeit der fachbezogenen Professionswissensbereiche und belegen diese für das CK und PCK im naturwissenschaftlichen Sachunterricht. Im Gegensatz zu Studien aus dem Sekundarbereich im Bereich Mathematik (z.b. COACTIV r =.79, p <.05; vgl. Krauss u.a. 2008) oder Physik (r =.68, p <.01; vgl. Riese & Reinhold 2012) fällt die Korrelation der beiden Wissensbereiche wesentlich geringer aus, was darauf hindeutet, dass es sich in der vorliegende Studie um distinktere Wissensbereiche handelt, die nicht so eng miteinander verbunden sind wie die Wissensbereiche bei den untersuchten Lehrkräften der Sekundarstufe. Ob dies ein schulstufenspezifischer oder messtechnischer Effekt ist, kann auf Basis der vorliegenden Daten nicht geklärt werden. Dieser Befund könnte ein Hinweis darauf sein, dass sich diese Bereiche des Professionswissens trotz ihrer Verbundenheit bis zu einem gewissen Grad getrennt voneinander entwickeln. In Bezug auf die Bedeutung dieser beiden Bereiche für den Lernerfolg von Schülerinnen und Schülern kommt dem PCK eine besonders einflussreiche Rolle zu. Die Studie stützt damit die Ergebnisse aus dem Sekundarbereich (vgl. Baumert u.a. 2010, Sadler u.a. 2013), die diesem Wissen eine besondere Bedeutung für Lernfortschritte der Schülerin-

12 nen und Schüler zuschreiben, was für das CK nicht im gleichen Maße gezeigt werden konnte. Die im Sekundarbereich gefundenen und für den naturwissenschaftlichen Sachunterricht in qualitativen Studien beschriebenen Effekte des CKs auf die Lernfortschritte konnten in der vorliegenden Studie analog zur Grundschul-Studie von Carlisle und Kollegen (2009) nicht gefunden werden. Lehrkräfte, die also nur über CK und nicht über PCK verfügen, waren nicht in der Lage, die Lernprozesse ihrer Schülerinnen und Schüler im gleichen Maße zu unterstützen, wie die Kolleginnen und Kollegen, die PCK im entsprechenden Inhaltsbereich besaßen. Dies könnte zum einen daran liegen, dass das CK der untersuchten Grundschullehrkräfte, wie in vorherigen Untersuchungen (z.b. Harlen 1997) relativ gering ausgeprägt war (M = 0,45 (SD = 0,15) bei einem theoretischen Maximum von 1 und einem theoretischen Minimum von 0) (vgl. Ohle 2010). Dies führte zu einer Einschränkung in der Varianz der Prädiktorvariablen, weshalb etwaige Effekte von hoch ausgeprägtem CK, etwa auf universitärem Niveau, in der vorliegenden Studie nicht untersucht werden konnten. Da mit Blick auf die curricularen Inhalte des Sachunterrichts derzeit nicht davon ausgegangen wird, dass Lehrkräfte Wissen auf universitärem Niveau benötigen (vgl. Anders u.a. 2013), könnte das Ergebnis alternativ inhaltlich als grundschulspezifischer Befund interpretiert werden: Scheinbar ist das in dieser Studie erfasste CK der Lehrkräfte für Lernfortschritte der Schülerinnen und Schüler im naturwissenschaftlichen Sachunterricht der Grundschule nicht von gleicher Bedeutung wie das der Lehrer in der Sekundarstufe. Da in der vorliegenden Untersuchung die Unterrichtsprozesse aber ausgeblendet wurden, schlussfolgern wir nicht, dass CK der Lehrkräfte im Sachunterricht unwichtig ist. Wie die oben skizzierten qualitativen Studien darlegen, scheint sich dieses insbesondere in der Unterrichtsqualität widerzuspiegeln und hier eine wichtige Grundlage zu legen, auf der fachdidaktische Entscheidungen getroffen werden können. Dies könnte der Grund dafür sein, dass keine direkten Effekte des CKs auf die Lernfortschritte der Schülerinnen und Schüler gefunden werden konnten. Mediationsmodelle unter Einbezug von Unterrichtsqualitätsmerkmalen könnten zukünftig weiteren Aufschluss über die Relevanz der unterschiedlichen Bereiche des Professionswissens für erfolgreiche Lehr-Lernprozesse geben. Auch der methodische Ansatz der vorliegenden Untersuchung, in der eine einzelne Unterrichtsreihe fokussiert wurde, gibt verstärkte Hinweise darauf, dass ein auf ein konkretes Unterrichtsthema bezogenes PCK hier in Bezug auf Aggregatzustände von Bedeutung für Lernfortschritte ist. Der Aufbau eines solchen Wissens scheint ohne ein solides CK über das jeweilige Thema nicht möglich: Wie soll eine Lehrkraft alternative Schülervorstellungen identifizieren können, wenn sie ggf. selbst auf solche Erklärungen zurückgreift? Auch der Stand der Forschung deutet darauf hin, dass CK eine wichtige Voraussetzung für den Erwerb von PCK ist (vgl. z. B. Capraro, Capraro, Parker, Kulm & Raulerson 2005; Käpylä, Heikkinen & Asunta 2009). Auf Basis der differentiellen Befunde lassen sich vorsichtig erste Implikationen für die Aus- und Fortbildung von Grundschullehrkräften im Sachunterricht ableiten. Zum einen stärken die Ergebnisse klar die bisherigen Befunde zur besonderen Bedeutung des PCKs als professionsprägende Komponente des Lehrerwissens. Die Studie gibt Anlass, einen Schwerpunkt auf den Aufbau von PCK über Schülervorstellungen und die Gestaltung von Unterricht an sachunterrichtsspezifischen Inhalten in spezifischen Themenbereichen zu legen. Auch wenn die Befundlage bislang nicht eindeutig ist, so scheint es vor dem

13 Hintergrund der vorliegenden Ergebnisse sinnvoll, hierfür die entsprechenden fachwissenschaftlichen Inhalte grundzulegen, auf deren Basis sich PCK entwickeln kann. Welche Bedeutung dem CK für die Entwicklung von PCK zukommt, wird in der Studie Teacher Knowledge Experiment (vgl. Kleickmann, Tröbst, Kunter, Heinze, Anschütz & Rink under review) weiter untersucht. Insgesamt ergeben sich aus den Ergebnissen besondere Fachlichkeitsansprüche für die Lehramtsausbildung im Sachunterricht. Da der Sachunterricht in Deutschland ein breites inhaltliches Spektrum aus Geographie, Geschichte und Sozialwissenschaften ebenso wie die Bereiche Natur und Technik umfasst (vgl. Kahlert 2011) scheint die geforderte Ausbildung von PCK auf der Grundlage von CK nur durch Sicherstellung von ausreichenden Ausbildungszeiten realisierbar. Dies liefert unseres Erachtens nach Argumente für die Ausweitung von Studienzeiten des Sachunterrichtsstudiums und die Stärkung von fachspezifischen Fortbildungsmaßnahmen während der dritten Phase der Lehrerbildung. Literatur Abell, S. K. & Roth, M. (1992): Constraints to teaching elementary science: A case study of a science enthusiast student teacher. In: Science Education, 76, doi: /sce Abell, S. K. (2007): Research on science teacher knowledge. In: Abell, S. K. & Lederman, N. (Ed.): Handbook of research on science education. Mahwah, NJ, Abell, S. K. (2008): Twenty years later: Does pedagogical content knowledge remain a useful idea? In: International Journal of Science Education, 30, Anders, Y., Hardy, I., Sodian, S. & Steffensky, M. (2013): Zieldimensionen früher naturwissenschaftlicher Bildung im Grundschulalter und ihre Messung. In: S. H. d. k. Forscher" (Hrsg.): Wissenschaftliche Untersuchungen zur Arbeit der Stiftung "Haus der kleinen Forscher" (Band 5). Schaffhausen. Baumert, J. & Kunter, M. (2006): Stichwort: Professionelle Kompetenz von Lehrkräften. In: Zeitschrift für Erziehungswissenschaft, 9, Baumert, J. & Kunter, M. (2011): Das Kompetenzmodell von COACTIV. In: Kunter, M., Baumert, J., Blum, W., Klusmann, U., Krauss, S. & Neubrand, M. (Hrsg..): Professionelle Kompetenz von Lehrkräften - Ergebnisse des Forschungsprogramms COACTIV. Münster, Baumert, J., Kunter, M., Blum, W., Brunner, M., Voss, T., Jordan, A. & Tsai, Y.-M. (2010): Teachers' mathematical knowledge, cognitive activation in the classroom, and student progress. In: American Educational Research Journal, 47, doi: / Beck, G. (1993): Lehren im Sachunterricht - zwischen Beliebigkeit und Wissenschaftsorientierung. In: Die Grundschulzeitschrift, 67, 6-8. Blömeke, S., Seeber, S., Lehmann, R., Kaiser, G., Schwarz, B., Felbrich, A. & Müller, C. (2008): Messung des fachbezogenen Wissens angehender Mathematiklehrkräfte. In: Blömeke, S., Kaiser, G. & Lehmann, R. (Hrsg.): Professionelle Kompetenz angehender Lehrerinnen und Lehrer. Wissen Überzeugungen und Lerngelegenheiten deutscher Mathematikstudierende und -referendare. Erste Ergebnisse zur Wirksamkeit der Lehrerausbildung. Münster, Borko, H. & Putnam, R. T. (1996): Learning to teach. In: Berliner, D. C. & Calfee, R. C. (Ed.): Handbook of educational psychology. Washington, Bromme, R. (1997): Kompetenzen, Funktionen und unterrichtliches Handeln des Lehrers. In: Weinert, F. E. (Hrsg.): Enzyklopädie der Psychologie: Psychologie des Unterrichts und der Schule. Göttingen, Capraro, R., Capraro, M., Parker, D., Kulm, G. & Raulerson, T. (2005). The mathematics content knowledge role in developing preservice teachers pedagogical content knowledge. In: Journal of Research in Childhood Education, 20, doi: / Carlisle, J., Correnti, R., Phelps, G. & Zeng, J. (2009): Exploration of the contribution of teachers knowledge about reading to their students improvement in reading. In: Reading and Writing, 22, doi: /s y.

14 Depaepe, F., Verschaffel, L. & Kelchtermans, G. (2013): Pedagogical content knowledge: A systematic review of the way in which the concept has pervaded mathematics educational research. In: Teaching and Teacher Education, 34, doi: /j.tate Darling-Hammond, L. & Bransford, J. D. (Ed.) (2005): Preparing teachers for a changing world: What teachers should learn and be able to do. San Fransciso: Jossey-Bass. Ditton, H. (1998): Mehrebenenanalyse. Grundlagen und Andwendungen des Hierarchisch Linearen Modells. Weinheim. Draxler, C. (2007): Facetten professioneller Handlungskompetenz von Physik- und Sachunterrichtslehrerinnen und -lehrern. Unter: /Diss.Draxler.pdf. Druva, C. A. & Anderson, R. D. (1983): Science teacher characteristics by teacher behavior and by student outcome: A meta-analysis of research. In: Journal of Research in Science Teaching, 20, Dunkin, M. J. & Biddle, B. J. (1974): The study of teaching. New York. Fischer, H. E., Borowski, A. & Tepner, O. (2012): Professional knowledge of science teachers. In: Fraser, B., Tobin, K. & McRobbie, C. (Ed.): Second International Handbook of Science Education. New York, Fricke, K., van Ackeren, I., Kauertz, A. & Fischer, H. E. (2012): Students' Perceptions of Their Teacher's Classroom Management in Elementary and Secondary Science Lessons. In: Wubbels, T., van Tartwijk, J., den Brok, P. & Levy, J. (Ed.): Interpersonal Relationships in Education. Rotterdam, Ganzeboom, H. B. & Treiman, D. J. (2003): Three internationally standardised measures for comparative research on occupational status. In: Hoffmeyer-Zlotnik, J. H. P. & Wolf, C. (Ed.): Advances in crossnational comparison: A European working book for demographic and socio-economic variables. New York, Grossman, P. L. (1994): Teachers' knowledge. In: Husén, T. & Postlethwaite T. N. (Ed.): The international encyclopedia of education. 2 nd ed. Oxford, Harlen, W. (1997): Primary teachers' understanding in science and its impact in the classroom. In: Research in Science Education, 27(3), doi: /bf Helmke, A. & Schrader, F.-W. (2010): Merkmale der Unterrichtsqualität: Potenzial, Reichweite und Grenzen. In: Schaal, B. & Huber, F. (Hrsg.): Qualitätssicherung im Bildungswesen: Auftrag und Anspruch der bayerischen Qualitätsagentur. Münster, Hill, H. C., Rowan, B. & Ball, D. L. (2005): Effects of teachers' mathematical knowledge for teaching on student achievement. American Educational Research Journal, 42, Hill, H. C., Ball, D. L., Blunk, M., Goffney, I. M. & Rowan, B. (2007): Validating the ecological assumption: The relationship of measure scores to classroom teaching and student learning. In: Measurement, 5, H.2-3, doi: / Jones, A. & Moreland, J. (2004): Enhancing practicing primary school teachers' pedagogical content knowledge in technology. In: International Journal of Technology & Design Education, 14, Käpylä, M., Heikkinen, J.-P. & Asunta, T. (2009): Influence of content knowledge on pedagogical content knowledge: The case of teaching photosynthesis and plant growth. In: International Journal of Science Education, 31, doi: / Kahlert, J. (2011): Sachunterricht ein vielseitiger Lernbereich. In: Einsiedler, W., Götz, M., Hartinger, A., Heinzel, F., Kahlert J. & Sandfuchs U. (Hrsg.): Handbuch Grundschulpädagogik und Grundschuldidaktik. 3. Aufl. Bad Heilbrunn, Kirschner, S. (2013): Modellierung und Analyse des Professionswissens von Physiklehrkräften. Berlin: Logos. Kleickmann, T., Tröbst, S., Kunter, M., Heinze, A., Anschütz, A. & Rink, R. (under review): Teacher knowledge experiment: Conditions of the development of pedagogical content knowledge. In: Leutner, D., Fleischer, J., Grünkorn, J. & Klieme, E. (E.): Competence assessment in education: Research, models and instruments. New York, NY. Köhnlein, W. (1996): Einführung: Lehrerbildung Sachunterricht. In: Marquardt-Mau, B., Köhnlein, W., Cech, D. & Lauterbauch, R. (Hrsg.): Lehrerbildung Sachunterricht. Bad Heilbrunn, Krauss, S., Brunner, M., Kunter, M., Baumert, J., Blum, W., Neubrand, M. & Jordan, A. (2008): Pedagogical content knowledge and content knowledge of secondary mathematics teachers. In: Journal of Educational Psychology, 100, doi: /

15 Lange, K. (2010): Zusammenhänge zwischen naturwissenschaftsbezogenem fachspezifisch-pädagogischem Wissen von Grundschullehrkräften und Fortschritten im Verständnis naturwissenschaftlicher Konzepte bei Grundschülerinnen und -schülern. Münster: Inaugural-Dissertation. Lange, K., Kleickmann, T., Tröbst, S. & Möller, K. (2012): Fachdidaktisches Wissen von Lehrkräften und multiple Ziele im naturwissenschaftlichen Sachunterricht. In: Zeitschrift für Erziehungswissenschaft, 15, H.1, Lipowsky, F. (2006): Auf den Lehrer kommt es an. In: Zeitschrift für Pädagogik. 51. Beiheft, 52, Lüdtke, O., Robitzsch, A., Trautwein, U. & Köller, O. (2007): Umgang mit fehlenden Werten in der psychologischen Forschung. In: Psychologische Rundschau, 58, H.2, Ma, L. (1999): Knowing and teaching elementary mathematics: Teachers' understanding of fundamental mathematics in China and the United States. Hillsdale, NJ. Möller, K. (2004): Naturwissenschaftliches Lernen in der Grundschule - Welche Kompetenzen brauchen Grundschullehrkräfte? In: Merkens, H. (Hrsg.): Lehrerbildung: IGLU und die Folgen. Opladen, Möller, K., Hardy, I., Jonen, A., Kleickmann, T. & Blumberg, E. (2006): Naturwissenschaften in der Primarstufe. Zur Förderung konzeptuellen Verständnisses durch Unterricht und zur Wirksamkeit von Lehrerfortbildungen. In: Prenzel, M. & Allolio-Näcke, L. (Hrsg.): Untersuchungen zur Bildungsqualität von Schule. Abschlussbericht des DFG-Schwerpunktprogramms. Münster, Möller, K., Kleickmann, T. & Lange, K. (2013): Naturwissenschaftliches Lernen im Übergang von der Grundschule zur Sekundarstufe. In: Fischer, H. E.& Sumfleth, E. (Hrsg.): nwu-essen - 10 Jahre Essener Forschung zum naturwissenschaftlichen Unterricht. Berlin, Muthén, L. K. & Muthén, B. O. ( ): Mplus statistical analysis with latent variables: User's guide. 5 th ed. Los Angeles, CA. Oberle, M. (2012): Professionelle Handlungskompetenz von Politiklehrer/-innen. In: Weißeno, G. & Buchstein, H. (Hrsg.): Politisch Handeln. Modelle, Möglichkeiten, Kompetenzen. Opladen/Bonn, Ohle, A. (2010): Primary School Teachers Content Knowledge in Physics and its Impact on Teaching and Students Achievement. Berlin. Ohle, A., Fischer, H. E. & Kauertz, A. (2011): Der Einfluss des physikalischen Fachwissens von Primarstufenlehrkräften auf Unterrichtsgestaltung und Schülerleistung. In: Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaft, 17, Park, S. & Oliver, J. S. (2008): Revisiting the conceptualisation of pedagogical content knowledge (PCK): PCK as a conceptual tool to understand teachers as professionals. In: Research in Science Education, 38, H.3, Phelps, G. & Schilling, S. G. (2004): Developing measures of content knowledge for teaching reading. In: The Elementary School Journal, 105, H.1, Raudenbush, S. W. & Bryk, A. S. (2002): Hierarchial linear models. Application and data analysis methods (2. ed. Vol. 1). Thousand Oaks. Rauterberg, M. (2004): Kompetenzen für Sachunterrichtslehrerinnen und -lehrer aus der Perspektive von Studierenden und der Anspruch, mit Wissen umgehen zu können. In: Fölling-Albers, M. & Hartinger, A. (Hrsg.): Lehrerkompetenzen für den Sachunterricht. Bad Heilbrunn, Riese, J. & Reinhold, P. (2012): Die professionelle Kompetenz angehender Physiklehrkräfte in verschiedenen Ausbildungsformen. In: Zeitschrift für Erziehungswissenschaft, 15(1), doi: /s y. Sadler, P. M., Sonnert, G., Coyle, H. P., Cook-Smith, N. & Miller, J. L. (2013): The Influence of Teachers Knowledge on Student Learning in Middle School Physical Science Classrooms. In: American Educational Research Journal, 50, H.4, doi: / Shulman, L. S. (1986): Those who understand: Knowledge growth in teaching. In: Educational Researcher, 15, Shulman, L. S. (1987): Knowledge and teaching: Foundations of the new reform. In: Harvard Educational Review, 57, H.1, Smith, D. C. & Neale, D. C. (1989): The construction of subject matter knowledge in primary science teaching. In: Teaching and Teacher Education, 5, H.1, Soostmeyer, M. (1996): Überlegungen zum Studium für den Sachunterricht in der Grundschule. In: Marquardt- Mau, B., Köhnlein, W., Cech, D. & Lauterbauch, R. (Hrsg.): Lehrerbildung Sachunterricht. Bad Heilbrunn,