Das Technisch-Pädagogischem-Fachwissen (TPCK) wird durch verschiedene Modelle beschrieben, alle mit PCK als Startpunkt der Entwicklung, beschrieben. Bisher wurde TPCK hauptsächlich mit Selbsteinschätzungstests erhoben, und hier eine positive Korrelation zwischen TPCK und PCK errechnet. Allerdings werden Selbsteinschätzungstest dafür kritisiert eher das Selbstvertrauen von Lehrkräften zu messen, und nur eine geringe Korrelation mit Wissenstests zu zeigen.

Im Rahmen der hier beschriebenen Studie soll daher ein TPCK-Wissenstest für Lehrkräfte entwickelt werden und damit Zusammenhänge zwischen TPCK und PCK gemessen werden.

Basierend auf bereits bestehenden, validen, objektiven und reliablen PCK-Testitems im Bereich der Biologie wurden 19 TPCK-Testitems entwickelt. Dieser so entstandene TPCK-Test wurde gemeinsam mit dem bereits bestehenden PCK-Test von 30 gymnasialen Biologielehrkräften ausgefüllt. Die Antworten wurden kodiert und mittels WinStep Rasch-skaliert. Die Objektivität wurden durch Doppelkodierung (15% der Tests), die Validität durch Protokolle lauten Denkens mit 3 Probanden, überprüft. Für den Zusammenhang zwischen PCK und TPCK wurden die Rasch-skalierten Skalen miteinander korreliert.

Die Kodierung des PCK und des TPCK-Tests zeigte sich als objektiv (ICC-PCK= 0,9967 und ICC-TPCK= 0,999). Die durchschnittliche Personenfähigkeit des PCK-Tests = - 0,55 (SD = 0,45) (MNSQ Infit/ Outfit = 0,97 (SD = 0,43)/0,97 (SD= 0,35)). Die durchschnittliche Personenfähigkeit des TPCK-Tests = - 0,15 (SD = 0,47) (MNSQ Infit/ Outfit = 0,95 (SD = 0,57)/ 0,96 (SD = 0,45)). Die Protokolle lauten Denkens zeigten, dass die meisten Aufgaben tatsächlich in die TPCK-Kategorie fallen. Die beiden Professionswissensfacetten PCK und TPCK korrelieren mit einem Pearson Koeffizient von r = 0,56 (p ≤ 0,001). Der finale TPCK-Test bestand aus 12 Items mit Freitextfeldern.

Im Rahmen der vier vorgestellten Studie konnte PCK-Test ein reliabler, valider und objektiver TPCK-Test entwickelt werden. Es zeigt sich – wie bei Giannakos et al., (2015) und Schmid et al. (2020) – eine hohe Korrelation zwischen PCK und TPCK. Damit können trotz der kleinen Stichprobe von 30 teilnehmenden Lehrkräften bisherige Studien bestätigt werden.

Als zentraler Bestandteil des Biologieunterrichts umfasst der Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung Fähigkeiten naturwissenschaftlicher Denk- und Arbeitsweisen. Um diese Kompetenzen zu fördern, benötigen Lehrkräfte Kenntnisse über das Unterrichten dieser Themen für spezifische Lerngruppen; sogenanntes fachdidaktisches Wissen (PCK). Auch wenn bereits Instrumente zur Erfassung von PCK existieren, gibt es bislang keine Instrumente zum systematischen Erfassen von PCK im Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung. Aus diesem Grund wurde im Rahmen dieses Projekts ein solches Instrument, der PCKSR-bio, entwickelt und die Validität der Testwertinterpretation überprüft. Dazu wurden theoriegeleitet 12 Multiple-Choice Items auf Grundlage der zentralen PCK-Facetten „Wissen über die Lerngruppe“ und „Wissen über Instruktionsstrategien“ sowie ihrer Wechselwirkungen für drei relevante Fähigkeiten des Kompetenzbereichs Erkenntnisgewinnung (Experimentieren, Hypothesen formulieren, Modellieren) entwickelt. Anschließend wurde in einer Pilotierungsstudie mit n=67 Master-Studierenden der Zusammenhang des korrespondierenden Fachwissens (CK) mit dem PCKSR-bio-Testwert überprüft. Weiterhin wurden Interviews mit n=10 Bachelor-Studierenden durchgeführt, bei der die Begründung zur Auswahl einer Antwortoption hinsichtlich des Rekurses auf die zentralen PCK-Facetten oder oberflächlichem (intuitiven) Wissen analysiert wurden. Zusätzlich wurde das Instrument in einer Querschnittstudie mit N=165 Teilnehmenden (n=29 Bachelor-Studierende, n=115 Master-Studierende, n=21 Referendar:innen) eingesetzt und die interne Konsistenz sowie der Zusammenhang des Testwerts mit dem Ausbildungsstand ermittelt. Die Analyse der Antwortprozesse zeigte, dass die Studierenden bei der Auswahl eines Attraktors häufiger auf PCK, bei der Auswahl eines Distraktors häufiger auf oberflächliches (intuitives) Wissen rekurrierten. In der Querschnittstudie zeigte sich eine eher niedrige, mit höherem Ausbildungsstand allerdings steigende interne Konsistenz. Ein Zusammenhang zwischen dem Studiensemester und dem Testscore konnte nicht nachgewiesen werden, in der Pilotierungsstudie zeigte sich jedoch eine signifikante Korrelation mit dem Fachwissen. Trotz einiger Einschränkungen stützen die bisherigen Ergebnisse damit weitgehend die Annahme einer gültigen Interpretation des PCKSR-bio-Testwerts im Sinne des intendierten Konstrukts. Ergebnisse und Einschränkungen werden diskutiert und Empfehlungen für die Entwicklung von Multiple-Choice Instrumenten zur Erfassung von PCK gegeben.

Seit dem Jahr 2000 haben sich die Aufgaben von Kindertageseinrichtungen um den Bildungsschwerpunkt und frühkindliche Förderung erweitert. Dabei bilden neben der sprachlichen und mathematischen Bildung auch die Naturwissenschaften einen Schwerpunkt. Eine frühzeitige Förderung der bereichsspezifischen Kompetenzen kann sich positiv auf die späteren schulischen Leistungen und die sozialen Kompetenzen der Kinder auswirken, dem Interessenverfall im Laufe der Sekundarstufe I entgegenwirken und dem anhaltenden Fachkräftemangel vorbeugen. Um jedoch sinnvolle Lernmöglichkeiten im Sinne des "scientific literacy"-Ansatzes zu schaffen, müssen die individuellen Kompetenzen der Kinder in diesem Bereich berücksichtigt werden. Ein systematisches Literaturreview zeigte, dass es für den Elementarbereich zwar Instrumente gibt, die einzelne Teilbereiche der naturwissenschaftlichen Bildung erfassen, aber kein umfassendes Messinstrument vorhanden ist. Um diese Forschungslücke zu schließen, wurde ein Projekt zur Identifizierung und Förderung naturwissenschaftlicher Begabung im Elementarbereich gegründet und in diesem ein naturwissenschaftlicher Begabungstest entwickelt. Das Messinstrument wurde auf Basis von naturwissenschaftlichen Kompetenzdefinitionen und einer CHC-Analyse entwickelt, auf Grundlage einer ersten Pilotstudie im Jahr 2019 überarbeitet und anschließend in einer Vergleichsstudie mit N = 247 Kindern im Alter zwischen vier und sechseinhalb Jahren in fünf unterschiedlichen Kindertageseinrichtungen zwischen 2020 und 2022 evaluiert und analysiert. Die Analyse des Testinstruments zeigte akzeptable bis sehr gute Zusammenhänge und innere Konsistenzen. Bei der Validitätsprüfung wurden moderate Zusammenhänge bei der Kriteriumsvalidität festgestellt. Eine Faktorenanalyse deutete darauf hin, dass die unterschiedlichen Kompetenzbereiche des Tests nicht voneinander trennbar waren und alle Untertests auf einen Faktor luden. Dieser könnte als übergreifende naturwissenschaftliche Begabung angesehen werden, muss jedoch in weiteren Forschungszyklen bestätigt werden. Die Ergebnisse unterstützen das erste Ziel des Projekts, die Entwicklung und Pilotierung des Tests. Jedoch sind weitere Evaluationszyklen notwendig, um eine fundierte Aussage über die Güte des Tests zu treffen.