Entwicklung, Validierung und Einsatz einer simulierten Klassenraumumgebung zur Erfassung evolutionsbezogenen Professionswissens

Das Professionswissen gilt als Kern professioneller Kompetenz und ist die zentrale Voraussetzung für einen qualitätsvollen Unterricht sowie den damit verbundenen Schülerleistungen. Grundlegend kann das Professionswissen in Wissensbereiche – fachliches, fachdidaktisches und pädagogisches Wissen – sowie in Wissenstypen – deklaratives und prozedurales Wissen – differenziert werden. In der bisherigen Forschung wurden zahlreiche Studien durchgeführt, um das Professionswissen von Lehrkräften systematisch zu untersuchen. Hierbei mangelte es an Messinstrumenten, welche nicht nur deklaratives, sondern auch prozedurales Professionswissen erfassen können. Eine Lösung stellen simulierte Klassenraumumgebungen dar, in welchen die angehenden Lehrkräfte das im akademischen Diskurs erlernte deklarative Wissen handlungsnah anwenden können. Im Biologieunterricht wird prozedurales Wissen vor allem dann relevant, wenn es um die Beurteilung von Schülerleistungen geht. Besonders im Kontext der biologischen Evolution, welche den integrativen Rahmen des Biologieunterrichts darstellt, werden häufig Fehlvorstellungen zur Erklärung evolutionsbiologischer Prozesse geäußert. Die vorliegende Dissertation beinhaltet drei empirische Studien. Alle Studien untersuchen Facetten des prozeduralen Professionswissens mit einem Fokus auf dem biologiedidaktischen Wissen. In Studie 1 wird ein digitales Instrument – das Schülerinventar – eingesetzt, um zu untersuchen, inwiefern virtuelle Schülerklausuren auf Basis des Professionswissens von Lehrerinnen und Lehrern im Vorbereitungsdienst beurteilt werden können. Hier zeigten sich Defizite im prozeduralen fachdidaktischen sowie pädagogischen Wissen. In Studie 2 wird eine im Rahmen dieser Dissertation weiterentwickelte simulierte Klassenraumumgebung – der Simulierte Klassenraum Biologie (SKRBio) – erprobt und validiert. Die Ergebnisse zeigten, dass der SKRBio prozedurales fachdidaktisches Wissen valide messen kann. Der validierte SKRBio wird in Studie 3 in Kombination mit einem Fragebogen zur Evolution eingesetzt, um erste Erkenntnisse über die Zusammenhänge zwischen deklarativem und prozeduralem Professionswissen bei Lehramtsstudierenden zu generieren. Hierbei zeigten sich Zusammenhänge zwischen beiden Wissenstypen innerhalb des Professionswissens. Die vorliegende Arbeit stellt eine neue simulierte Klassenraumumgebung vor, welche die Erfassung prozeduraler Facetten des Professionswissens ermöglicht. Mithilfe des SKRBio konnten bereits theoretisch und empirisch beschriebene Schwierigkeiten im Umgang mit spezifischen Fehlvorstellungskategorien repliziert werden. Außerdem lieferte der SKRBio erste Hinweise auf den Zusammenhang zwischen deklarativem und prozeduralem biologiebezogenen Professionswissen, wodurch kognitionspsychologische Annahmen zur Interaktion beider Wissenstypen bestätigt wurden.

Professional knowledge is considered the core of professional competence and is the central prerequisite for a quality teaching as well as the associated learning success of the students. In general, professional knowledge can be differentiated into knowledge areas – content, pedagogical content and pedagogical knowledge – and into knowledge types – declarative and procedural knowledge. Previous research has conducted numerous studies to systematically investigate teachers' professional knowledge. There has been a lack of instruments that can capture not only declarative but also procedural professional knowledge. One solution is to use simulated classroom environments in which prospective teachers can apply their declarative knowledge they have gained in academic discourse. In the biology classroom, procedural knowledge becomes particularly relevant when assessing shown student achievement. Especially in the context of biological evolution, which is the integrative framework of biology education, misconceptions are often expressed to explain evolutionary processes. This dissertation includes three empirical studies. All studies investigate facets of procedural professional knowledge with a focus on biology pedagogical content knowledge. Study 1 uses a digital instrument – the Student Inventory – to investigate the extent to which virtual student exams can be assessed on the basis of pre-service teachers' professional knowledge. Here, deficits in procedural pedagogical content knowledge as well as pedagogical knowledge were revealed. In study 2, a simulated classroom environment – the Simulated Classroom Biology (SCRBio) – that was further developed in the context of this dissertation was piloted and validated. The results indicated that the SCRBio can validly measure procedural pedagogical content knowledge. The validated SCRBio is used in Study 3 in combination with a questionnaire on evolution to generate initial findings on the interrelationships between declarative and procedural professional knowledge of pre-service teachers. Here, correlations between both types of knowledge within professional knowledge were found. This dissertation introduces a new simulated classroom environment that allows the acquisition of procedural facets of professional knowledge. Using the SCRBio, previously theoretically and empirically described difficulties in dealing with specific misconception categories could be replicated. In addition, the SCRBio provided initial evidence of the interrelationship between declarative and procedural biology-related professional knowledge, confirming cognitive psychological assumptions about the interaction of the two types of knowledge.

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