Development of measurement instruments for self-efficacy beliefs and self-rated content knowledge of interdisciplinary science teaching

Fächerübergreifendes Unterrichten von Naturwissenschaften ist national und international eine Herausforderung für (angehende) Lehrkräfte. In Deutschland wird dies an folgender Sachlage deutlich: Trotz der Anforderung, Naturwissenschaften fächerübergreifend zu unterrichten, gibt es bisher flächendeckend noch keine interdisziplinäre (Zusatz-)Ausbildung in den fächerübergreifenden Naturwissenschaften. Im Rahmen dieser Arbeit wird beleuchtet, inwiefern (angehende) Lehrkräfte glauben, dass sie die Herausforderung, fächerübergreifend Naturwissenschaften zu unterrichten, bewältigen können – auch wenn sie nur zum Teil dafür ausgebildet werden. Zu diesem Zweck wurden Messinstrumente für Selbstwirksamkeitserwartungen und selbstberichtetes Fachwissen zum Unterrichten von Naturwissenschaften als Bestandteile selbstbezogener Fähigkeitskognitionen entwickelt. Dazu wurde ein Instrument für Selbstwirksamkeitserwartungen zum Unterrichten von Naturwissenschaften in der Sekundarstufe (Gymnasium und Gesamtschule) theoriebasiert mit Hilfe eines Modells zum fachdidaktischen Wissen zum Unterrichten von Naturwissenschaften etabliert. Die Theoriebasierung stellt im Bereich von Instrumenten zu Selbstwirksamkeitserwartungen zum Unterrichten von Naturwissenschaften eine Weiterentwicklung dar. Des Weiteren wurde basierend auf den Basiskonzepten von Curricula der naturwissenschaftlichen Fächer ein Messinstrument zur Erhebung selbstberichteten Fachwissens in Biologie, Chemie und Physik in der Sekundarstufe I entwickelt. In zwei bundesweiten Studien mit Studierenden, Referendar*innen und Lehrkräften der naturwissenschaftlichen Fächer Biologie, Chemie und Physik (und Erdkunde in der Pilotierung; n = 114 und n = 590) konnten Argumente für die Objektivität, Reliabilität und diverse Formen der Validität dargelegt bzw. generiert werden. Dabei wurden unter anderem die Beziehungen zu Selbstwirksamkeitserwartungen zum Unterrichten allgemein, zu wahrgenommenem Stress und dem akademischen Selbstkonzept in Biologie, Chemie und Physik im nomologischen Netz in den Blick genommen. Beide Messinstrumente wurden eingesetzt, um teils aus anderen Kontexten bekannte und teils bisher unbekannte Einflussfaktoren im Kontext der Sekundarstufe bzw. Sekundarstufe I für Selbstwirksamkeitserwartungen zum Unterrichten von Naturwissenschaften und das selbstberichtete Fachwissen in Biologie, Chemie und Physik zu identifizieren: die Unterrichtserfahrung, die Art und Anzahl der studierten naturwissenschaftlichen Fächer, die Bereitschaft zum Unterrichten von Naturwissenschaften und die letzten Schulnoten in Biologie, Chemie und Physik. Zusätzlich werden die ermittelten Testwerte von (angehenden) Lehrkräften zu Selbstwirksamkeitserwartungen zum Unterrichten von Naturwissenschaften, zum selbstberichteten Fachwissen in Biologie, Chemie und Physik, deren Bereitschaft zum fächerübergreifenden Unterrichten von Naturwissenschaften und deren Beurteilung der Ausbildung für fächerübergreifendes Unterrichten von Naturwissenschaften betrachtet. Schließlich wird die eigene Forschung übergreifend diskutiert und in das Forschungsfeld eingeordnet. Dabei wird transparent gemacht, welchen Beitrag die eigene Forschung zur Erweiterung der Wissensbasis zu Selbstwirksamkeitserwartungen und zu selbstberichtetem Fachwissen zum Unterrichten von Naturwissenschaften leistet.Interdisciplinary science teaching is a national and international challenge for (prospective) teachers. In Germany, this is illustrated by the following situation: Despite the requirement of interdisciplinary science teaching, there is still no nationwide interdisciplinary science teacher education. This dissertation examines the extent to which (prospective) teachers believe that they can overcome the challenge of interdisciplinary science teaching, even though they are only partially trained to do so. For this purpose, instruments regarding self-efficacy beliefs and self-rated content knowledge of interdisciplinary science teaching as components of self-related ability cognitions have been developed. To this end, an instrument for self-efficacy beliefs of interdisciplinary science teaching in secondary education (grammar school and comprehensive school) was established theory-based by operationalizing a pedagogical content knowledge model regarding interdisciplinary science teaching. The theory-based approach represents an advancement in the research area of self-efficacy beliefs of interdisciplinary science teaching instruments. In addition, based on the core ideas of the science subject curricula, an instrument has been developed for measuring self-rated content knowledge of biology, chemistry and physics in lower secondary education. In two nationwide studies with pre-service teachers, trainee teachers, and in-service teachers of the science subjects biology, chemistry, and physics (and earth science in the pilot testing; n = 114 and n = 590), hints on objectivity, reliability, and different forms of validity could be identified. For example, the relationships with self-efficacy beliefs of general teaching, perceived stress, and academic self-concept in biology, chemistry, and physics were examnied in a nomological net. Both instruments were applied to identify partly known and partly previously unkown factors that have an impact on the self-efficacy beliefs of interdisciplinary science teaching and the self-rated content knowledge of biology, chemistry, and physics in (lower) secondary education: teaching experience, number and type of science subjects studied, desire to teach science, and final grades in school in biology, chemistry, and physics. Additionally, this dissertation considers the (prospective) teachers‘ test values regarding self-efficacy beliefs of interdisciplinary science teaching and self-rated content knowledge of biology, chemistry, and physics, (prospective) teachers‘ desire to teach interdisciplinary science and their assessment of teacher education for interdisciplinary science teaching. Finally, the own research is discussed generally and located in the research area. This reveals the contribution of the own research to expand the knowledge base regarding self-efficacy beliefs and self-rated content knowledge of interdisciplinary science teaching.2021-09-1