Der Aufbau von Problemlösekompetenz ist einerseits Ziel schulischen Lernens, andererseits Voraussetzung für erfolgreiches weiteres Lernen. Die PISA-Studie 2003 erbrachte überraschende Befunde: Schülerinnen und Schüler in Deutschland scheinen über kognitives Potenzial zu verfügen, das beim Lösen fächerübergreifender Problemstellungen sichtbar wird, in den Schulen aber nicht hinreichend genutzt wird, um fachliche Kompetenzen aufzubauen. Zur Prüfung dieser Potenzialausschöpfungshypothese bedarf es einer Analyse der kognitiven Anforderungen der PISA-Aufgaben und Studien zur Modellierung der zu ihrer Lösung erforderlichen Kompetenzen bzw. Kompetenzstrukturen. Es werden zwei Studien zum Lösen analytischer und dynamischer Probleme berichtet, deren Ergebnisse für beide Kompetenzbereiche eine dreidimensionale Kompetenzstruktur nahe legen. Substanzielle Korrelationen der einzelnen Dimensionen, insbesondere mit mathematisch-naturwissenschaftlichen Kompetenzen, lassen darüber hinaus erwarten, dass gezielte Maßnahmen zur Förderung einzelner Kompetenzdimensionen auf die Entwicklung dieser fachlichen Kompetenzen transferieren.