Digitale Werkzeuge liefern einen wertvollen Beitrag zur Untersuchung von Realitätsbezügen im Mathematikunterricht. Sie ermöglichen auch den Einsatz von Simulationen mit dem Ziel des Erkenntnisgewinns über reale Prozesse. Ein kognitiv aktivierender und lernendenorientierter Unterricht, in dem reale Phänomene digitalgestützt analysiert werden, stellt jedoch veränderte Anforderungen an Lehrpersonen. Im Beitrag stellen wir ein bereichsspezifisches Kompetenzmodell für das Lehren des Simulierens und mathematischen Modellierens mit digitalen Werkzeugen vor, das im Rahmen unseres Projekts erarbeitet und empirisch bestätigt wurde (N = 257). Von diesem Kompetenzmodell ausgehend beschreiben wir die Konzeption einer universitären Lehrveranstaltung mit dem Ziel, die professionelle Kompetenz von angehenden Mathematiklehrpersonen in der genannten bereichsspezifischen Ausdeutung zu fördern. Außerdem untersuchen und bestätigen wir exemplarisch für das Konzept der Selbstwirksamkeitserwartungen in einer quantitativen Interventionsstudie im quasi-experimentellen Prä-Post-Design die Wirksamkeit der Lehrveranstaltung in den Dimensionen „Aufgaben“ und „Unterricht“ (N = 94). Abschließend diskutieren wir mögliche Implikationen für weitere Lehrveranstaltungen, die die entsprechende Kompetenzentwicklung bei angehenden Mathematiklehrpersonen im Rahmen der Lehrpersonenbildung zum Ziel haben.