Diese Unterrichtseinheit thematisiert die Berechnung der rätselhaften Drehung der Ellipsenachse des Planeten Merkur (Periheldrehung) sowie den Nachweis der Laufzeitverlängerung von Radarimpulsen zum Planeten Venus aufgrund der Raumzeit-Krümmung. Beide Experimente waren für die Bestätigung der Vorhersagen Albert Einsteins von großer Bedeutung. In dieser Unterrichtseinheit erfahren die Schülerinnen und Schüler, dass die minimale Drehung der Merkurellipse allein durch Störeffekte benachbarter Himmelskörper nicht erklärt werden kann, denn ein kleiner Betrag dieser Ellipsendrehung von 43 Bogensekunden pro Jahrhundert blieb lange Zeit völlig rätselhaft. Erst Albert Einstein konnte aus dem Formalismus seiner neuen Gravitationstheorie genau diese fehlende Winkeldifferenz herleiten. Dies war der erste "Beweis" der Allgemeinen Relativitätstheorie, dieser komplexen und völlig neuartigen Theorie, die Albert Einstein über viele Jahre hinweg erarbeitet hatte und 1915 zur Veröffentlichung frei gab. Ihre Schülerinnen und Schüler berechnen die Drehung der Ellipsenachse des Planeten Merkur und im Weiteren auch die eines Sterns, der das supermassive Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße umrundet. Aufgrund der großen Masse des Schwarzen Lochs fällt die relativistische Drehung dort deutlich stärker aus und stimmt mit der Vorhersage der Relativitätstheorie bestens überein. Eine weitere, historisch wichtige Bestätigung der Relativitätstheorie stellt das Experiment des Astronomen Irvin Shapiro aus dem Jahr 1970 dar. Shapiro konnte mithilfe von Laufzeitmessungen von Radarimpulsen, die er zum Planeten Venus schickte, die Raumzeit-Krümmung in der Umgebung der Sonne bestätigen. Die Allgemeine Relativitätstheorie ist nicht Inhalt der Physik-Lehrpläne. Dies liegt sicher daran, dass es sich um eine mathematisch ausgesprochen komplexe und abstrakte Theorie handelt, deren Möglichkeiten der Vereinfachung und Veranschaulichung Grenzen gesetzt sind. Dennoch lässt sich die Bedeutung dieser neuen Gravitationstheorie durchaus im Unterricht thematisieren, wobei sich die historischen "Beweise" der Theorie besonders eignen, da diese im schulischen Kontext gut zugänglich sind. In diesem Beitrag werden zwei dieser bedeutsamen Bestätigungen der Allgemeinen Relativitätstheorie thematisiert. Die Periheldrehung der Merkurellipse (1915) und die Shapiro-Zeitverzögerung. Beide Effekte hängen eng mit der Raumzeit-Krümmung zusammen, die vor allem im zweiten Arbeitsblatt zum Shapiro-Delay eine gewisse Veranschaulichung erfährt. Die beiden Arbeitsblätter beginnen jeweils mit einem Informationstext, woran sich dann konkrete Rechenaufgaben anschließen. Dazu sollen die Lernenden mithilfe vorgegebener Formeln aus der Relativitätstheorie bestimmte Effekte und Werte der Periheldrehung der Shapiro-Verzögerung berechnen und sie dann mit den Messungen der damaligen Zeit vergleichen und bewerten. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler… lernen das Problem der Periheldrehung von Planetenellipsen kennen und erfahren, dass die Allgemeine Relativitätstheorie dieses Phänomen exakt beschreibt und berechnet. berechnen die Drehung der Ellipsenachsen der Merkurbahn und des Sterns S2, der das galaktische Zentrum umrundet. vergleichen und bewerten die Messergebnisse mit ihren Berechnungen. erkennen, dass die Formeln der Relativitätstheorie die Messergebnisse reproduzieren können. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler… können Texte in gedruckter und digitaler Form nach bestimmten Fragestellungen hin untersuchen. die relevanten Informationen herausarbeiten. arbeiten mit einer Computersimulation. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler… arbeiten konstruktiv und kooperativ in Paar- oder Gruppenarbeit. diskutieren in Paar- oder Gruppenarbeit und äußern dabei ihre Meinung unter Nutzung ihrer fachlichen Kenntnisse. stellen Ergebnisse der Paar- und Gruppenarbeit angemessen und verständlich im Plenum dar.

Diese Unterrichtseinheit thematisiert die Sonnenfinsternis-Expedition im Jahre 1919, welche die Lichtablenkung von Sternenlicht am Rand der Sonne vermessen konnte. Damit gelang eine erste experimentelle Bestätigung der Allgemeinen Relativitätstheorie, was Alberst Einstein zu großer Popularität verhalf. Fast 100 Jahre später stand die Relativitätstheorie erneut im Fokus öffentlichen Interesses, denn mit dem direkten Nachweis von Gravitationswellen konnte eine weitere, wichtige Vorhersage der Theorie betätigt werden. Die Materialien nehmen Bezug auf ein Erklärvideo aus der Mediathek der Lindauer Nobelpreisträgertagungen (Mini-Lectures). Zu diesem Video wurden zwei weitere Unterrichtseinheiten ausgearbeitet, welche die erste indirekte Bestätigung von Gravitationswellen mithilfe eines Pulsars (1974) sowie den ersten direkten Nachweis dieser Wellen mithilfe von Laser-Interferometern (2015) zum Inhalt haben. Die Unterrichtseinheit nimmt die historischen Sonnenfinsternis-Expeditionen von 1919 (Principe und Sobral) als Ausgangspunkt, um ein zentrales Phänomen moderner Physik und Astronomie zu untersuchen: die Ablenkung von Sternenlicht im Gravitationsfeld der Sonne. Die Lernenden verstehen, warum diese Messkampagne als Entscheidungsexperiment gilt: Während die klassische Physik nach Newton grundsätzlich eine Lichtablenkung nahe großer Massen erwartet, sagt die Allgemeine Relativitätstheorie eine deutlich stärkere Ablenkung voraus. Genau diese Differenz macht die Expedition wissenschaftlich so bedeutsam. Im Zentrum steht nicht nur das "Was", sondern das "Wie" wissenschaftlicher Erkenntnis: Die Schülerinnen und Schüler recherchieren Hintergründe, Ablauf und Ergebnisse der Expedition, ordnen Quellen ein und arbeiten heraus, welche Rolle Messbedingungen, Auswertung und Unsicherheiten spielen. Darauf aufbauend leiten sie zunächst die klassische Betrachtung her und berechnen anschließend die erwarteten Ablenkwinkel nach Newton und nach der relativistischen Näherungsformel. So wird sichtbar, wie klein der Effekt tatsächlich ist – und warum die damalige Messung trotz ihrer Eleganz methodisch anspruchsvoll bleibt. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der quantitative Auswertung: Mit Hilfe der Fernrohrbrennweite bestimmen die Lernenden Abbildungsmaßstäbe, berechnen die zu erwartende Verschiebung auf der Fotoplatte und werten Messdaten zu Sternpositionen grafisch aus. Abschließend diskutieren sie die Aussagekraft der Ergebnisse im Hinblick auf die Eingangshypothese und reflektieren, was ein "Beleg" in den Naturwissenschaften bedeutet. Als anschauliche Ergänzung wird das Gummituch-Modell genutzt, um die Idee der Raumzeitkrümmung und die "Linsenwirkung" von Massen niedrigschwellig zu visualisieren. Über den Einstieg mit einem Video zu Gravitationswellen wird zudem eine Brücke zu späteren Bestätigungen der Relativitätstheorie geschlagen und die Einheit in einen größeren physikalischen Kontext eingebettet. Die im Jahr 1919 durchgeführten Sonnenfinsternis-Expeditionen nach Principe (Westafrika) und Sobral (Brasilien) hatten den Charakter eines "Experimentum Crucis" – eines Entscheidungsexperiments. Auch die klassische Physik nach Newton sagt eine Ablenkung eines Lichtstrahls voraus, wenn dieser dicht an einer großen Masse, wie zum Beispiel die der Sonne, vorbeigeht. Einstein konnte aber aus seiner Allgemeinen Relativitätstheorie 1915 ausrechnen, dass die Lichtablenkung (in erster Näherung) doppelt so groß sein müsste, wie sie sich aus der klassischen Physik ergibt. Die experimentelle Bestimmung des Ablenkwinkels sollte also entscheiden, ob die Relativitätstheorie die allgemeingültige Beschreibung von Gravitation darstellt. Vom Standpunkt der Physikdidaktik stellt die damalige Situation ein Paradebeispiel dar, wie wissenschaftliche Erkenntnisse gewonnen und abgesichert werden. Die Materialien zu dieser Unterrichtseinheit sollen dies widerspiegeln. Die Idee, die Lichtablenkung mithilfe der Verschiebung der Sternpositionen bei einer Sonnenfinsternis nachzuweisen, ist bestechend einfach – die Durchführung allerdings aufgrund der extrem kleinen Effekte äußerst schwierig. Auch diese Problematik wird in den Arbeitsblättern thematisiert, indem die Lernenden berechnen, wie groß die Verschiebungen der Sternpositionen auf den Fotoplatten nach Einstein tatsächlich sein sollten. Nur so lässt sich ermessen, wie schwierig die Auswertung und Interpretation der Messungen seinerzeit waren. Methodische Analyse Ein Erklär-Plakat, das 1919 in einer populären Zeitschrift ( Illustrated London News) die physikalischen Hintergründe und Zusammenhänge der Expedition darstellte, dient den Schülerinnen und Schülern als Anlass, Informationen über die damalige Forschungsreise zu sammeln und zusammenzustellen. Aus heutiger Sicht ist es erstaunlich, wie gut man damals bereits in der Lage war, Wissenschaft journalistisch aufzuarbeiten und den Bürgern näher zu bringen. Im Weiteren rechnen die Lernenden den Ablenkwinkel am Sonnenrand konkret aus und werten die Positionen von sieben Sternen, die auf den Fotoplatten sichtbar wurden graphisch aus, um dann eine Entscheidung für oder wider die Hypothese von Einstein treffen zu können. Vorkenntnisse Die Lernenden sollten das Gravitationsgesetz von Newton kennen. Die Formel für die Lichtablenkung ist nicht schwierig und wird fertig angegeben. Allerdings stellt der Umgang mit den unterschiedlichen Begriffen bei der Berechnung von Winkeln (Bogensekunden, Grad, Radiant, Bogenmaß) die Schülerinnen und Schüler erfahrungsgemäß vor Probleme. Daher werden verhältnismäßig große Vorgaben diesbezüglich in den Materialien gemacht. Vermutlich ist aber auch Lehrkräfterhilfe an der einen oder anderen Stelle sinnvoll und notwendig. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler… erkennen, dass die Allgemeine Relativitätstheorie von der klassischen Physik abweicht, sobald die gravitativ wirkenden Massen groß oder die Abstände zu diesen klein werden. berechnen physikalische Größen. werten Messwerte aus. interpretieren und bewerten Versuchsergebnisse. erklären physikalische Phänomene und Versuchsanordnungen im Sachzusammenhang. stellen die wissenschaftliche Bedeutung von physikalischen Erkenntnissen heraus. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler… können die im Video dargestellten physikalischen Inhalte nach Relevanz filtern und strukturiert wiedergeben, sowie Informationen gezielt herausstellen. können Texte in gedruckter und digitaler Form (Internet) nach bestimmten Fragestellungen hin untersuchen und die relevanten Informationen herausarbeiten. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten konstruktiv und kooperativ in Paar- oder Gruppenarbeit. diskutieren in Paar- oder Gruppenarbeit und äußern dabei ihre Meinung unter Nutzung ihrer fachlichen Kenntnisse. stellen Ergebnisse der Paar- und Gruppenarbeit angemessen und verständlich im Plenum dar.

Die Pflege von Menschen mit onkologischen Erkrankungen erfordert ein fundiertes Wissen über Krankheitsverläufe, Therapieformen und deren Auswirkungen für Betroffene sowie deren Pflege. Die Unterrichtseinheit vermittelt die wichtigsten pflegerischen Grundlagen, um Betroffene fachgerecht zu unterstützen und ihre Lebensqualität zu verbessern. Die Betreuung von Patientinnen und Patienten mit onkologischen Erkrankungen ist besonders anspruchsvoll und setzt tiefgehendes Fachwissen sowie ausgeprägte Empathie voraus. Krebserkrankungen gehen mit komplexen medizinischen Behandlungen, möglichen Nebenwirkungen und erheblichen psychosozialen Belastungen einher. Pflegefachpersonen spielen eine zentrale Rolle in der Versorgung von Menschen mit onkologischen Erkrankungen. Sie begleiten Patientinnen und Patienten durch alle Phasen der Erkrankung – von der Diagnose über die Therapie bis hin zur Nachsorge. Dabei übernehmen sie nicht nur essenzielle pflegerische Aufgaben wie die Überwachung von Symptomen, das Schmerzmanagement und die Unterstützung bei der Körperpflege, sondern sind auch maßgeblich an der Aufklärung und Beratung beteiligt. Sie helfen Patientinnen und Patienten, mit Nebenwirkungen umzugehen, fördern die Krankheitsbewältigung und stehen als wichtige Vertrauenspersonen zur Seite. Zudem koordinieren sie interdisziplinäre Unterstützungsangebote und tragen dazu bei, die Lebensqualität der Betroffenen zu verbessern. Ein fundiertes Wissen über die Grundlagen der onkologischen Pflege ist daher essenziell, um professionell und bedarfsgerecht handeln zu können. Die Basis für die Unterrichtseinheit bildet eine PowerPoint Präsentation. Die Lernenden bearbeiten abwechselnd zu den Vorträgen der Lehrkraft Aufgaben auf ihren Arbeitsblättern und erarbeiten eine Präsentation zu Therapieformen bei onkologischen Erkrankungen. In dieser Unterrichtseinheit wechseln sich Phasen der Wissensvermittlung durch die Lehrperson mit Phasen der Einzel- und Gruppenarbeit ab. Methodisch stehen unter anderem Fallbeispiele und Podcasts zur Verfügung, damit sich die Lernenden sowohl theoretisch als auch praxisnah mit der Thematik auseinandersetzen können. Die sechs Seiten Arbeitsblätter vermitteln grundlegendes Wissen zur Pflege bei onkologischen Erkrankungen und fördern ein tieferes Verständnis für das Thema. Zunächst sammeln die Lernenden zentrale Begriffe zur Onkologie und definieren wichtige Fachbegriffe wie Tumor, Metastase und adjuvante Therapie. Anschließend analysieren sie Ursachen und Risikofaktoren für Krebserkrankungen und erarbeiten präventive Pflegemaßnahmen. In Gruppenarbeit werden zentrale Inhalte aus Podcasts zur Informationsvermittlung und Erhaltung der Lebensqualität in der Krebstherapie reflektiert und ausgetauscht. Eine vertiefende Recherche zu verschiedenen Therapieformen bei onkologischen Erkrankungen führt zur Erstellung eines Posters mit praxisrelevanten Aspekten für die Pflege. Alternativ können die Rechercheergebnisse auch in Form einer PowerPoint-Präsentation aufbereitet werden, um sowohl die Fach- als auch die Medienkompetenz zu fördern. Ein Fallbeispiel sensibilisiert für psychosoziale Herausforderungen und pflegerische Maßnahmen, die Patientinnen und Patienten unterstützen. Abschließend üben die Lernenden die Gesprächsführung in Beratungssituationen und wenden ihr Wissen in praxisnahen Rollenspielen an. Durch Gruppen- und Paararbeit erhalten die Lernenden die Möglichkeit, ihre Kenntnisse zu vertiefen und durch Diskussionen zu reflektieren. Rollenspiele zu Beratungssituationen fördern zudem die Kommunikations- und Sozialkompetenz der Schülerinnen und Schüler. Der zeitliche Rahmen für die theoretische Vermittlung liegt bei etwa vier bis fünf Unterrichtsstunden, wobei zusätzlich Zeit für Recherchen, Präsentationen und Reflexionsphasen eingeplant werden sollte. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler kennen die grundlegenden Begriffe der Onkologie und können zentrale Fachbegriffe wie Tumor, Metastase und adjuvante Therapie definieren. können verschiedene Ursachen und Risikofaktoren für Krebserkrankungen benennen und präventive Maßnahmen ableiten. sind in der Lage, pflegerische Aufgaben im Kontext onkologischer Erkrankungen zu beschreiben und deren Bedeutung für die Versorgung der Patientinnen und Patienten zu erläutern. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler nutzen digitale Medien zur eigenständigen Recherche und Bewertung pflegewissenschaftlicher Informationen zu onkologischen Erkrankungen. reflektieren und präsentieren die gewonnenen Erkenntnisse aus den Podcasts in fachlichen Diskussionen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten in Gruppen zusammen, um komplexe pflegerische Themen zu erarbeiten und gemeinsame Lösungsansätze zu entwickeln. übernehmen verschiedene Rollen in Rollenspielen, um Beratungsgespräche mit Patientinnen und Patienten empathisch und professionell zu gestalten.