# Lernziele 223015b — Dateiformate, Schnittstellen, Speichermedien **Status:** Vorschlag für Dozent-Review (Phase 1, 2026-05-14) **Kurs-Fokus:** Dateien und Inhalte **Klausur-Blöcke gelockt:** 9 Blöcke (siehe `docs/klausur-themen-2026.md`) Die Lernziele sind als **Vorschläge** formuliert — der Dozent setzt die endgültige Latte. Default-Ambitionslevel: Verstehen/Unterscheiden/Einordnen, nicht Berechnen. --- ## Meta-Lernziele (aus CLAUDE.md) - Studierende legen gelernte Hilflosigkeit ab. Technik ist kein Mysterium. - Studierende verknüpfen das Material mit ihrer eigenen Lebenswelt. - Studierende verfügen über erstes fundiertes Wissen und Gefühl für Technik. --- ## Hinweis zur Begriffsverwendung „Block" Ein **Klausur-Block** in diesem Dokument ist ein **thematischer Lernziel-Cluster** — z.B. „Block 1: Daten-Grundlagen" fasst alle Lernziele rund um Bit/Byte/Hex/Encoding/Magic Numbers zusammen. Das entspricht der bestehenden Konvention in `klausurfragen.md` (BLOCK J, K, L, …). **Wichtig:** Die einzelnen klausur-markierten Folien (``) bleiben über den Vorlesungs-Fluss **verstreut** — sie werden im pädagogischen Kontext erlebt, nicht als physischer Klausur-Abschnitt am Kapitelende gesammelt. Die Auto-Extraktion via `make klausur-223015b` fasst sie für die Prüfungs-Repetition zusammen, ohne die Vorlesungs-Reihenfolge zu verändern. --- ## Operative Lernziele pro Klausur-Block ### Block 1 — Daten-Grundlagen - Studierende können den Wert einer Byte-Zahl in Binär, Dezimal und Hex erkennen und zuordnen, in welcher Schreibweise sie ihnen typischerweise begegnet (CSS-Farbcodes, Hex-Editor, Programmcode). - Studierende können die Beziehung zwischen Bit, Byte, Nibble und Hex-Ziffer erklären. - Studierende können nachvollziehen, warum ein deutscher Umlaut in UTF-8 mehr Speicher braucht als ein englischer Buchstabe und ein Emoji noch mehr. - Studierende können in einem Hex-Dump die ersten Byte einer Datei als Format-Signatur erkennen und daraus das Dateiformat ableiten. - Studierende können einordnen, warum eine als „1 TB" verkaufte SSD im Betriebssystem als „931 GB" erscheint. ### Block 2 — Vom Signal zum Byte - Studierende können Abtastung und Quantisierung am Beispiel einer Audio-Aufnahme erklären. - Studierende können die Größenordnung des Speicherbedarfs einer Audio-Aufnahme aus Abtastrate und Bittiefe abschätzen. - Studierende können einordnen, warum CDs mit 44,1 kHz abgetastet werden und nicht mit weniger. - Studierende können Aliasing als Phänomen erkennen — sowohl als Klang-Artefakt in alten MP3s als auch als Moiré-Muster auf Hemden im Fernsehen. ### Block 3 — Kompression: Prinzipien - Studierende können verlustfreie und verlustbehaftete Kompression bei Text, Audio, Bild und Video unterscheiden. - Studierende können an einem einfachen Muster zeigen, wie Lauflängenkodierung (RLE) Wiederholungen kompakter darstellt. - Studierende können für ein Anwendungsszenario (Foto-Backup, Streaming, Code-Archiv) begründen, ob Lossless oder Lossy sinnvoller ist. - Studierende können Psychoakustik und Psychovisualität als Grundlage einordnen, warum Lossy-Kompression überhaupt funktioniert. ### Block 4 — Bilder: Raster und Vektor - Studierende können Raster- und Vektorgrafiken anhand von Skalierungsverhalten und typischen Anwendungen unterscheiden (Logo vs Foto). - Studierende können die sechs Stationen der JPEG-Pipeline benennen und je in einem Satz erklären, was dort passiert (Farbraum → Subsampling → Blöcke → DCT → Quantisierung → Huffman). - Studierende können erklären, was eine Quantisierungstabelle bei JPEG bewirkt und warum hohe Frequenzen zuerst geopfert werden. - Studierende können für ein Bildanliegen (Logo, Foto, Screenshot, Icon, animierte Reaktion) das passende Format begründet auswählen. - Studierende können einordnen, warum sich WebP schneller verbreitet hat als JPEG XL, obwohl JPEG XL technisch im Vorteil ist. ### Block 5 — Audio - Studierende können den MP3-Trick (Maskierung, Hörschwelle) als gezieltes Auslassen für Menschen unhörbarer Anteile erklären. - Studierende können die Spotify-Streaming-Bitrate-Stufen (Normal/Hoch/Sehr hoch) mit dem hörbaren Qualitätsunterschied und dem Datenvolumen verknüpfen. - Studierende können für ein Audio-Anliegen (Spotify-Stream, Studio-Master, Sprachnachricht, Podcast) das passende Format begründet auswählen. ### Block 6 — Video - Studierende können Container und Codec trennen: eine .mp4-Datei ist nur die Hülle, drinnen können H.264, H.265 oder AV1 stecken. - Studierende können I-, P- und B-Frames auseinanderhalten und erklären, warum Video so viel besser komprimiert als eine Folge einzelner Bilder. - Studierende können einordnen, warum AV1 als offener Standard gegen die Patent-Pools von H.265 entstanden ist (Alliance for Open Media). - Studierende können die Größenordnung der Bitrate eines 4K-Streams gegen die übliche Internet-Bandbreite stellen. ### Block 7 — Speichermedien - Studierende können HDD und SSD anhand von Mechanik, Latenz, Lebensdauer und Preis pro Terabyte unterscheiden. - Studierende können für ein Anwendungsszenario (OS-Disk, Foto-Archiv, Server-Storage, Backup-Medium) HDD oder SSD begründet wählen. - Studierende können die wichtigsten Filesystem-Familien (FAT32, exFAT, NTFS, APFS, ext4) ihren typischen Anwendungsbereichen zuordnen. - Studierende können die 3-2-1-Backup-Regel erklären und auf den eigenen Foto-Archiv-Fall anwenden. ### Block 8 — Schnittstellen - Studierende können bei einer USB-C-Verbindung zwischen Stecker, Kabel und Protokoll unterscheiden und erklären, warum nicht jedes USB-C-Kabel jeden USB-C-Anwendungsfall trägt. - Studierende können für ein Anwendungsszenario (4K-Monitor anschließen, SD-Karte auslesen, Laptop laden) die passende Schnittstelle wählen. - Studierende können HDMI, DisplayPort, Thunderbolt, Ethernet und WiFi anhand typischer Bandbreite und Anwendung einordnen. ### Block 9 — Distribution & Metadaten - Studierende können das CDN-Prinzip am Beispiel Netflix Open Connect erklären (PoPs, Edge-Caching, geografische Verteilung). - Studierende können bei einer REST-API erkennen, welche Operation (GET/POST/PUT/DELETE) zu welcher Absicht passt. - Studierende können in EXIF- oder ID3-Metadaten enthaltene Informationen als Privacy-Risiko erkennen (McAfee-GPS-Fall, Blair-PDF-Fall). - Studierende können Vendor-Lockin-Effekte proprietärer Formate (Adobe PSD, Apple .pages) als Risiko einordnen. --- ## Kapitel-Mapping (5 Kapitel) | Kap | Titel | bedient Blöcke | Kern-Bogenkonzept | |-----|-------|----------------|--------------------| | **01** | Daten-Grundlagen + Signal zum Byte | Block 1 + 2 | Zahlen, Notation, Encoding, Sampling — die Atome | | **02** | Kompression: Prinzipien und Pipelines | Block 3 | Redundanz vs Irrelevanz, RLE und Psycho-* | | **03** | Inhalte: Bild, Audio, Video | Block 4 + 5 + 6 | Pipelines + Format-Wahl | | **04** | Speicher und Schnittstellen | Block 7 + 8 | Wie Bytes physikalisch existieren und reisen | | **05** | Distribution und Metadaten | Block 9 | Wie Bytes zur Endnutzerin kommen, was sie verraten | --- ## Validierungs-Status - [x] Pro Block 3–5 Vorschläge - [x] Default-Ambitionslevel: Verstehen/Unterscheiden, nicht Berechnen - [x] Anker im Studierenden-Alltag wo sinnvoll - [ ] Dozent-Review und Lock - [ ] Phase 2: Folien-Skelett pro Kapitel