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