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: 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, …).

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 — Datenfundamentale

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	Datenfundamentale + 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

Pro Block 3–5 Vorschläge
Default-Ambitionslevel: Verstehen/Unterscheiden, nicht Berechnen
Anker im Studierenden-Alltag wo sinnvoll
Dozent-Review und Lock
Phase 2: Folien-Skelett pro Kapitel

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