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Grundlagen von Informatiksystemen
Auszug aus dem Modulhandbuch Lehramt für die Sekundarstufe I im Fach Informatik
Lernziele / Kompetenzen
Die Studierenden kennen verschiedene Informatiksysteme, sowie ihren Aufbau und ihre grundsätzliche Funktionsweise. Insbesondere erlernen sie die Grundlagen von gängigen Rechnerarchitekturen (insb. von-Neumann-Architektur) und verstehen das Zusammenspiel von Hard- und Software. Sie erlangen ein Verständnis darüber, wie Informationen bzw. Daten in Informatiksystemen dargestellt, gespeichert, komprimiert und verarbeitet werden. Sie kennen die Grundlagen der Nutzung von Computern und dem Internet und die Probleme, die sich im Rahmen der Nutzung ergeben.
Inhalt
Informatiksysteme
- Aufbau und Funktionsweise von Informatiksystemen (Zusammenstellung von Software-, Hardware- und Netzwerkkomponenten), von-Neumann-Architektur;
- Grundlagen von Betriebssystemen
- Historische Entwicklung von Computern und Informatiksystemen
- Aufbau und Funktionsweise des Internets (Client-Server-Architektur; zentrale Akteure: Webserver, Router, DNS; Routing, Adressierung, Paketierung,...)
- Funktionsweise von Suchmaschinen
Information und Daten
- Grundbegriffe: Information, Daten, Code/Codierung
- Codierung natürlicher Zahlen: Dezimal-, Binär- und Hexadezimalsystem
- Einheiten (Bit, Byte) und SI-Präfixe
- Binäre Codierung von Texten (z.B. ASCII), Bildern (Raster- und Vektorgrafiken) und Ton
- Verfahren der Datenkompression (Lauflängencodierung, Huffman-Code); verlustfreie vs. verlustbehaftete Kompression
- Fehlererkennende und -korrigierende Codes (EAN, ISBN, QR- und Hamming-Code)
- Informationsdarstellung im Internet; Grundzüge von HTML und CSS
- Rechtliche Aspekte (z.B. Urheberrecht, Datenschutz, Persönlichkeitsrechte, Creative Commons)
Technische Grundlagen
- Abstraktionsebenen: Hochsprache, Assembler, Maschinensprache
- Aufgaben und Funktionsweise von Compiler/Interpreter; Grundzüge der Assemblerprogrammierung
- Realisierung auf Maschinenebene:
- Logische Grundlagen (Aussagenlogische Terme bzw. Funktionen, Disjunktive Normalform, Äquivalenz; logische Regeln und Karnaugh-Veith-Diagramme zur Term-Minimierung)
- Technische Realisierung durch logische (Grund-)Gatter; Schaltungsentwurf
- Beispielhafte Schaltungen (Halb- und Volladdierer) und Rückkopplung als Prinzip der Informationsspeicherung (Flip-Flops)