Klasse 7

In der Informatik geht es bei diesem Lernziel darum, zu verstehen, wie wir Informationen im Alltag in andere Formen umwandeln, um sie besser zu speichern, zu übertragen oder zu verarbeiten – das nennt man **Codierung**. Dabei werden Daten, wie zum Beispiel eine Raumnummer oder ein KFZ-Kennzeichen, in eine bestimmte Darstellung gebracht, die für Menschen oder Maschinen leicht lesbar ist. Schüler müssen erkennen, dass solche Codes nicht zufällig sind, sondern Regeln folgen, die für jeden Code festgelegt sind, damit sie eindeutig sind. Sie sollten Beispiele wie Barcodes im Supermarkt oder QR-Codes auf Plakaten nennen können und erklären, warum diese Codierungen praktisch sind, etwa um Produkte schnell zu identifizieren oder Informationen digital verfügbar zu machen. Wichtig ist auch, dass sie verstehen, dass Codierungen nicht nur für Computer wichtig sind, sondern im Alltag überall vorkommen, um Ordnung und Klarheit zu schaffen.

Um Daten in der Informatik zu verarbeiten, müssen sie oft in eine andere Form umgewandelt werden – das nennt man **Codierung**. Dabei geht es darum, Informationen nach klaren Regeln (Codierungsvorschriften) so zu verändern, dass sie zum Beispiel von Computern gelesen oder übertragen werden können. Schüler müssen verstehen, dass solche Regeln festlegen, wie Zeichen, Zahlen oder Bilder in Binärcode (Nullen und Einsen) oder andere Darstellungen umgewandelt werden. Ein einfaches Beispiel ist der Morse-Code, bei dem Buchstaben in lange und kurze Signale übersetzt werden. Sie sollten auch erkennen können, wie Codierungen funktionieren, indem sie selbst kleine Verschlüsselungen oder Umwandlungen ausprobieren.

In diesem Kapitel lernt ihr, dass Informationen – also alles, was wir wissen oder mitteilen wollen – nicht einfach so „gespeichert“ oder „übertragen“ werden kann, sondern immer in eine bestimmte Form gebracht werden muss. Das nennt man **Codierung**: Dabei wird eine Information (z. B. ein Buchstabe, eine Zahl oder ein Befehl) in ein anderes System umgewandelt, das für Menschen oder Maschinen leichter zu verarbeiten ist. Ihr werdet Beispiele wie den **Morsecode** (Punkte und Striche für Buchstaben) oder die **ASCII-Tabelle** (eine Art „Geheimsprache“ für Computer, die jedem Zeichen eine Zahl zuweist) kennenlernen und verstehen, warum es so viele verschiedene Codierungen gibt – etwa weil sie für unterschiedliche Zwecke optimiert sind, wie schnelle Übermittlung per Funk (Morse) oder fehlerfreie Datenübertragung im Computer (ASCII). Wichtig ist, dass ihr erkennt, dass die Wahl der Codierung davon abhängt, *wer* die Information nutzen soll: Menschen, Tiere oder Maschinen. Am Ende sollt ihr selbst einfache Codierungen anwenden und erklären können, warum eine bestimmte Codierung in einer Situation sinnvoll ist.

In der Informatik werden alle Informationen – wie Zahlen, Buchstaben oder Bilder – in **Bits** (die kleinste Einheit) und **Bytes** (8 Bits) umgewandelt, um sie im Computer zu speichern oder zu übertragen. Um die Größe von Daten zu beschreiben, nutzt man Einheiten wie **Kilobyte (KB)**, **Megabyte (MB)** oder **Gigabyte (GB)**, ähnlich wie bei Metern oder Kilogramm in der Physik. Schüler müssen verstehen, dass ein **Byte** z. B. einen Buchstaben darstellt (z. B. das „A“ im Alphabet), während größere Datenmengen wie Fotos oder Videos aus Millionen von Bytes bestehen. Wichtig ist auch, die Umrechnung zwischen den Einheiten zu beherrschen, etwa dass 1 KB = 1024 Bytes sind – nicht 1000, wie man vielleicht denken könnte. Mit diesem Wissen können sie einschätzen, wie viel Speicherplatz eine Datei benötigt oder wie schnell Daten übertragen werden.

In diesem Kapitel lernt ihr, wie Computer Zahlen speichern und verarbeiten, indem sie nur die Ziffern **0** und **1** verwenden – das nennt man das **Binärsystem** oder auch **Zweiersystem**. Ihr sollt natürliche Zahlen zwischen 0 und 255 in solche **Bitfolgen** (z. B. `10110011`) umwandeln und umgekehrt aus einer Bitfolge wieder die richtige Zahl ablesen können. Dafür müsst ihr verstehen, dass jede Stelle in einer Bitfolge eine bestimmte **Stellenwertigkeit** hat, die sich verdoppelt (z. B. 1, 2, 4, 8, 16 usw.), ähnlich wie bei den Zehnern, Hundertern und Tausendern im Dezimalsystem. Mit einfachen Umrechnungsregeln könnt ihr dann Zahlen wie 42 oder 128 in Binärzahlen übersetzen oder aus `01101000` die Zahl 104 herausfinden. Am Ende wisst ihr, warum Computer mit diesen scheinbar komplizierten Folgen arbeiten – weil sie damit besonders zuverlässig rechnen können.

Damit ihr Texte oder Bilder in eine Folge aus Nullen und Einsen (also **Bits**) umwandeln könnt und umgekehrt, müsst ihr verstehen, wie Computer Informationen speichern und verarbeiten. Dazu gehört, dass ihr eine **Codierungsvorschrift** kennt – das ist eine klare Regel, nach der Zeichen oder Farben in Bits übersetzt werden, zum Beispiel der **ASCII-Code** für Buchstaben oder ein Farbmodell wie RGB. Ihr solltet wissen, dass jedes Bit eine einfache Entscheidung darstellt (z. B. „Licht an“ oder „Licht aus“) und dass mehrere Bits zusammen größere Informationen darstellen können, etwa ein ganzes Wort oder ein Pixel in einem Bild. Praktisch bedeutet das, dass ihr einfache Beispiele selbst umwandeln könnt, etwa den Buchstaben „A“ in seine 8-Bit-Darstellung (01000001) oder ein einfaches Schwarz-Weiß-Bild in eine Folge von Einsen und Nullen. Wichtig ist auch, dass ihr versteht, warum diese Umwandlung nötig ist: Nur so können Computer Texte, Bilder oder andere Daten verarbeiten und speichern.

In diesem Kapitel geht es darum, dass ihr selbst Regeln (Codierungsvorschriften) erfindet, um Informationen wie Zahlen, Buchstaben oder Wörter in eine andere Form umzuwandeln – zum Beispiel in eine Folge aus Nullen und Einsen (Bitfolgen). Dafür müsst ihr verstehen, dass Computer nur mit diesen einfachen Zeichen (Bits) arbeiten und dass ihr eine klare Anleitung braucht, um diese Umwandlung für andere nachvollziehbar zu machen. Ihr lernt, wie man solche Regeln systematisch aufbaut, damit sie zuverlässig funktionieren, und könnt sie dann auch auf neue Beispiele anwenden. Wichtig ist dabei, dass die Codierung eindeutig ist, damit keine Missverständnisse entstehen. Am Ende sollt ihr selbst einfache Codes entwickeln können, die ihr später auch in komplexere Systeme wie Binärcodes übertragen könnt.

In diesem Kapitel geht es darum zu verstehen, wie Computer Informationen speichern und übertragen, indem sie Zeichen in Codes umwandeln. Dafür musst du wissen, dass ein **Zeichenvorrat** alle möglichen Zeichen ist, die ein Code nutzen kann – zum Beispiel die Ziffern 0 bis 9 oder die Buchstaben A bis Z. Die **Codelänge** gibt an, wie viele Zeichen ein Codewort hat, wie bei einer vierstelligen PIN (z. B. 1234). Je mehr Zeichen im Vorrat sind oder je länger der Code ist, desto mehr verschiedene Codewörter sind möglich – wie bei einem Zahlenschloss mit mehr Ringen oder einem längeren Passwort. Du sollst lernen, diese Zusammenhänge mit einfachen Beispielen zu erklären und sogar selbst zu berechnen, etwa wie viele verschiedene KFZ-Kennzeichen es mit drei Buchstaben und zwei Ziffern geben kann.

Ein Algorithmus ist wie ein Kochrezept für den Computer: Er besteht aus klaren Schritten, die nacheinander abgearbeitet werden, um ein bestimmtes Ziel zu erreichen. Dafür brauchst du die **Anweisung**, also einen einzelnen Befehl wie „Schreibe den Text“ oder „Addiere die Zahlen“. Diese Anweisungen werden in einer **Sequenz** (Reihenfolge) angeordnet, damit der Computer weiß, was er als Nächstes tun soll. Manchmal muss der Computer aber auch **Verzweigungen** nutzen, also Entscheidungen treffen – zum Beispiel „Wenn die Zahl größer als 10 ist, dann mache dies, sonst das“. Dafür braucht er eine **Bedingung**, die überprüft, ob etwas wahr oder falsch ist. Und wenn etwas öfter wiederholt werden soll, wie beim Zählen oder Suchen, kommt die **Schleife** (Wiederholung) ins Spiel, die einen Block von Anweisungen so lange ausführt, bis eine Bedingung erfüllt ist.

Ein Algorithmus ist wie eine genaue Anleitung, die Schritt für Schritt erklärt, wie man eine Aufgabe löst – ähnlich wie ein Rezept in der Küche. In der Informatik besteht ein Algorithmus aus einzelnen **Anweisungen** (z. B. „Addiere zwei Zahlen“) und **Kontrollstrukturen**, die festlegen, wann welche Anweisung ausgeführt wird (z. B. „Wiederhole die Rechnung, bis ein Ergebnis größer als 10 ist“). Um das zu verstehen, musst du erkennen, dass Computer keine eigenen Entscheidungen treffen, sondern nur den vorgegebenen Schritten folgen. Du solltest einfache Abläufe selbst in solche klaren Schritte zerlegen können, etwa wie man eine Zahl verdoppelt oder eine Liste sortiert. Wichtig ist auch, dass du verstehst, warum die Reihenfolge der Anweisungen entscheidend ist – ein falscher Schritt kann das ganze Ergebnis verfälschen.

In der Informatik sind **Variablen** wie kleine Schubladen in einem Programm, in denen man Werte speichern kann – zum Beispiel die Punktezahl in einem Spiel oder die Anzahl der Runden, die man schon gespielt hat. Diese Werte können sich während des Programms ändern, deshalb heißen sie „variabel“ (das bedeutet „veränderbar“). Damit ein Algorithmus (also eine Schritt-für-Schritt-Anleitung für den Computer) mit solchen Werten arbeiten kann, muss er sie erst benennen und ihnen einen Anfangswert zuweisen, ähnlich wie wenn man eine leere Schublade beschriftet und etwas hineinlegt. Später kann der Algorithmus diesen Wert auslesen, verändern oder für Berechnungen nutzen, etwa um zu prüfen, ob ein Spieler schon genug Punkte hat, um zu gewinnen. Um das zu verstehen, solltest du wissen, dass Computer nur mit klaren Anweisungen umgehen können und dass Variablen wie Platzhalter funktionieren, die sich je nach Situation anpassen.

Um ein Problem mit einem Algorithmus zu lösen, musst du zunächst verstehen, was das Problem genau ist und welche Schritte nötig sind, um es zu bearbeiten. Ein Algorithmus ist wie eine genaue Anleitung, die Schritt für Schritt erklärt, wie man eine Aufgabe erledigt – ähnlich wie ein Kochrezept. Du solltest lernen, solche Anleitungen selbst zu schreiben, indem du die einzelnen Handlungen klar und logisch aufteilst. Wichtig ist auch, dass deine Schritte so genau sind, dass jemand anderes (oder ein Computer) sie ohne Nachfragen ausführen kann. Dafür musst du einfache Befehle wie „wiederhole“, „wenn … dann“ oder „suche“ verwenden und diese in der richtigen Reihenfolge anordnen.

Um dieses Lernziel zu erreichen, müsst ihr verstehen, dass ein **Algorithmus** eine genaue Schritt-für-Schritt-Anleitung ist, um ein Problem zu lösen – wie ein Kochrezept für den Computer. Ihr lernt, solche Anleitungen in einer **visuellen Programmierumgebung** (z. B. mit Blöcken wie bei Scratch) umzusetzen, indem ihr einfache Befehle wie „wiederhole“, „wenn-dann“ oder „speichere in einer Variable“ nutzt. Dabei ist es wichtig, **Variablen** zu kennen: Das sind wie „Schubladen“ im Programm, in denen ihr Zwischenergebnisse oder Daten speichert (z. B. eine Punktzahl im Spiel). Ihr übt, diese Bausteine gezielt einzusetzen, um Abläufe logisch aufzubauen – etwa eine Figur auf dem Bildschirm zu bewegen oder eine Entscheidung zu treffen. Am Ende sollt ihr selbst kleine Programme entwerfen, die bestimmte Aufgaben erfüllen, und dabei verstehen, warum die Reihenfolge der Schritte entscheidend ist.

Ein Algorithmus ist eine genaue Anleitung, wie man eine Aufgabe Schritt für Schritt löst – wie ein Kochrezept in der Küche, nur für Computer. Um solche Anleitungen in einer grafischen Form wie einem Flussdiagramm darzustellen, müsst ihr zunächst verstehen, dass jedes Symbol im Diagramm eine bestimmte Bedeutung hat: Ein Rechteck steht für eine Handlung (z. B. „Addiere 5“), ein Raute für eine Entscheidung (z. B. „Ist die Zahl größer als 10?“) und Pfeile zeigen die Reihenfolge der Schritte. Ihr sollt lernen, diese Symbole richtig zuzuordnen und die logische Abfolge der Schritte nachzuvollziehen, damit ihr selbst einfache Algorithmen zeichnen oder bestehende erklären könnt – etwa wie man eine Zahl verdoppelt oder prüft, ob eine Tür abgeschlossen ist. Wichtig ist dabei, dass jeder Schritt klar und ohne Lücken beschrieben wird, damit auch jemand anderes (oder ein Computer) die Anleitung problemlos befolgen kann.

Mit diesem Lernziel geht es darum, dass ihr lernt, wie ein Computerprogramm Schritt für Schritt funktioniert – so wie ein Kochrezept, das ihr genau befolgen müsst, um ein Gericht richtig zuzubereiten. Ihr sollt Codeabschnitte nicht nur lesen, sondern verstehen, was jeder Befehl bewirkt und wie die einzelnen Zeilen zusammenhängen, um ein bestimmtes Ergebnis zu erzielen. Dafür müsst ihr wissen, was Variablen (das sind wie „Schubladen“ für Daten, z. B. eine Zahl oder ein Text) und Bedingungen (z. B. „wenn etwas zutrifft, dann mache das“) in Programmen bedeuten. Außerdem sollt ihr üben, logisch zu denken, um nachzuvollziehen, warum ein Programm genau so abläuft und nicht anders. Wenn ihr das könnt, seid ihr in der Lage, Fehler in Programmen zu finden oder sogar selbst kleine Programme zu schreiben, die genau das tun, was ihr wollt.

Um dieses Lernziel zu erreichen, solltest du verstehen, wie Computer in einem Netzwerk miteinander verbunden sind und wie Daten von einem Gerät zum anderen gelangen. Dazu gehören Begriffe wie **Knoten** (das sind z. B. Computer, Server oder Router) und **Verbindungen** (Kabel, WLAN oder Glasfaserkabel), die diese Knoten miteinander verknüpfen. Du musst nachvollziehen können, wie Daten nicht einfach direkt zum Zielgerät geschickt werden, sondern oft über mehrere **Zwischenschritte** (z. B. Router) weitergeleitet werden, bis sie ankommen. Ein Vergleich zwischen einem lokalen Netzwerk (z. B. in deiner Schule) und dem Internet hilft dir, Gemeinsamkeiten und Unterschiede zu erkennen. Praktisch bedeutet das, dass du einfache Netzwerke skizzieren oder beschreiben kannst, wie eine Nachricht von deinem Handy zum Schulserver wandert.

Das Lernziel bedeutet, dass ihr verstehen sollt, wie das Internet funktioniert, wenn ihr zum Beispiel eine Nachricht schreibt oder ein Video schaut. Dabei geht es darum, dass euer Gerät (der **Client**, z. B. Handy oder Laptop) eine Anfrage an einen anderen Computer (den **Server**, z. B. von WhatsApp oder YouTube) schickt, der dann die gewünschten Daten zurücksendet. Ihr müsst erkennen, dass dieser Austausch blitzschnell passiert und aus vielen kleinen Schritten besteht, auch wenn es für euch so aussieht, als ob alles sofort da ist. Dafür solltet ihr wissen, dass Geräte über das Internet miteinander „reden“ können und dass Server wie eine Art Bibliothek oder Lagerhalle für Daten arbeiten. Praktisch könnt ihr das nachvollziehen, indem ihr selbst eine Nachricht sendet und beobachtet, wie sie vom Handy zum Server und dann zum Empfänger gelangt.

In diesem Kapitel geht es darum, zu verstehen, wo und wie Daten gespeichert werden können und welche Vor- und Nachteile die verschiedenen Methoden haben. Ihr lernt, dass Daten nicht nur auf eurem eigenen Computer (lokal) gespeichert werden können, sondern auch in einem Netzwerk, zum Beispiel in der Schule oder bei einer Firma, oder sogar in der Cloud im Internet. Dabei sollt ihr überlegen, wie sicher die Daten sind, wer darauf zugreifen darf, wie schnell ihr an sie kommt und wie zuverlässig die Speicherung ist. Ihr müsst also nicht nur wissen, wo Daten liegen, sondern auch, welche Kriterien wichtig sind, um die beste Speichermethode für verschiedene Situationen auszuwählen. Am Ende könnt ihr zum Beispiel erklären, warum eine Schule ihre Daten vielleicht lieber im eigenen Netzwerk speichert als in der Cloud.

Wenn du im Internet etwas verschickst – zum Beispiel eine Nachricht an einen Freund oder deine Hausaufgaben an die Lehrerin –, kann diese Information unterwegs von anderen mitgelesen werden. Damit das nicht passiert, werden Daten **verschlüsselt**, also in einen geheimen Code umgewandelt, den nur der Empfänger wieder entschlüsseln kann. Das ist besonders wichtig, wenn du sensible Daten wie Passwörter oder persönliche Infos übermittelst, denn sonst könnten Hacker oder neugierige Personen sie abfangen und missbrauchen. Für die Verschlüsselung gibt es verschiedene Methoden, die sicherstellen, dass selbst wenn jemand die Daten abfängt, er sie nicht ohne den richtigen Schlüssel lesen kann. Du solltest verstehen, warum Verschlüsselung nötig ist und wie sie funktioniert, damit du dich im Netz sicher bewegst und verantwortungsvoll mit deinen Daten umgehst.

Mit diesem Lernziel geht es darum, wie Menschen geheime Nachrichten sicher verschicken können – ähnlich wie bei einem Code, den nur der Empfänger knacken kann. Ihr lernt einfache Methoden kennen, mit denen ihr Texte so umwandelt, dass sie für andere unlesbar werden, zum Beispiel durch das Verschieben von Buchstaben (wie beim Cäsar-Verfahren) oder das Ersetzen jedes Buchstabens durch einen anderen (monoalphabetische Verschlüsselung). Dabei übt ihr, solche Codes selbst zu erstellen und wieder zu entschlüsseln, um zu verstehen, wie sie funktionieren. Gleichzeitig überlegt ihr, wie sicher diese Verfahren sind: Manche lassen sich leicht knacken, andere sind etwas besser geschützt. Ihr entdeckt also, warum Datensicherheit in unserer digitalen Welt so wichtig ist – denn auch Passwörter oder Chats funktionieren nach ähnlichen Prinzipien.

In diesem Lernziel geht es darum, zu verstehen, wie Verschlüsselungen angegriffen werden können, um geheime Nachrichten zu knacken. Dazu lernst du zwei einfache Methoden kennen: die **Brute-Force-Methode**, bei der ein Computer systematisch alle möglichen Schlüssel ausprobiert, bis er den richtigen findet, und die **Häufigkeitsanalyse**, bei der man die typische Verteilung von Buchstaben in einer Sprache nutzt, um verschlüsselte Texte zu entschlüsseln. Du wirst solche Angriffe selbst an einfachen Beispielen ausprobieren, zum Beispiel an einer verschlüsselten Nachricht mit einer **Caesar-Verschlüsselung** (bei der jeder Buchstabe im Alphabet um eine bestimmte Anzahl verschoben wird). Wichtig ist, dass du verstehst, warum manche Verschlüsselungen unsicher sind und wie man sie verbessern kann. Am Ende sollst du verschiedene Angriffe vergleichen und einschätzen können, welche Methoden besonders effektiv sind.

In diesem Kapitel geht es darum, warum mobile Geräte wie Smartphones oder USB-Sticks besonders schützenswert sind und welche Gefahren drohen, wenn sie in falsche Hände geraten. Ihr lernt, warum Diebstahl oder unberechtigter Zugriff problematisch sind – etwa weil persönliche Daten gestohlen oder Geräte für Betrug missbraucht werden können. Dafür müsst ihr verstehen, wie man solche Geräte sicher aufbewahrt, Passwörter schützt und sensible Daten verschlüsselt. Außerdem sollt ihr wissen, wie man sich verhält, wenn ein Gerät verloren geht oder gehackt wurde, um schnell zu handeln. Ziel ist es, dass ihr verantwortungsvoll mit euren Daten umgeht und euch vor typischen Risiken schützt.

In diesem Kapitel geht es darum, dass ihr lernt, welche Regeln es gibt, wenn ihr mit digitalen Daten umgeht – zum Beispiel Fotos, Texte oder Musik. Ihr sollt verstehen, warum manche Dinge geschützt sind und was passiert, wenn man diese Regeln nicht einhält. Dafür müsst ihr wissen, was das **Urheberrecht** (das Recht des Erfinders oder Schöpfers an seinem Werk) und das **Recht am Bild** (das Recht einer abgebildeten Person auf ihr eigenes Aussehen) bedeuten. Außerdem sollt ihr üben, einfache Fälle zu bewerten, etwa wenn jemand ein fremdes Foto ohne Erlaubnis postet oder eine selbstgemachte Zeichnung hochlädt. So könnt ihr später verantwortungsvoll mit digitalen Inhalten umgehen und vermeidet Ärger.

Wenn du Apps nutzt, Videos streamst oder einfach nur im Internet surfst, werden dabei ständig Daten über dich gesammelt – zum Beispiel wo du dich gerade befindest (Ortungsdienste), welche Seiten du besuchst (Surfverhalten) oder welche Serien du schaust (Streaming). Diese Daten heißen **personenbezogene Daten**, weil sie dir persönlich zugeordnet werden können, und sie werden oft gespeichert, manchmal sogar ohne dass du es merkst. Für dich als Nutzer hat das Vorteile: So können Dienste wie Google Maps oder Netflix dir passende Vorschläge machen oder deine Lieblingsinhalte schneller laden. Gleichzeitig birgt das Risiken, denn diese Daten könnten missbraucht werden – etwa für Werbung, die dich zu stark beeinflusst, oder schlimmstenfalls für Betrug oder Erpressung. Um sicher mit solchen Daten umzugehen, solltest du verstehen, welche Spuren du hinterlässt, wie du deine Privatsphäre schützen kannst (z. B. durch Einstellungen in den Apps) und wann du vorsichtig sein musst, etwa bei der Weitergabe persönlicher Infos.