Computer Science-Lektionen

6 Lektionen

• Cybersicherheit: Bedrohungen und wie wir uns schützen – Cybersicherheit schützt Computer, Netzwerke und Daten. Ziel sind Vertraulichkeit, Integrität und Verfügbarkeit (die CIA-Triade). Häufige Bedrohungen sind Malware, Phishing und Social Engineering, Brute-Force-Angriffe auf Passwörter und Denial of Service. Dagegen helfen starke Authentifizierung, Verschlüsselung, Firewalls, Anti-Malware-Programme, Updates, Zugriffskontrolle und Backups.
• Datenanalyse – Datenanalyse heißt, aus Rohdaten Antworten zu machen. Sie folgt einem Kreislauf: eine Frage stellen, Daten sammeln, sie bereinigen (Fehler, Doppelte und Lücken entfernen), ordnen und umformen, mit Kennzahlen wie Mittelwert, Median, Spannweite und Mustern auswerten, mit einem passenden Diagramm zeigen und vorsichtig einen Schluss ziehen. Achte auf Ausreißer, kleine Stichproben und Verzerrung (Bias). Und denk daran: Eine Korrelation zwischen zwei Dingen beweist nicht, dass das eine das andere verursacht. Daten müssen außerdem sicher gespeichert und nur mit Erlaubnis genutzt werden.
• Digitaler Fußabdruck und Netiquette – Ein digitaler Fußabdruck ist die Spur aus Daten, die wir im Internet hinterlassen. Aktive Fußabdrücke teilen wir absichtlich (Beiträge, Kommentare, Formulare). Passive Fußabdrücke werden gesammelt, ohne dass wir es merken (Cookies, Browserverlauf, Standort, IP-Adresse). Solche Spuren lassen sich schwer löschen, und andere können sie später sehen. Wir leben in einer digitalen Gesellschaft: Lernen, Bankgeschäfte, Einkaufen und Behördengänge laufen online. Wer sie verantwortungsvoll nutzt, ist ein digitaler Bürger (Netizen). Netiquette heißt, sich online gut zu benehmen: ethisch (Urheberrecht achten, verlässliche Infos teilen), respektvoll (Privatsphäre und Vielfalt achten, kein Mobbing) und verantwortungsbewusst (nicht zu viel preisgeben, Trolle nicht füttern). Für die Kommunikation gilt: kurz, höflich und glaubwürdig sein. In sozialen Medien gilt: Passwörter und Privatsphäre-Einstellungen klug wählen, vor dem Hochladen nachdenken und vor dem Teilen prüfen.
• Einführung in das Problemlösen – Beim Lösen eines Problems mit dem Computer gibt es mehrere Phasen: Zuerst analysierst du das Problem (Eingaben, Ausgaben, Regeln). Dann entwickelst du einen Algorithmus, also eine endliche, klare und geordnete Folge von Schritten. Danach programmierst du ihn in einer Programmiersprache, testest ihn mit verschiedenen Eingaben und suchst und beseitigst Fehler (Debugging). Ein Algorithmus lässt sich als Flussdiagramm zeichnen (Oval = Start/Ende, Parallelogramm = Ein-/Ausgabe, Rechteck = Verarbeitung, Raute = Entscheidung, Pfeile = Ablauf) oder als Pseudocode aufschreiben (strukturierte einfache Sprache). Bei der Zerlegung teilst du ein großes Problem in kleinere Teilprobleme, löst sie einzeln und setzt sie wieder zusammen.
• Programmieren Grundlagen: Sequenz, Verzweigung, Schleifen und Funktionen – Ein Programm ist eine Liste genauer Anweisungen, die ein Computer befolgt. Jedes Programm besteht aus drei Bausteinen: Sequenz (Schritte nacheinander), Selektion (if/else-Entscheidungen) und Iteration (Schleifen). Variablen speichern Werte. Funktionen fassen Code in wiederverwendbaren Blöcken mit Namen zusammen. So wird ein Programm übersichtlich und lässt sich leichter testen, korrigieren und pflegen.
• Wie Netzwerke entstanden und wie Daten reisen – Ein Computernetzwerk ist eine Gruppe verbundener Geräte, die Daten austauschen. Alles begann mit dem ARPANET (1969), dann kam das NSFNET (1980er) für Universitäten. Viele Netze wurden verbunden und wurden zum Internet, einem Netz aus Netzen. Jede Datenübertragung hat fünf Teile: Sender, Empfänger, Nachricht, Übertragungsmedium und Protokoll. Die Bandbreite ist der Frequenzbereich, den ein Kanal übertragen kann (in Hz). Die Datenrate sagt, wie viele Bits pro Sekunde fließen (bps). Jedes Gerät im Netz hat eine IP-Adresse. Daten können per Leitungsvermittlung (ein fester Weg wird vorher reserviert) oder per Paketvermittlung (Daten werden in Pakete zerlegt, die selbst ihren Weg suchen) reisen.