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Die Zahl 1 und die Zahl 0 - das ist der Aufbau hinter der Binärdarstellung. Aber was bedeutet das eigentlich?
Wie du vielleicht schon beim Binärcode gesehen hast, gibt es eine Reihe von Mustern der Zahl 1 und der Zahl 0. Diese Zahlen stellen elektrische Signale dar, die "an" oder "aus" registriert werden. Durch diese elektrischen Signale kann ein Computer oder jede andere digitale Hardware den Nutzer*innen verschiedene Arten von Informationen anzeigen. Das Endprodukt für uns, den Nutzer*innen, besteht aus Zahlen, Zeichen oder Bildern. Heute werden wir einen genaueren Blick auf den Binärcode werfen, wie du Informationen auf digitalen Geräten darstellst und wie Bar- und QR-Codes codiert werden. Außerdem diskutieren wir, warum dieses Thema im Informatikunterricht umgesetzt werden sollte und welche Relevanz es für das Thema Informatik hat.
Der Unterschiede zwischen Information und Daten
- Information ist eine für eine Person in einem bestimmten Kontext verständliche Aussage
- Daten sind Darstellungen von Informationen1
Die Erkenntnis aus Information und Daten ist, dass die Art und Weise, wie Informationen präsentiert werden, je nach Daten variieren kann. Zum Beispiel kann man ein "Hallo!"-Zeichen auf seiner Website mit Buchstaben, mit einer Animation oder vielleicht sogar mit einem Code darstellen, der Blocksymbole verwendet, um das Wort "Hallo" zu buchstabieren. Die Möglichkeiten sind endlos und der Unterschied zwischen Information und Daten spielt eine große Rolle für das Verständnis von Schülerinnen und Schülern zu diesem Thema, was bei der Gestaltung des Informatikunterrichts zu beachten ist. Als Online-Nutzer*innen müssen wir in der Lage sein, die dargestellten Informationen zu verstehen, was bedeutet, dass das Objekt, das diese Informationen anzeigt, z. B. ein Computer, in der Lage sein muss, sie zu interpretieren.
Bits und Bytes, yum yum yum!
- Bit: Unter einem Bit versteht man eine Einheit zur Informationsdarstellung, die nur zwei Werte annehmen kann: 0 und 1.
- Byte: Unter einem Byte versteht man eine Einheit aus 8 Bits.2
Ist dir aufgefallen, dass einige Handytarife mit Megabytes werben, um die Datenmenge anzugeben, die sie anbieten? Mal ehrlich, hast du dir schon einmal gedacht: "Was bedeutet ein Megabyte? Ich möchte nur wissen, wie lange ich meine Daten nutzen kann, bevor ich eine WLAN-Verbindung herstellen muss." Ich auf jeden Fall schon. Megabytes sind einfach eine Art zu messen, wie viele Daten man hat. Bei der Arbeit mit Computersystemen und bei der Codierung stößt man häufig auf Begriffe wie Bits und Bytes. Um besser zu verstehen, wie Daten im Internet oder in Mobilfunktarifen dargestellt werden, ist es wichtig, mit der folgenden Grafik vertraut zu sein.
Barcodes und QR (Quick Reaction) Codes
Warst du in letzter Zeit in einem Lebensmittelgeschäft, einem Einkaufszentrum oder in einem Café? Dann hast du bestimmt einen Barcode gesehen. Barcodes sind auf verschiedenen Produkten als schnelles Mittel zur Identifizierung angebracht. Die Strichcodes, oder besser bekannt als GTIN = Global Trade Identification Number, werden von einem Barcode-Scanner gescannt, der den Binärcode liest und das Produkt anzeigt, das mit diesem Strichcode versehen ist. Eine schnelle, einfache, aber hochtechnologische Methode der Kodierung und Programmierung.
Quick Response Codes, besser bekannt als QR-Codes, sind im Alltag häufig anzutreffen. Spätestens seit der Corona-Pandemie kennen wir sie alle: wir benötigen sie nun fast alltäglich, um uns bei einem Schnelltestzentrum anzumelden oder um die Speisekarte eines Restaurants zu lesen. QR-Codes verändern die Art und Weise, wie wir unser Leben leben, da sie extrem einfach zu bedienen und sehr effizient sind. Steckt hinter QR-Codes mehr als nur das Scannen mit deiner Kamera? Ja, auf jeden Fall. Ist eine Codierung erforderlich? Absolut. Hat das Ganze etwas mit dem Informatikunterricht zu tun? Auch das.
QR- und Barcodes gehen Hand in Hand, das heißt, sie funktionieren ähnlich. Wie wir bereits erwähnt haben, verwenden Barcodes eine Reihe von schwarzen und weißen Linien, die als Zahlen unter dem Barcode angezeigt werden, um ein Produkt zu identifizieren. In ähnlicher Weise verwenden QR-Codes eine Grafik aus schwarzen und weißen Quadraten, die verschiedene Informationen darstellen. Es ist auch möglich, eine URL in einen QR-Code-Generator zu kopieren, um die Benutzer*innen zu einem Link zu führen. Sehr nützlich! Das Herzstück von QR- und Barcodes ist die Binärcodierung und Programmierung. Dieses extrem hohe Maß an Bequemlichkeit wird sich immer mehr durchsetzen, je weiter wir uns als Menschen technologisch entwickeln. Es ist von entscheidender Bedeutung, dass wir ein gutes Verständnis dafür haben, wie diese Codes funktionieren, und um das zu tun, müssen wir natürlich Fächer wie Informatikunterricht in unseren Schulen einführen.
Informationsdarstellung mit XML
Soweit haben wir relativ viel über Informationsdarstellung erklärt. Auch in unserem letzten Blogartikel. Jetzt möchte wir gerne nochmal über Informationsdarstellung reden, aber mit dem Fokus auf XML. XML steht für Extensible Markup Language. XML ist eine universelle, erweiterbare Sprache, mit der man konkrete Auszeichnungssprachen erzeugen kann.3
Ein paar XML Beispiele sind:
- XHTML - eine Sprache zur Beschreibung von Hypertexten (verlinkten Webseiten)
- SVG - eine Sprache zur Beschreibung von (Vektor-) Grafiken
- MusicXML - eine Sprache zur Beschreibung von Musikstücken4
XML ist allgemein mit dem Konzept der offenen und geschlossenen Tags verbunden, die dazu dienen, eine Website in einer bestimmten Weise zu gestalten oder zu präsentieren. Nachstehend siehst du ein typisches Beispiel für XML-Tags.
Warum sollen wir XML überhaupt verstehen? XML macht es leichter, Information darzustellen. XML stellt Daten in einem einfachen Textformat dar, wie du in der obigen Grafik sehen kannst. Diese Methode der Informationsverarbeitung und -übertragung ist für den Benutzer verständlicher, einfacher und angenehmer. Stell dir vor, du besuchst eine Website und siehst die obige Auszeichnungssprache. Es wäre ziemlich schwierig zu verstehen und sich vorzustellen, was dir die Webseite vermitteln möchte. Deshalb verwenden wir in verschiedenen Auszeichnungssprachen offene und geschlossene Tags, um Informationen flüssiger zu präsentieren.
Sollen wir das Thema im Informatikunterricht integrieren?
Eine multifaktorielle Bildung in Informatik sollte in unserer heute extrem technisierten Welt von größter Bedeutung sein. Das Verständnis der Informatik, zu dem auch Themen wie die Binärdarstellung von Informationen oder die grundlegenden Aspekte des Internets gehören, wie wir in unserem früheren Artikel erörtert haben, wird dazu beitragen, Schülerinnen und Schüler zu formen und zu prägen, um in Zukunft schulischen und beruflichen Erfolg zu haben. Eine Vielzahl von Konzepten, Themen und Lektionen aus dem Informatikunterricht lassen sich auf andere Schulfächer und das tägliche Leben übertragen, denn die Technik ist überall um uns herum. Mit einem soliden Verständnis von Informatik werden Schülerinnen und Schüler einen Schritt voraus sein, wenn es darum geht, andere Fächer anzugehen, und es wird ihnen auch helfen, gebildete Bürgerinnen und Bürger zu sein.
Handys, Smart-TVs, Barcodes, selbstfahrende Autos, Siri, Alexa, Laptops und viele weitere Produkte unseres täglichen Lebens erfordern Programmierung, Codierung und auch eine gute Präsentation. Informatik ist überall um uns herum und das ist einer der Hauptgründe, warum wir Informatik als Pflichtfach unterrichten sollten. Wir brauchen Programmierer*innen und Entwickler*innen, um diese unglaublichen technischen Produkte zu schaffen, die wir lieben. Wir brauchen Lehrkräfte, die den Schülerinnen und Schülern genau dieses Fach beibringen, damit sie eine Karriere in der Informatik einschlagen können. Und schließlich brauchen wir Informatikbildung, damit Bürger*innen mündig mit den Technologien umgehen können. Ob wir nun für oder gegen den modernen technologischen Fortschritt sind, unsere Zukunft geht zweifelsohne weiter in diese Richtung: wenn wir also in einer Welt voller Hochtechnologie leben, sollten wir Informatik verstehen. Das heißt, das Pflichtfach muss kommen! Informatik sollte ein Pflichtfach sein und wir sollten Themen wie:
- Informationdarstellung
- XML and Markups Languages
- Binärdarstellung von Informationen
- Abkürzungen von Informationen und das Internet
- und viele weitere
beherrschen!
Binärdarstellung von Informationen sowie Informationsdarstellungen mit XML sind umfangreiche Themen. Wir haben die OER-Materialien, die inf-schule aufbereitet hat, bei PearUp eingepflegt. In der Unterrichtseinheit Darstellung von Webseiten lernen sie, wie Informationen so dargestellt werden, dass sie vom Browser in der gewünschten Form angezeigt werden. In den Kapiteln XML-Dokumente, XML-Dokumenttypen, Verarbeitung von XML-Dokumenten, XML-basierte Sprachen und weiteren lernen sie, wie Informationen dargestellt werden müssen, bevor sie in Form von Daten automatisiert verarbeitet werden können. Die Informationen müssen schließlich in speziellen Daten-Sprachen dargestellt sein.
Das Material ist interaktiv aufbereitet, sodass du und die Schüler*innen direktes Feedback zu den Aufgaben erhältst.
Quellen:
2. https://www.inf-schule.de/information/darstellunginformation/darstellunginformation/konzept_bitbyte
3. https://app.pearup.de/material/teachingUnit/9LdakbWoNcjqZssdD
4. https://app.pearup.de/material/teachingUnit/sZGvFMTPqMaonWN2b
