Projekt

EdTech Worksheet Generator — KI-Arbeitsblätter für die Grundschule

Wie aus der Idee „KI soll Lehrkräfte entlasten" ein praktisches Tool für die Grundschuldidaktik wurde — mit Multi-Provider-AI, strukturierten Prompt-Vorlagen und Fokus auf Anti-Cheat-Design und Druckqualität.

Aktualisiert am 25.6.2026

tl;dr

Der EdTech Worksheet Generator erstellt aus wenigen Parametern druckfertige KI-Arbeitsblätter für die Grundschule — Deutsch, Mathe, Sachkunde, Englisch.
Das System generiert Bilder mit strukturierten, integrierten Aufgabenstellungen — kein Prompt-Wissen nötig.
Kern-Innovation ist das Anti-Cheat-Design: Arbeitsblätter zeigen niemals fertige Lösungen, sondern zwingen zum aktiven Denken.
Zwei AI-Provider wählbar: Google Gemini (Kostenlos, 500 Bilder/Tag) und OpenRouter (optional, kostenpflichtig).
Ausgabe als Schwarz-Weiß-Arbeitsblätter, optimiert für den Schuldruck — entweder als Erklärungs- oder Comic-Format.
Technisch: Vite + React 18 (Frontend), Express.js + SQLite3 (Backend), modularer Prompt-Builder und Multi-Provider-AI-API.

Kurzbeschreibung

Lehrkräfte an Grundschulen verbringen einen erheblichen Teil ihrer Arbeitszeit mit der Erstellung von Übungsmaterial. Der EdTech Worksheet Generator löst das, indem er aus sechs einfachen Parametern (Fach, Thema, Alter, Schwierigkeit, Arbeitsblatttyp, Übungstyp) ein druckfertiges Arbeitsblatt generiert — in Sekunden. Das Besondere: Das System verwendet ein strukturiertes Prompt-System, das die KI zwingt, Aufgaben zu erstellen, die ohne Lösung auskommen. Statt Lückentexten mit eingeblendeten Antworten entstehen echte Übungen, die zum Nachdenken auffordern. Das Format ist bewusst schwarz-weiß gehalten, für erschwinglichen Schuldruck ohne Farbseiten.

Ausgangspunkt / Problemstellung

Lehrkräfte in der Grundschule haben ein strukturelles Problem: Individuelle Förderung erfordert differenziertes Übungsmaterial, aber die Erstellung ist zeitaufwändig. Fertige Arbeitshefte sind teuer, unflexibel und oft nicht auf die konkrete Lerngruppe zugeschnitten. KI-Bildgenerierung könnte helfen — aber die bestehenden Tools sind nicht für den Bildungsbereich optimiert:

Generische KI-Tools (Midjourney, DALL-E) produzieren schöne Bilder, aber keine strukturierten Lernübungen.
Prompt-Engineering erfordert Zeit und Erfahrung, die Lehrkräfte nicht haben.
Viele KI-Lernmaterialien sind „cheatable” — sie zeigen Lösungen direkt im Material an.

Die Frage war: Kann man eine KI so prompten, dass sie Arbeitsblätter erstellt, die didaktisch sinnvoll, druckoptimiert und anti-cheat sind — ohne dass die Lehrkraft einen Prompt schreiben muss?

Diagramm

Idee

Die Idee ist simpel: Statt der Lehrkraft die Prompt-Arbeit aufzubürden, wird der Prompt durch ein strukturiertes XML-System automatisch gebaut. Die Parameter (Fach, Thema, Schwierigkeit, Übungstyp) werden in eine detaillierte Anweisung übersetzt, die der KI genau sagt, was sie tun soll — inklusive Seitenformat, Schriftart, Illustrationsstil und vor allem: was sie nicht tun darf (Anti-Cheat).

Zwei Betriebsmodi:

Erklärung — klassisches Arbeitsblatt mit Übungen und Platz zum Eintragen
Comic — szenische Darstellung mit mehreren Panels, Sprechblasen und Textlücken

Dahinter steckt ein durchdachtes Figuren-Set (Kim, Alex, Lara, Niklas …), das wiedererkennbare Lernbegleiter schafft. Die KI erzeugt das komplette Arbeitsblatt als Bild — inklusive Aufgabenstellung, Aufgaben und Layout.

Hypothese

Lehrkräfte akzeptieren KI-Unterstützung, wenn sie keine technischen Kenntnisse brauchen. Ein Formular mit 6 Feldern ist niedrigschwellig genug.
Anti-Cheat ist ein echtes Differenzierungsmerkmal. Viele KI-Lehrmittel zeigen Lösungen — ein System, das bewusst darauf verzichtet, schafft Vertrauen.
Schwarz-Weiß-Druck ist kein Nachteil, sondern ein Feature. Grundschulen haben oft keine Farbdrucker-Lizenzen oder -Budgets. B&W-optimierte Materialien senken die Hürde zur Nutzung.

Ansatz

Die Architektur ist bewusst einfach gehalten: Ein Vite-React-Frontend kommuniziert mit einem Express.js-Backend, das die eigentliche Arbeit macht — Prompt-Bau, API-Aufruf, Bildspeicherung und Auslieferung. SQLite dient als lokale Datenbank.

Diagramm

Prompt-Design

Der Prompt-Builder erzeugt eine XML-ähnliche Struktur, die der KI klare Vorgaben macht:

Seite: A4 Portrait, 300 DPI, 2cm Rand
Stil: Schwarz-Weiß-Line-Art, kindgerecht, hoher Kontrast
Figuren: Wiedererkennbares Set aus 9 Kindernamen
Anti-Cheat: Explizites Verbot, Lösungen darzustellen
Übungsmechanik: Abhängig vom gewählten Fach (Deutsch: Satzzeichen, Anführungszeichen; Mathe: Addition, Division; etc.)

Der Prompt läuft über einen Validierungstest (test_prompt_builder.js), der prüft, ob alle Struktur-Elemente enthalten sind — eine Mini-QA-Pipeline für Prompt-Qualität.

Multi-Provider-Strategie

Die API-Schicht unterstützt zwei parallele Provider:

Google Gemini (Default) — 500 Bilder/Tag im Free Tier, Modell gemini-2.5-flash-image-preview
OpenRouter (Optional) — Zugriff auf viele Modelle, konfigurierbar über .env

Die Provider-Erkennung prüft beim Start, ob gültige API-Keys in der .env existieren, und aktiviert automatisch den verfügbaren. Die UI blendet nicht konfigurierte Provider aus.

Was bereits funktioniert

Vollständiger Generierungs-Workflow: Parameter-Eingabe → Prompt-Bau → AI-Generierung → lokale Speicherung → Anzeige
Zwei Betriebsmodi: Erklärung (klassisches Übungsblatt) und Comic (Panel-basiert)
Multi-Provider-Unterstützung: Gemini + OpenRouter parallel, automatische Erkennung
Prompt-Viewer: Generierten Prompt einblendbar — für Transparenz und Lernzwecke
Beispiel-Slider: 4 Vorschau-Arbeitsblätter (Wörtliche Rede, Satzzeichen, Rechenabenteuer, Begleitsätze)
Druckoptimierung: Schwarz-Weiß, hoher Kontrast, kindgerechte Schrift, klare Linienführung
Anti-Cheat-System: Strukturelle Sperre gegen Lösungseinblendung im Prompt
Charakter-Set: 9 wiedererkennbare Figuren als Lernbegleiter
Lokaler Vite-Proxy: API-Calls werden im Dev-Modus durch den Vite-Server ans Backend weitergeleitet
Prompt-Qualitäts-Test: Unit-Test für Prompt-Builder (Struktur-Validierung)

Nicht gebaut (bewusste Entscheidungen)

Keine Benutzerverwaltung — Das Tool ist als lokale Anwendung konzipiert, kein SaaS. Kein Login, keine Accounts.
Keine History-Verwaltung im Frontend — Generierte Bilder liegen im Dateisystem, aber es gibt keine UI dafür. Die Datenbank (SQLite) ist vorhanden, aber nicht im Frontend angebunden.
Kein TypeScript — bewusst in JavaScript gehalten für niedrigere Einstiegshürde und schnellere Iteration.
Keine responsiven Optimierungen für Mobil — Fokus auf Desktop-Nutzung (Lehrkräfte am Laptop/PC).
Keine Multi-User-Fähigkeit — Kein Teilen, keine Teams, keine Cloud-Synchronisation.

Erkenntnisse

XML-Prompts funktionieren. Die strukturierte Anweisung mit <AI_WORKSHEET_SYSTEM>, <page_settings>, <style>, <characters> etc. erzeugt konsistent gute Ergebnisse über verschiedene KI-Modelle hinweg. Der Ansatz ist portabel und nachvollziehbar.
Prompt-Testing lohnt sich. Der kleine Unit-Test (test_prompt_builder.js) hat mehrfach Regressionen verhindert, als Parameter-Strukturen geändert wurden. Ein Muster, das ich in KI-Projekten öfter einsetzen werde.
Multi-Provider ist wenig Aufwand, großer Wert. Die Abstraktion in image_generation_api.js erlaubt es, beide Provider parallel zu betreiben und bei Ausfall oder Kostenänderung umzuschalten — ohne Code-Änderungen.
Der Anti-Cheat-Ansatz ist ein echter Hingucker. Didaktiker (und Eltern) reagieren positiv auf das explizite „Keine Lösungen”-Design. Es schafft Vertrauen in einer Phase, in der viele KI-Bildungstools kritisch gesehen werden.
Weniger Tech ist mehr. Der Verzicht auf TypeScript, Cloud-Services und komplexe State-Manager hat die Entwicklungszeit drastisch verkürzt. Das Produkt ist trotzdem (oder gerade deshalb) funktional vollständig.

Mögliche nächste Schritte

Frontend-History-Anbindung — SQLite-Datenbank im Frontend sichtbar machen (generierte Blätter durchsuchen, erneut herunterladen)
Prompt-Templates als Presets — Feste Kombinationen aus Fach + Thema + Übungstyp für Schnellstarter
PDF-Export statt PNG — Mehrseitige Arbeitsblätter, Lösungsblätter separat, Formatierung im PDF
Lösungsblätter generieren — Optional: zweites Blatt mit Lösungen (lehrkraftseitig) generieren
OpenAI DALL-E / Stability AI — Weitere Provider über die bestehende Abstraktion anbinden
Mehrsprachig — Arbeitsblätter auch auf Englisch, Französisch etc. generierbar

Persönliche Note

Dieses Projekt ist anders als meine sonstigen Arbeiten — es ist kein Systemprodukt, kein SaaS, kein Architektur-Projekt. Es ist ein Werkzeug für den konkreten Alltag. Ich habe es gebaut, weil ich die Frustration von Lehrkräften kenne, die zwischen überteuerten Verlagsmaterialien und zeitaufwändiger Eigenproduktion stecken.

Was mich besonders freut: Der Anti-Cheat-Mechanismus. Er ist technisch trivial (ein XML-Tag im Prompt), aber konzeptionell wichtig. Er zeigt, dass KI-Bildungstools nicht intrinsisch „cheatable” sein müssen — man kann KI so prompten, dass sie bessere Didaktik produziert. Und der Prompt-Builder ist wieder ein Beispiel für Translation: die Übersetzung von didaktischen Anforderungen („Übung ohne Lösung”) in eine Maschinenanweisung, die funktioniert.

FAQ

Für welche Fächer funktioniert der Generator? Deutsch, Mathe, Sachkunde und Englisch. Jedes Fach hat eigene Übungstypen — von Satzzeichen über Addition bis Vokabeln.

Welche Altersgruppe wird abgedeckt? Grundschule — einstellbar von 7 bis 12 Jahren. Der Prompt passt Sprache, Komplexität und Illustrationen entsprechend an.

Kosten die Generierungen etwas? Mit Google Gemini ist die Nutzung kostenlos (500 Bilder/Tag im Free Tier). OpenRouter kann Kosten verursachen — ist aber komplett optional.

Brauche ich eine Internetverbindung? Ja — die KI-Generierung läuft über die Google Gemini oder OpenRouter API. Das System selbst läuft lokal.

Warum sind die Arbeitsblätter schwarz-weiß? Schuldruck ist oft auf Schwarz-Weiß beschränkt (Kosten, Infrastruktur). Die Optimierung auf B&W ist ein Feature, kein Workaround.

Wie wird verhindert, dass die KI Lösungen einblendet? Der Prompt enthält ein explizites Anti-Cheat-System mit der Anweisung, niemals Lösungen darzustellen. Das wird strukturell erzwungen — kein weicher Hinweis, sondern ein hartes <anti_cheat_layer> -Tag im Prompt.

Kann ich eigene Prompt-Änderungen vornehmen? Im Prompt-Builder (prompt_builder.js) kannst du die Struktur anpassen — neue Fächer, Übungstypen, Charaktere oder Stilvorgaben ergänzen.

Gibt es eine gehostete Version? Nein, das Tool läuft ausschließlich lokal (Node.js + Vite). Das ist bewusst so — keine Accounts, keine Cloud-Kosten, volle Datenkontrolle.

Kann ich auch farbige Arbeitsblätter generieren? Technisch ja (einfach die Style-Vorgabe ändern), aber das System ist auf Schwarz-Weiß optimiert und getestet.

Wer ist die Zielgruppe? Lehrkräfte an Grundschulen, Förderlehrkräfte, Eltern, die ihre Kinder unterstützen, und alle, die kindgerechte Übungsmaterialien brauchen.