Schaubilder für den Biologieunterricht mit KI erstellen – Chancen, Grenzen und praktische Tipps

Schaubilder gehören zu den wichtigsten Visualisierungen im Biologieunterricht. Ob Stoffwechselprozesse, Zellaufbau, Evolution oder Ökosysteme – viele biologische Zusammenhänge lassen sich durch gut gestaltete Grafiken deutlich leichter verstehen als durch reine Texte. Dank immer leistungsfähiger KI-Tools eröffnen sich für Lehrkräfte neue Möglichkeiten, passgenaue Schaubilder innerhalb weniger Minuten zu erstellen, anstatt wie bisher stundenlang im Internet oder in Ordnern und Büchern zu suchen.

Doch wie sinnvoll ist der Einsatz tatsächlich? Welche Möglichkeiten bieten moderne KI-Systeme und worauf sollte man achten?

Warum sind Schaubilder im Biologieunterricht so wichtig?

Biologische Sachverhalte sind häufig komplex und zeichnen sich durch zahlreiche Wechselwirkungen aus. Gut gestaltete Schaubilder helfen dabei,

• Zusammenhänge sichtbar zu machen,
• Prozesse zu strukturieren,
• Fachbegriffe in einen sinnvollen Kontext einzuordnen,
• das räumliche Vorstellungsvermögen zu fördern und
• Lernende beim Aufbau tragfähiger mentaler Modelle zu unterstützen.

Während bisher häufig auf Schulbücher oder aufwendig selbst erstellte Grafiken zurückgegriffen wurde, können KI-gestützte Werkzeuge heute individuelle und exakt auf die Unterrichtssituation zugeschnittene Visualisierungen innerhalb weniger Minuten erzeugen.

Vorteile der KI-gestützten Schaubilderstellung

1. Individuelle Anpassung

KI ermöglicht es, Schaubilder exakt auf die Lerngruppe zuzuschneiden. So können beispielsweise unterschiedliche Schwierigkeitsstufen erstellt werden – von stark vereinfachten Darstellungen für die Sekundarstufe I bis hin zu detaillierten Abbildungen für die gymnasiale Oberstufe.

2. Zeitersparnis

Die Erstellung eigener Grafiken war bislang häufig sehr zeitaufwendig. Mit einem gut formulierten Prompt lassen sich innerhalb weniger Minuten erste Entwürfe erzeugen, die anschließend nur noch geringfügig angepasst werden müssen.

3. Hohe Flexibilität

Statt nach einer passenden Abbildung im Internet zu suchen, kann die Lehrkraft genau festlegen,

• welche Strukturen dargestellt werden,
• welche Beschriftungen enthalten sein sollen,
• welche Farben verwendet werden,
• welche Perspektive gewählt wird und
• welche Elemente bewusst weggelassen werden.

Dadurch entstehen Visualisierungen, die exakt zum Unterrichtsziel passen.

4. Unterstützung differenzierter Lernangebote

KI kann verschiedene Versionen desselben Schaubildes erzeugen. Zum Beispiel:

• vollständig beschriftet,
• teilweise beschriftet,
• ohne Beschriftung als Arbeitsblatt,
• mit nummerierten Strukturen,
• als Lückentext oder
• mit hervorgehobenen Prozessschritten.

Dadurch wird Differenzierung deutlich einfacher.

 

Grenzen und Nachteile

Trotz aller Möglichkeiten sollte KI nicht unkritisch eingesetzt werden. Sie hat deutliche Grenzen, an denen die ausgebildete Lehrkraft gefordert ist.

1. Fachliche Fehler

Generative KI kann biologische Details falsch darstellen oder wissenschaftlich ungenaue Abbildungen erzeugen. Nicht nur bei komplexen molekularbiologischen oder anatomischen Themen ist eine sorgfältige fachliche Kontrolle zwingend unverzichtbar.

2. Uneinheitliche Symbolik

Nicht alle KI-Systeme orientieren sich an den in Schulbüchern üblichen Darstellungsformen. Farben, Größenverhältnisse oder Symbole können von etablierten Konventionen abweichen und Lernende verwirren. Hier gilt es die Abbildung an das vorhandene Material anzupassen.

3. Schwierigkeiten mit Beschriftungen

Viele Bildgeneratoren erzeugen zwar überzeugende Illustrationen, meiner Erfahrung nach haben sie jedoch weiterhin Probleme mit korrekt geschriebenen deutschen Fachbegriffen. Häufig empfiehlt es sich daher, zunächst eine unbeschriftete Grafik zu erzeugen und die Beschriftung anschließend mit Präsentationssoftware oder einem Grafikprogramm selbst einzufügen. Das klingt zwar umständlich, ist aber oftmals dann doch wieder schneller als den Prompt für die KI neu zu schreiben und das Bild neu berechnen zu lassen, um dann den nächsten Fehler zu finden.

4. Datenschutz und Urheberrecht

Vor dem Einsatz sollte geprüft werden,

• welche Daten an den Anbieter übertragen werden (besondere Vorsicht auch bei der Verwendung von Material der Schulbuchverlage)
• ob personenbezogene Informationen verarbeitet werden,
• welche Nutzungsrechte für die erzeugten Bilder gelten und
• ob die Nutzung im schulischen Kontext zulässig ist.

Gerade im schulischen Umfeld sind die datenschutzrechtlichen Vorgaben des jeweiligen Bundeslandes zu beachten. Sodass hier keine abschließende Aussage getätigt werden kann.

 

Welche Möglichkeiten bieten KI-Systeme?

Die Entwicklung der KI verläuft derzeit äußerst dynamisch. Grundsätzlich lassen sich mehrere Einsatzmöglichkeiten unterscheiden.

1. Vollständig neue Schaubilder erzeugen

Die KI erstellt auf Basis einer Beschreibung eine komplett neue Illustration, beispielsweise den Aufbau einer Pflanzenzelle, den Stickstoffkreislauf, den Blutkreislauf, den Ablauf der Mitose oder den Kohlenstoffkreislauf.
Dabei können Stil, Farbgebung und Detailgrad gezielt vorgegeben werden.

2. Bestehende Grafiken verändern

Viele KI-Systeme ermöglichen inzwischen die Bearbeitung vorhandener Abbildungen. Beispielsweise können Beschriftungen entfernt, Farben angepasst, einzelne Strukturen ergänzt, vereinfachte Versionen erstellt oder
Arbeitsblattvarianten erzeugt werden.

3. Unterschiedliche Schwierigkeitsstufen erzeugen

Ein großer didaktischer Vorteil besteht darin, dass dieselbe Darstellung, wie oben beschrieben, mehrfach erzeugt werden kann: also einfache Übersicht, Standardversion und eine Expertenversion.

Dadurch lassen sich differenzierte Unterrichtsmaterialien mit geringem Aufwand entwickeln.

4. Verschiedene Darstellungsformen kombinieren

KI kann unterschiedliche Visualisierungstypen erzeugen:

• klassische biologische Schemazeichnungen,
• Infografiken,
• Ablaufdiagramme,
• Flussdiagramme,
• Mindmaps,
• Prozessgrafiken,
• Querschnittsdarstellungen,
• vereinfachte 3D-Illustrationen oder
• Comic-ähnliche Erklärgrafiken für jüngere Lernende.

5. Arbeitsmaterialien direkt vorbereiten

Neben der eigentlichen Grafik kann KI auch passende Materialien erstellen, beispielsweise

• Beschriftungsaufgaben,
• Lückenschaubilder,
• Zuordnungsaufgaben,
• Quizfragen,
• Operatoren oder
• Musterlösungen.

Dadurch entsteht ein vollständiges Unterrichtsmaterial aus einer einzigen Eingabe.

 

Worauf kommt es beim Prompt an?

Die Qualität eines KI-generierten Schaubildes hängt entscheidend von der Beschreibung ab. Gute Prompts enthalten möglichst viele Informationen über

das Unterrichtsthema,
die Zielgruppe,
den gewünschten Detailgrad,
den Stil der Darstellung,
die Farbgestaltung,
die Perspektive,
die benötigten Beschriftungen sowie
den didaktischen Zweck.

Je präziser die Beschreibung ist, desto besser entspricht das Ergebnis den eigenen Vorstellungen.

Beispiel-Prompt

Erstelle ein didaktisch reduziertes Schaubild zum Aufbau einer tierischen Zelle für den Biologieunterricht der Jahrgangsstufe 7 am Gymnasium. Die Darstellung soll klar, übersichtlich und wissenschaftlich korrekt sein. Zeige Zellmembran, Cytoplasma, Zellkern, Mitochondrien, Ribosomen und das endoplasmatische Retikulum. Verwende eine freundliche Farbgestaltung mit klar voneinander abgegrenzten Organellen. Alle Beschriftungen sollen gut lesbar auf Deutsch sein und außerhalb der Zelle mit Verbindungslinien stehen. Verzichte auf überflüssige Details. Das Schaubild soll sich für ein Arbeitsblatt im DIN-A4-Hochformat eignen und einen modernen, schulbuchähnlichen Stil besitzen.

Beispielbilder

Die verschiedenen KIs liefern unterschiedliche Ergebnisse. Der Promt von oben wurde einmal mit ChatGPT und einmal mit Canva umgesetzt.

 

Fazit

KI eröffnet Biologielehrkräften neue Möglichkeiten, hochwertige Schaubilder schnell und individuell zu erstellen. Besonders die Anpassbarkeit an Lerngruppen, Unterrichtsziele und Differenzierungsmaßnahmen bietet einen erheblichen Mehrwert. Gleichzeitig ersetzt KI jedoch nicht die fachliche Expertise der Lehrkraft. Jede erzeugte Grafik muss sorgfältig auf wissenschaftliche Richtigkeit, didaktische Angemessenheit und Verständlichkeit geprüft werden.

Wer KI als kreatives Werkzeug und nicht als automatische Lösung versteht, kann den Aufwand bei der Materialerstellung deutlich reduzieren und gleichzeitig Unterrichtsmaterialien entwickeln, die exakt auf die Bedürfnisse der eigenen Schülerinnen und Schüler zugeschnitten sind.