# BreakPilot Lehrer — Vision, Mission & Projektuebersicht

## Vision

**Jeder Lehrer in Deutschland hat einen digitalen Assistenten, der repetitive Verwaltungsarbeit uebernimmt — offline, datenschutzkonform und auf jeder Hardware.**

BreakPilot Lehrer befreit Lehrkraefte von Buerokratie, damit sie sich auf das konzentrieren koennen, wofuer sie Lehrer geworden sind: Unterrichten.

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## Mission

Wir entwickeln eine **Offline-First Desktop- und Tablet-App**, die Lehrer proaktiv durch das Schuljahr begleitet. Die App erkennt handschriftliche und gedruckte Dokumente, automatisiert Korrektur-Workflows, generiert Lernmaterial und erstellt Zeugnisse — alles deterministisch, ohne Cloud-Abhaengigkeit und DSGVO-konform.

**Unsere drei Prinzipien:**

1. **Offline First** — Alle Kernfunktionen laufen ohne Internet, ohne GPU, auf normaler Lehrer-Hardware
2. **Deterministisch vor KI** — Jede Funktion wird zuerst regelbasiert implementiert. LLM ist optionales Upgrade, nie Kernabhaengigkeit
3. **Datenschutz by Design** — Alle Schuelerdaten bleiben lokal auf dem Geraet des Lehrers. Keine Cloud-Speicherung personenbezogener Daten

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## Das Problem

### Korrektur: 6 Stunden pro Schueler

Eine Deutsch-Abiturarbeit erfordert im Durchschnitt **6 Stunden Korrekturzeit pro Schueler**. Bei 24 Schuelern sitzt ein Lehrer **zwei Wochen** ausschliesslich an der Korrektur. Der Prozess ist streng reglementiert:

1. Rechtschreibfehler markieren (Durchgang 1)
2. Grammatikfehler markieren (Durchgang 2)
3. Inhalt gegen den offiziellen Erwartungshorizont (EH) bewerten (Durchgang 3)
4. Notenspiegel ueber alle Schueler erstellen
5. Gutachten pro Schueler schreiben
6. Alle 24 Gutachten aufeinander abstimmen (Konsistenz)
7. Zweitgutachter bewertet unabhaengig
8. Bei >= 4 Punkte Differenz: Drittkorrektur

### Verwaltung: Fragmentierte Werkzeuge

Lehrer jonglieren zwischen handschriftlichen Notizbuechern, Excel-Tabellen, Word-Dokumenten und verschiedenen Schulportalen. Es gibt kein einheitliches System, das den Schuljahres-Rhythmus kennt und vorausschauend die richtigen Werkzeuge aktiviert.

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## Die Loesung: BreakPilot Lehrer

### Fuer Lehrer (primaere Zielgruppe)

| Funktion | Was es tut | Offline? |
|----------|-----------|----------|
| **Klausur-Korrektur** | Scan → OCR → RS/Grammatik-Pruefung → EH-Abgleich → Notenspiegel → Gutachten | Ja |
| **Vokabel-Arbeitsblaetter** | Buchseite scannen → Vokabeln extrahieren → 5+ Arbeitsblatt-Formate generieren | Ja |
| **Lernunit-Generator** | Aus OCR-Daten Multiple-Choice, Lueckentexte, Lernplakate erstellen | Ja |
| **Zeugnis-Generator** | Template-basierte Zeugnisse aus gesammelten Jahresdaten | Ja |
| **Notenspiegel** | Automatische Berechnung + Fairness-Analyse + Ausreisser-Erkennung | Ja |
| **Schuljahres-Planer** | Proaktive Aufgabensteuerung basierend auf Schulkalender | Ja |

### Fuer Eltern (sekundaere Zielgruppe)

- Erhalten automatisch generierte Lernmodule via Chat (Matrix)
- Waehlen passende Uebungen fuer ihr Kind aus
- Begleiten den Lernfortschritt mit Spaced-Repetition

### Fuer Schueler (Endnutzer)

- Lernen in automatisch generierten Modulen (Vokabeln, Grammatik, Multiple Choice)
- Fortschritt wird getrackt, Schwaechen erkannt
- Erinnerungen vor Klassenarbeiten

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## Automatischer Workflow (Beispiel)

```
Trigger: "In 3 Wochen Englisch-Klassenarbeit, Unit 4"

1. Lehrer scannt Buchseiten 54-58 ein
          |
2. OCR-Pipeline extrahiert Text, Vokabeln, Grammatik
          |
3. System generiert automatisch:
   - Multiple-Choice-Test
   - Deutsch → Englisch Vokabelabfrage
   - Englisch → Deutsch Vokabelabfrage
   - Lueckentexte
   - Lernplakat (druckbar)
   - Grammatiktests
          |
4. Lernunits gehen an Eltern via Chat
   "Englisch Unit 4 — 5 Lernmodule verfuegbar"
          |
5. Eltern waehlen passende Units fuer ihr Kind
          |
6. Kind lernt in der App, Fortschritt wird getrackt
          |
7. Automatische Erinnerungen bis zur Klassenarbeit
   "Noch 5 Tage — 12 von 45 Vokabeln gelernt"
```

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## Schuljahres-Begleitung

Das System kennt den Schuljahresrhythmus und aktiviert proaktiv die passenden Funktionen:

| Phase | System-Aktion |
|-------|---------------|
| **Schulbeginn** | Klassen einrichten, Schueler anlegen, Onboarding |
| **Unterrichtsphase** | Lernmaterial vorbereiten, Units aus Buchseiten erstellen |
| **3 Wochen vor Klassenarbeit** | Lernunits automatisch generieren + an Eltern senden |
| **1 Woche vor Klassenarbeit** | Erinnerungen, Fortschritt pruefen |
| **Klassenarbeit geschrieben** | Korrektur-Workflow aktivieren |
| **Nach Korrektur** | Notenspiegel erstellen, Gutachten generieren |
| **Konferenzen** | Berichte aggregieren und vorbereiten |
| **Zeugniszeit** | Zeugnis-Generator mit allen gesammelten Daten |
| **Ferien** | Wiederholungsmaterial, naechstes Halbjahr vorbereiten |

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## Technologie

### Offline-Kern (~1.3 GB quantisiert)

| Komponente | Technologie | Groesse |
|------------|-------------|---------|
| OCR (gedruckt) | Tesseract + RapidOCR (ONNX) | ~70 MB |
| OCR (Handschrift) | TrOCR (ONNX, int8 quantisiert) | ~560 MB |
| Layout-/Grafik-Erkennung | OpenCV | 0 |
| Rechtschreibung | pyspellchecker EN+DE | ~5 MB |
| Text-Embeddings | all-MiniLM-L6-v2 | ~90 MB |
| App + Logik | Python/TypeScript | ~200 MB |

### Optionale Cloud-Features

| Feature | Wofuer | Abhaengigkeit |
|---------|--------|---------------|
| KI-Gutachten | Gutachten-Vorschlaege aus Korrekturdaten | LLM (Cloud/GPU) |
| RAG / EH-Suche | Erwartungshorizont semantisch durchsuchen | Qdrant + Embedding |
| Spracheingabe | Aufgaben per Freitext einsprechen | Whisper |
| KI-Worksheet-Modifikation | Lernmaterial KI-optimiert anpassen | LLM |

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## Datenschutz (DSGVO)

- **Alle Schuelerdaten, Noten und Klausuren bleiben lokal** auf dem Geraet des Lehrers
- Keine Cloud-Speicherung personenbezogener Daten
- Cloud-Features (wenn aktiviert) verarbeiten nur anonymisierte Daten
- Kommunikation ueber Matrix (Ende-zu-Ende-verschluesselt)
- Keine Audioaufnahmen gespeichert (Voice-Service)

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## Bundesland-Erweiterbarkeit

Start mit **Niedersachsen** als Pilotbundesland. Die Architektur erlaubt spaetere Erweiterung auf andere Bundeslaender mit eigenen:

- Erwartungshorizonten und Pruefungsformaten
- Notensystemen (15-Punkte vs. Noten 1-6)
- Zeugnisvorlagen und Verwaltungsvorschriften
- Schulformen und Jahrgangsstufen

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## Aktueller Stand (Maerz 2026)

| Modul | Status |
|-------|--------|
| OCR-Pipeline (gedruckt) | 85% — Tesseract + RapidOCR + PaddleOCR, 10-Step Pipeline |
| Vokabel-Arbeitsblaetter | 90% — 4 Formate + NRU, PDF-Export |
| Klausur-Korrektur | 70% — Scan, Annotation, 5-Kriterien, Gutachten, Fairness |
| Notenspiegel | 85% — 15-Punkte, Histogramm, Ausreisser |
| Admin Dashboard | 85% — 12 Sektionen, AI-Tools, SBOM, Security |
| Studio v2 (Lehrer-UI) | 80% — 12+ Apps, 7 Sprachen, Dark/Light Mode |
| RAG / EH-Suche | 80% — Qdrant + Embedding + Hybrid Search |
| Voice-Service | 60% — WebSocket, Whisper, Intent-Router |
| Messaging | 75% — Matrix/Synapse integriert |
| Video | 70% — Jitsi integriert |
| Handschrift-OCR | 40% — TrOCR integriert, Qualitaet verbessern |
| Lernunit-Generator | 25% — Backend-API + Companion UI vorhanden |
| Zeugnis-Generator | 30% — API + Models vorhanden |
| Schuljahres-Planer | 15% — State-Engine API vorhanden |

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## Kontakt

**BreakPilot** — KI-Bildungsplattform fuer den deutschen Schulalltag

- Pilotphase: Niedersachsen
- Hardware: Offline auf jedem Laptop mit 8 GB RAM
- Datenschutz: DSGVO-konform, alle Daten lokal