Kehittämistutkimus: Kemian kouluopetukseen soveltuvan molekyylimallinnusympäristön kehittäminen

Tässä artikkelissa raportoidaan ensimmäisen vaihe kehittämistutkimuksesta, jonka tavoitteena on kehittää ratkaisuja, miten molekyylimallinnus saadaan keskeisemmäksi osaksi kemian kouluopetusta. Kehittäminen toteutettiin kahdessa syklissä. Ensimmäinen sykli toteutettiin yritysyhteistyönä ja toisessa syklissä kehitettiin ensimmäisen syklin tuotos suomalaiseen koulukulttuuriin soveltuvaksi. Tutkimusta ohjasi kaksi kysymystä: 1) Millainen molekyylimallinnusympäristö mahdollistaa mallinnuksen siirtymisen kemian kouluopetukseen? ja 2) Millaisia tekijöitä ympäristön kehittämisessä tulee huomioida innovaation diffuusion maksimoimiseksi? Tutkimus koostui teoreettisesta ongelma-analyysistä ja kehittämisvaiheesta. Ongelma-analyysi kohdistui innovaation diffuusioteoriaan, aikaisemman tutkimuskirjallisuuden ja opetussuunnitelmien perusteiden asettamien mahdollisuuksiin ja haasteisiin. Kehittämistuotoksena saatiin suomenkielinen avoimeen lähdekoodiin ohjautuva mallinnusympäristö, jota koulut voivat käyttää suoraan verkosta käsin ilman koneelle asentamista. Mallinnusympäristön tavoitteet ja sisällöt määriteltiin opetussuunnitelmien perusteiden ja aikaisemman tutkimistiedon avulla.
Mallinnusympäristö rakentuu neljästä osasta: 1. tiedotus, 2. mallinnusharjoitukset, 3. molekyylitietokanta ja 4. linkkilista. Osat kehitettiin yksilötasolla tapahtuvaan innovaation diffuusioon pohjautuen. Jokainen osa on edellisistä osaa teknisesti haastavampi käyttää, mutta tarjoaa samalla monipuolisemmin erilaisia kemian visualisointeja. Lisäksi tutkimuksessa todettiin, että molekyylimallinnusympäristöjen kehittämisessä on tärkeää huomioida innovaatio diffuusioteorian ryhmäluokittelusta aikaisemman enemmistön tarpeet, jos innovaation halutaan diffusioituvan laajalle.