Evaluating Senior Pre-Service Chemistry Teachers’ Foundational Understanding of Nuclear Reactions

Yıl 2025, Cilt: 10 Sayı: 1, 47 - 64, 29.03.2025

Canan Nakiboğlu

https://doi.org/10.37995/jotcsc.1662396

Öz

Nuclear chemistry plays a crucial role in various essential daily life applications; however, students often struggle with many of its concepts. These learning difficulties in teaching and understanding nuclear chemistry can largely be attributed to problems with misconceptions and perceptions regarding pre-requisite concepts. Among these, the concept of nuclear reactions serves as a fundamental prerequisite for comprehending other topics within nuclear chemistry. This study aims to determine the extent to which senior pre-service chemistry teachers (SPSCTs) regard nuclear reactions as a type of chemical reaction. It also aims to identify the reasons behind SPSCTs' classification. The study involved 158 SPSCTs enrolled in an education faculty. This research focused on analyzing responses to a specific research-related question within a Nuclear Chemistry Concept Test, which was composed of 10 open-ended questions developed as part of a larger project. The findings indicated that 64% of SPSCTs perceived nuclear reactions as a subset of chemical reactions. Upon examining the underlying reasons for this misconception, two primary factors emerged. First, although SPSCTs demonstrated an awareness of nuclear reactions, their understanding of the mechanisms underlying chemical reactions was either incomplete, leading them to categorize nuclear reactions as a type of chemical reaction. Second, they struggled to distinguish chemical and nuclear reactions in terms of reaction mechanisms, processes, and dynamics. Based on these findings, recommendations for addressing these misconceptions were provided.

Anahtar Kelimeler

Nuclear reaction, chemical reaction, senior pre-service chemistry teachers

Etik Beyan

The author has not declared a potential conflict of interest during the research, authorship, and publishing of this article.

Destekleyen Kurum

This research is supported by Balıkesir University BAP Unit

Proje Numarası

2021/084

Teşekkür

The author would like to thank Balıkesir University BAP Unit for its support of the project.

Son Sınıf Kimya Öğretmen Adaylarının Nükleer Reaksiyonlara İlişkin Kavrayışlarının Değerlendirilmesi

Öz

Nükleer kimya, günlük yaşamın çeşitli temel uygulamalarında önemli bir rol oynar; ancak öğrenciler genellikle nükleer kimya ile ilgili kavramlarının önemli bir kısmı ile ilgili sorunlar yaşamaktadır. Nükleer kimyayı öğretme ve anlamadaki bu öğrenme güçlükleri büyük ölçüde ön koşul kavramlarıyla ilgili yanlış anlamalar, algılar ve fikirlerle ilgili sorunlara bağlanabilir. Bunlar arasında nükleer tepkime kavramı, nükleer kimyadaki diğer konuları anlamak için temel bir ön koşul görevi görür. Bu çalışma, öncelikle son sınıf kimya öğretmen adaylarının nükleer tepkimeleri kimyasal tepkime türü olarak görme düzeyini belirlemeyi amaçlamaktadır. Ayrıca kimya öğretmen adaylarının, nükleer tepkimeleri bir kimyasal tepkime türü olarak sınıflandırmalarının nedenlerinin belirlemesi amaçlanmıştır. Çalışmaya bir eğitim fakültesinin son sınıfına devam eden 158 kimya öğretmen adayı katılmıştır. Çalışmada bir proje kapsamında hazırlanan veri toplama aracının çalışma ile ilgili sorusunun analizine yer verilmiştir. Çalışma sonunda öğretmen adaylarının %64’ünün nükleer tepkimelerin bir kimyasal tepkime türü olduğunu düşündüğü ortaya çıkarılmıştır. Öğretmen adaylarının bu düşüncelerinin nedenlerinin analizi sonucunda, ilk olarak öğretmen adaylarının nükleer tepkimelerin ne olduğunun farkında olsalar da kimyasal tepkimelerin nasıl oluştuğuna yönelik yanlış kavrama veya eksik bilgileri nedeniyle nükleer tepkimeleri kimyasal tepkime türü olarak düşündükleri belirlenmiştir. İkinci olarak kimyasal ve nükleer tepkimeler arasındaki farkları tepkime oluşum, süreç ve dinamiği açısından anlamlandıramadıkları sonucuna ulaşılmıştır. Çalışma sonunda önerilere yer verilmiştir.

Anahtar Kelimeler

Nükleer tepkime, kimyasal tepkime, kimya öğretmen adayı

Proje Numarası

2021/084

Kaynakça

• Ahtee, M., & Varjola, I. (1998). Students' understanding of chemical reaction. International Journal of Science Education, 20(3), 305-316. https://doi.org/10.1080/0950069980200304
• Anderson, B. (1986). Pupils explations of some aspects of chemical reactions. Science Education, 70(5), 449-463.
• Barker, V., & Millar, R. (1999). Students' reasoning about chemical reactions: what changes occur during a context-based post-16 chemistry course? International Journal of Science Education, 21(6), 645–665. https://doi.org/10.1080/095006999290499
• Cervellati, R., Concialini, V., Innorta, G., & Perugini, D. (1984). Chemical knowledge of students entering a first‐year university chemistry course in Italy. European Journal of Science Education, 6(3), 263-270. https://doi.org/10.1080/0140528840060307
• Chantharanuwong, W., Thathong, K., & Yuenyong, C. (2012). Exploring student metacognition on nuclear energy in secondary school. Procedia-Social and Behavioral Sciences, 46, 5098-5115.
• Cheng, M. M. (2018). Students' visualisation of chemical reactions–insights into the particle model and the atomic model. Chemistry Education Research and Practice, 19(1), 227-239. https://doi.org/10.1039/c6rp00235h
• Creswell, J. W., & Poth, C. N. (2016). Qualitative inquiry and research design: Choosing among five approaches. Sage publications.
• Çokadar, H. (2013). Üniversite öğrencilerinin kimyasal tepkimeleri tamamlama ve kimyasal tepkimeleri sınıflandırma konusundaki kavramaları. Hacettepe Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 28(28-3), 111-122.
• Eijkelhof, H.M. C. (1990). Radiation and Risk in Physics Education. Uitgeverij CB Press, Utrecht.
• Erçoklu, H. F. (2001). Lise 2. sınıf öğrencilerinde çekirdek tepkimeleri ve radyoaktiflik konusunda yanlış kavramaların tespiti ve giderilmesi, Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi, Ankara.
• Godfrey, J. McLachlan, R., & Atwood, C. H. (1991). Nuclear reactions versus inorganic reactions. Journal of Chemical Education, 68(10), 819-824.
• Hesse, J. J., & Anderson, C. W. (1992). Students’ conceptions of chemical change. Journal of Research in Science Teaching, 29(3), 277-299.
• Nakiboğlu, C. (2003). A constructivist approach for teaching nuclear chemistry in preservice chemistry teacher education, Khimiya/Chemistry. Bulgarian Journal of Chemical Education, 12(5), 355-365.
• Nakiboğlu, C. (2023). Investigation of students’ cognitive structures concerning the topic of physical and chemical changes: a cross-level study. Chemistry Education Research and Practice, 24(1), 89-107. https://doi.org/10.1039/D2RP00142J
• Nakiboglu, C. (2024). Mapping pre-service chemistry teachers’ group cognitive structure concerning the topic of physical and chemical change via the word association method. Journal of Chemical Education, 101(2), 233-246. https://doi.org/10.1021/acs.jchemed.2c01017
• Nakiboğlu, C., & Bülbül, B. (2000). Ortaöğretim kimya derslerinde yapısalcı (constructivist) öğrenme kuramı çerçevesinde “Çekirdek Kimyası” ünitesinin öğretimi. BAÜ Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 2(1), 76-87.
• Nakiboğlu, C., & Ölmez, Ü. (2021). Exploring 12th-grade students’ perceptions of radioactivity and radiation, and the relationship with their creative comparisons. In AIP Conference Proceedings (Vol. 2330, No. 1). AIP Publishing.
• Nakiboglu, C., & Tekin, B. B. (2006). Identifying students' misconceptions about nuclear chemistry. A study of Turkish high school students. Journal of chemical Education, 83(11), 1712-1718. https://doi.org/10.1021/ed083p1712
• Øyehaug, A. B., & Holt, A. (2013). Students' understanding of the nature of matter and chemical reactions–a longitudinal study of conceptual restructuring. Chemistry Education Research and Practice, 14(4), 450-467. https://doi.org/10.1039/C3RP00027C
• Patton, M. Q. (2014). Qualitative research & evaluation methods: Integrating theory and practice. Sage publications.
• Prather, E. E., & Harrington, R. R. (2001). Student understanding of ionizing radiation and radioactivity. Journal of College Science Teaching, 31(2), 89-93.
• Sağır, Ş. U., Tekin, S., & Karamustafaoğlu, S. (2012). Sınıf öğretmeni adaylarının bazı kimya kavramlarını anlama düzeyleri. Dicle Üniversitesi Ziya Gökalp Eğitim Fakültesi Dergisi, (19), 112-135.
• Stavridou, H., & Solomonidou, C. (1989). Physical phenomena‐‐chemical phenomena: Do pupils make the distinction? International Journal of Science Education, 11(1), 83-92.
• Stavridou, H., & Solomonidou, C. (1998). Conceptual reorganization and the construction of the chemical reaction concept during secondary education. International journal of science education, 20(2), 205-221. https://doi.org/10.1080/0950069980200206
• Şahin, N. (2008). Radyoaktiflik konusunun sosyo-kültürel oluşturmacı anlayış temelinde öğretiminin ortaöğretim öğrencilerinin öğrenmeleri üzerine etkisinin belirlenmesi, Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi, Marmara Üniversitesi, İstanbul.
• Taber, K. S. (1996). Chlorine is an oxide, heat causes molecules to melt, and sodium reacts badly in chlorine: A survey of the background knowledge of one A-level chemistry class. School Science Review, 78, 39-48.
• Tsaparlis, G., Hartzavalos, S., & Nakiboğlu, C. (2013). Students’ knowledge of nuclear science and its connection with civic scientific literacy in two European contexts: The case of newspaper articles. Science & Education, 22, 1963-1991.
• Yan, F., & Talanquer, V. (2015). Students’ ideas about how and why chemical reactions happen: Mapping the conceptual landscape. International Journal of Science Education, 37(18), 3066-3092. https://doi.org/10.1080/09500693.2015.1121414
• Yıldırım, A., & Simsek, H. (2021). Sosyal bilimlerde nitel araştırma yöntemleri (12th ed.). Seçkin Yayıncılık, Ankara.