Investigating the learning potential of the Second Quantum Revolution: development of an approach for secondary school students

In recent years we have witnessed important changes: the Second Quantum Revolution is in the spotlight of many countries, and it is creating a new generation of technologies. To unlock the potential of the Second Quantum Revolution, several countries have launched strategic plans and research programs that finance and set the pace of research and development of these new technologies (like the Quantum Flagship, the National Quantum Initiative Act and so on). The increasing pace of technological changes is also challenging science education and institutional systems, requiring them to help to prepare new generations of experts. This work is placed within physics education research and contributes to the challenge by developing an approach and a course about the Second Quantum Revolution. The aims are to promote quantum literacy and, in particular, to value from a cultural and educational perspective the Second Revolution. The dissertation is articulated in two parts. In the first, we unpack the Second Quantum Revolution from a cultural perspective and shed light on the main revolutionary aspects that are elevated to the rank of principles implemented in the design of a course for secondary school students, prospective and in-service teachers. The design process and the educational reconstruction of the activities are presented as well as the results of a pilot study conducted to investigate the impact of the approach on students' understanding and to gather feedback to refine and improve the instructional materials. The second part consists of the exploration of the Second Quantum Revolution as a context to introduce some basic concepts of quantum physics. We present the results of an implementation with secondary school students to investigate if and to what extent external representations could play any role to promote students’ understanding and acceptance of quantum physics as a personal reliable description of the world.

La formazione degli stati regionali italiani (secc. XIII-XV). Acquisizioni scientifiche e ricadute sui manuali di storia, tra formazione degli insegnanti e approcci metodologici

La ricerca intende indagare i rapporti tra le acquisizioni della ricerca scientifica nel campo della storia, con particolare riferimento al tema della formazione degli stati regionali italiani, e il suo insegnamento nella scuola secondaria di secondo grado. Nella parte dedicata al quadro teorico si sottolinea la sempre più stringente necessità di un insegnamento e apprendimento della storia di qualità nella società attuale, basati sul senso della partecipazione democratica attiva e allo sviluppo del pensiero critico, nonostante i documenti ufficiali ministeriali non sempre dedichino al tema la giusta importanza e i recenti risultati ottenuti grazie a un questionario somministrato a studenti universitari sembrino confermare una didattica ancora legata alla pratica tradizionale. A questo proposito, quindi, occorre rifondare e ricentrare l’importanza della storia grazie all’approfondimento del lessico specifico e delle premesse epistemologiche basilari della disciplina. A partire da queste premesse, nell’inquadramento empirico si analizza lo stato di avanzamento della ricerca scientifico-accademica recente nei confronti della formazione degli stati regionali italiani bassomedievali, si confronta il tema nei principali manuali scolatici adottati nell’area metropolitana di Bologna; e sono infine analizzate le concezioni circa la storia, la storia medievale e l’utilizzo del libro di testo degli insegnanti di storia di scuola secondaria di secondo grado grazie alle risposte derivate dalla somministrazione di un questionario sulla pratica docente. I risultati ottenuti permetteranno di cogliere eventuali scollature tra la ricerca accademica e l’insegnamento nella scuola secondaria della storia, della storia medievale e della formazione degli stati regionali, sottolineando, talvolta, la necessità sempre più urgente di una integrata formazione continua degli insegnanti.

Studio di ausili tecnologici compensativi di supporto all'iter di apprendimento matematico secondario e universitario degli studenti con dislessia

Data coming out from various researches carried out over the last years in Italy on the problem of school dispersion in secondary school show that difficulty in studying mathematics is one of the most frequent reasons of discomfort reported by students. Nevertheless, it is definitely unrealistic to think we can do without such knowledge in today society: mathematics is largely taught in secondary school and it is not confined within technical-scientific courses only. It is reasonable to say that, although students may choose academic courses that are, apparently, far away from mathematics, all students will have to come to terms, sooner or later in their life, with this subject. Among the reasons of discomfort given by the study of mathematics, some mention the very nature of this subject and in particular the complex symbolic language through which it is expressed. In fact, mathematics is a multimodal system composed by oral and written verbal texts, symbol expressions, such as formulae and equations, figures and graphs. For this, the study of mathematics represents a real challenge to those who suffer from dyslexia: this is a constitutional condition limiting people performances in relation to the activities of reading and writing and, in particular, to the study of mathematical contents. Here the difficulties in working with verbal and symbolic codes entail, in turn, difficulties in the comprehension of texts from which to deduce operations that, once combined together, would lead to the problem final solution. Information technologies may support this learning disorder effectively. However, these tools have some implementation limits, restricting their use in the study of scientific subjects. Vocal synthesis word processors are currently used to compensate difficulties in reading within the area of classical studies, but they are not used within the area of mathematics. This is because the vocal synthesis (or we should say the screen reader supporting it) is not able to interpret all that is not textual, such as symbols, images and graphs. The DISMATH software, which is the subject of this project, would allow dyslexic users to read technical-scientific documents with the help of a vocal synthesis, to understand the spatial structure of formulae and matrixes, to write documents with a technical-scientific content in a format that is compatible with main scientific editors. The system uses LaTex, a text mathematic language, as mediation system. It is set up as LaTex editor, whose graphic interface, in line with main commercial products, offers some additional specific functions with the capability to support the needs of users who are not able to manage verbal and symbolic codes on their own. LaTex is translated in real time into a standard symbolic language and it is read by vocal synthesis in natural language, in order to increase, through the bimodal representation, the ability to process information. The understanding of the mathematic formula through its reading is made possible by the deconstruction of the formula itself and its “tree” representation, so allowing to identify the logical elements composing it. Users, even without knowing LaTex language, are able to write whatever scientific document they need: in fact the symbolic elements are recalled by proper menus and automatically translated by the software managing the correct syntax. The final aim of the project, therefore, is to implement an editor enabling dyslexic people (but not only them) to manage mathematic formulae effectively, through the integration of different software tools, so allowing a better teacher/learner interaction too.

Educazione alla cittadinanza per cittadini immigrati adulti. Il contributo della formazione linguistico-giuridica all'acquisizione di competenze di cittadinanza in lingua seconda

The research examines which cultural and linguistic instruments can be offered to provide adult migrants with formative access to citizenship competences. Starting from the questions: How can individuals of all community groups present in a nation-state acquire high standards of linguistic, sociolinguistic and discourse competences in order to be fully integrated, that is to participate and be included in social activities in the public domain such as work and institutional environments? How are these competencies developed in an educational context? How do adult migrants behave linguistically in this context, according to their needs and motivations? The research hypothesis aimed at outlining a formative project of citizenship education targeted at adult foreign citizens, where a central role is assigned both to law education and linguistic education. Acoordingly, as the study considered if the introduction of a law programme in a second language course could be conceived as an opportunity to further the access to active citizenship and social participation, a corpus of audiodata was collected in law classes of an Italian adult professional course attended by a 50% of foreign students. The observation was conducted on teacher and learner talk and learner participation in classroom interaction when curriculum legal topics were introduced and discussed. In the classroom law discourse two dimensions were analyzed: the legal knowledge construction and the participants’ interpersonal and identity construction. From the analysis, the understanding is that drawn that law classes seem to represent an educational setting where foreign citizens have an opportunity to learn and practise citizenship. The social and pragmatic approach to legal contents plays a relevant role, in a subject which, in non-academic contexts, loses its technical specificity and refers to law as a product of social representation. In the observed educational environment, where students are adults who bring into the classroom multiple personal and social identities, legal topics have the advantage of increasing adult migrants’ motivation to ‘go back to school’ as they are likely to give hints, if not provide solutions, to problems relating to participation in socio-institutional activities. At the same time, these contents offer an ideal context where individuals can acquire high discourse competences and citizenship skills, such as agency and critical reflection. Besides, the analysis reveals that providing adult learners with materials that focus on rights, politics and the law, i.e. with materials which stimulate discussion on concerns affecting their daily lives, is welcomed by learners themselves, who might appreciate the integration of these same topics in a second language course.

Conflict affected peoples’ access to education: IDP pupils in Georgia

This work seeks to understand what kind of impact educational policies have had on the secondary school students among internally displaced persons (IDPs) and their identity reconstruction in Georgia. The study offers a snapshot of the current situation based on desk study and interviews conducted among a sample of secondary school IDP pupils. In the final chapter, the findings will be reflected against the broader political context in Georgia and beyond. The study is interdisciplinary and its methodology is based on social identity theory. I shall compare two groups of IDPs who were displaced as a result of two separate conflicts. The IDPs displaced as a result of conflict in Abkhazia in 1992–1994 are named as old caseload IDPs. The second group of IDPs were displaced after a conflict in South Ossetia in 2008. Additionally, I shall touch upon the situation of the pupils among the returnees, a group of Georgian old caseload IDPs, who have spontaneously returned to de facto Abkhazia. According to the interviews, the secondary school student IDPs identify themselves strongly with the Georgian state, but their group identities are less prevailing. Particularly the old case load IDP students are fully integrated in local communities. Moreover, there seems not to be any tangible bond between the old and new caseload IDP students. The schools have neither tried nor managed to preserve IDP identities which would, for instance, make political mobilisation likely along these lines. Right to education is a human right enshrined in a number of international conventions to which the IDPs are also entitled. Access to education or its denial has a deep impact on individual and societal development. Furthermore, education has a major role in (re)constructing personal as well as national identity.

Educazione civica e competenze di cittadinanza: un'indagine su approcci e atteggiamenti degli insegnanti nella scuola secondaria

Con questo lavoro si vuole contribuire al dibattito riapertosi con il ritorno dell’Educazione civica in tutte le scuole italiane, a seguito dell’entrata in vigore della Legge 92/2019, in particolare valorizzando il punto di vista degli insegnanti. La ricerca è impostata secondo il disegno quantitativo dell’indagine correlazionale su ampio campione, preparata da una fase esplorativa durante la quale si sono svolte interviste semistrutturate a dieci docenti. A partire dai risultati di tale esplorazione, si è prodotto un questionario che è stato testato e revisionato nell’a.s. 2020-2021. Successivamente si sono condotte due diverse rilevazioni nell’a.s. 2021-2022: la prima su un campione rappresentativo degli insegnanti di scuola secondaria dell’Emilia-Romagna (main study), e la seconda su un campione non rappresentativo su base nazionale (rilevazione di approfondimento). I risultati dell’indagine fanno emergere un’accoglienza parziale delle innovazioni introdotte con la “nuova” Educazione civica. Le maggiori difficoltà si osservano rispetto alla progettazione collegiale dell’insegnamento, che la normativa vorrebbe affidato in contitolarità a tutto il Consiglio di classe, ma rispetto al quale sembra realizzarsi principalmente una “spartizione” delle ore, a cui fanno fronte attività gestite separatamente dai singoli insegnanti. Approcci e pratiche coerenti con i modelli della didattica per competenze tardano ad affermarsi per questo insegnamento, nonostante si siano osservate prime evidenze favorevoli in tal senso. I risultati sollevano il bisogno di maggiore accompagnamento e supporto dei docenti nell’implementazione collegiale di un curricolo di Educazione civica intenzionalmente orientato allo sviluppo delle competenze di cittadinanza.

Pratiche di formative assessment per promuovere abilita di comprensione dei testi. Una sperimentazione in una scuola secondaria di primo grado

I dati delle indagini sugli apprendimenti degli studenti in Italia rivelano l’esistenza di fragilità nell’acquisizione di competenze essenziali e di differenze tra i risultati conseguiti. Per innovare la didattica al fine di adeguarla ai bisogni degli studenti, gli esperti di Docimologia caldeggiano l’uso di pratiche di valutazione formativa, o formative assessment (FA). In ambito internazionale diversi studi hanno mostrato l'efficacia di tali prassi, mentre in Italia non esistono ricerche sperimentali finalizzate a studiarne l’impatto sugli apprendimenti. Il progetto è entrato all’interno di quest’ambito di studi per controllare l’efficacia di un insieme di pratiche di FA sull'incremento delle abilità di comprensione dei testi degli studenti. Lo scopo è stato perseguito realizzando una sperimentazione in una scuola secondaria di primo grado che ha coinvolto gli studenti di due classi prime, i quali sono stati suddivisi a metà attraverso tecniche di randomizzazione per formare i due gruppi, sperimentale e di controllo. Dopo aver effettuato una rilevazione iniziale delle abilità di comprensione dei testi degli studenti (pre-test), è stato realizzato con quelli del gruppo sperimentale un intervento composto da 15 incontri di FA della durata di due ore ciascuno. Alla fine, sono state effettuate due rilevazioni finali (post-test) utilizzando sia la stessa prova utilizzata come pre-test sia una prova parallela. È stata calcolata la differenza post-test-pre-test per ogni gruppo ed è stato verificato quanto avesse influito la partecipazione all’intervento sperimentale su tale differenza tramite test non parametrici. I risultati hanno mostrato un incremento di abilità lievemente maggiore nel gruppo sperimentale, se confrontato con quello del gruppo di controllo, anche se questa differenza tra i due gruppi non è statisticamente significativa. Sebbene le analisi non abbiano consentito di rifiutare l’ipotesi nulla, la rilevanza di tale progetto risiede nel tentativo di aprire il dibattito sull’efficacia di prassi di FA sugli apprendimenti degli studenti in Italia.

Obesità infantile: abitudini alimentari e stili di vita delle famiglie. Un'analisi sociologica sul territorio riminese

L'obesità infantile può essere considerata una delle maggiori sfide sanitarie del XXI secolo. In Italia, la fascia d'età più colpita è quella tra i 6 e gli 11 anni. L'infanzia e l'adolescenza non solo influenzano lo sviluppo fisico, cognitivo e sociale dell'adulto, ma anche l'aspettativa di vita. Inoltre, l'interruzione dell'insegnamento in classe e le misure di contenimento di Covid-19 hanno aumentato il comfort food, la sedentarietà e la vulnerabilità socio-economica delle famiglie. Lo scopo del lavoro di ricerca è stato quello di studiare i fattori sociali che hanno influenzato le abitudini alimentari e gli stili di vita delle famiglie con bambini di età compresa tra i 6 e gli 11 anni, all'interno dell'ambiente di socializzazione primario (famiglia) e secondario (scuola e altre istituzioni) anche durante la pandemia di COVID-19. La ricerca è stata condotta in Emilia-Romagna nella città di Rimini e poi estesa al contesto europeo contemporaneo. Per indagare questo punto, è stata utilizzata una metodologia in parte qualitativa e in parte quantitativa. L'approccio mosaico composto da 15 interviste semi-strutturate; 8 focus group e 5 etnografie ha permesso di costruire un questionario, online e cartaceo, somministrato a 361 genitori. I principali risultati rivelano che (1) i bambini sono ingrassati durante il periodo di Covid; (2) esiste una correlazione tra il peso della madre e il peso del bambino; (3) le madri sottovalutano l'obesità dei figli.

Reconstructing Quantum Field Theory from an Educational Perspective

The research work concerns the analysis of the foundations of Quantum Field Theory carried out from an educational perspective. The whole research has been driven by two questions: • How the concept of object changes when moving from classical to contemporary physics? • How are the concepts of field and interaction shaped and conceptualized within contemporary physics? What makes quantum field and interaction similar to and what makes them different from the classical ones? The whole work has been developed through several studies: 1. A study aimed to analyze the formal and conceptual structures characterizing the description of the continuous systems that remain invariant in the transition from classical to contemporary physics. 2. A study aimed to analyze the changes in the meanings of the concepts of field and interaction in the transition to quantum field theory. 3. A detailed study of the Klein-Gordon equation aimed at analyzing, in a case considered emblematic, some interpretative (conceptual and didactical) problems in the concept of field that the university textbooks do not address explicitly. 4. A study concerning the application of the “Discipline-Culture” Model elaborated by I. Galili to the analysis of the Klein-Gordon equation, in order to reconstruct the meanings of the equation from a cultural perspective. 5. A critical analysis, in the light of the results of the studies mentioned above, of the existing proposals for teaching basic concepts of Quantum Field Theory and particle physics at the secondary school level or in introductory physics university courses.

La professione docente tra rappresentazioni e progetto formativo. Un'analisi pedagogica della competenza degli insegnanti secondari

This thesis deals with the professional characteristics of secondary school teachers, with particular regard to their competence and their education. The topic will be approached starting from the characteristics and trasnformations social research has identified concerning Italian teachers, focusing on secondary teacher training. After a brief look at Europe, the attention will be directed to Italy, with particular regard to the Postgraduate Schools of Specialisation for Secondary School Teachers (SSIS); hence the need for an analysis that focuses on teaching per se and its concrete pratice. For its nature to be fully grasped, teaching must be reconsidered as an independent object of study, a performance in which competence manifests itself and a form of action involving a set of tacit and personal knowledge. A further perspective opens up for analysis, according to which the professional characteristics of teachers are the result of an education in which the whole history of the subject is involved, in its educative, formative, professional and personal aspects. The teaching profession is imbued with implicit meanings which are inaccessible to conscience but orient action and affect the interpretation of experience. Through the analysis of three different empirical data sets, collected among teachers-in-training and teachers qualified at SSIS, I will try to investigate the actual existence, the nature and the features of such implicit knowledge. It appears necessary to put the claims of process-product approaches back in their right perspective, to the benefit of a holistic conception of teaching competence. The teacher is, at the same time, “he who is teaching” and offers a concrete receiver the fruit of an endless work of study, reflection, practice and self-update. To understand this process will mean to penetrate more and more deeply into the core of teaching and teaching competence , a competence that in some respects “is” always “that” teacher, with his or her own story, implicit knowledge and representations.

La rappresentazione della cultura arabo-islamica nei libri di storia per la scuola secondaria di primo grado. Uno sguardo particolare sull'immagine della donna musulmana

Il presente lavoro di ricerca si focalizza sulla rappresentazione della cultura arabo-islamica, così come viene restituita nei libri di storia per la scuola secondaria di primo grado. Il fatto che il mondo di oggi è caratterizzato, ora più che mai, da continui e inevitabili incontri tra persone con multiple appartenenze esige un forte impegno volto a favorire pacifici rapporti interculturali. A tale scopo si ritiene che i contenuti dei libri di testo abbiano un ruolo molto rilevante. Di qui, uno degli obiettivi consiste nel verificare se i libri di testo veicolano un’efficace educazione alla conoscenza e al rispetto delle altre culture e religioni, all’ascolto e al dialogo interculturale; nonché al superamento dell'etnocentrismo, degli stereotipi e dei pregiudizi. Si è cercato così di verificare – nel campione dei libri di testo presi in esame – quali eventuali pregiudizi ricorrenti, stereotipi o prospettive etnocentriche vengono costruite, consolidate, reiterate e trasmesse, consapevolmente o inconsapevolmente, attraverso le affermazioni o le immagini che illustrano la cultura arabo-islamica. La prima parte della tesi, quella teorica, è dedicata all'approfondimento di due temi: il primo riguarda il rapporto Oriente-Occidente e la rappresentazione dell'altro e il secondo riguarda invece la condizione della donna musulmana tra stereotipi e realtà. La seconda parte invece, quella empirica, è dedicata principalmente all'analisi del contenuto dei testi di storia. Dall'analisi effettuata è evidente l'interesse, da parte degli autori e degli editori dei libri di testo, per il tema della cultura arabo-islamica. Nonostante ciò, si è potuto riscontrare nei libri presi in esame, sebbene in misura differente, la presenza (o compresenza) di stereotipi, generalizzazioni e informazioni parziali, imprecise o errate attorno alla cultura arabo-islamica e a chi vi appartiene.