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.