Nuove tecnologie digitali per una didattica laboratoriale interdisciplinare

This research investigates the impact of digital technologies, with a particular focus on smartphones, in interdisciplinary mathematics and physics laboratories in secondary schools. The aim is to explore how these devices can effectively integrate into the classroom, overcoming technological, cognitive and institutional barriers, and contribute to meaningful learning. In the context of a pandemic-induced transformation of educational practices, this study addresses a lacuna in the extant literature by undertaking a systematic analysis of the educational potential of mobile devices as measurement tools, employing an interdisciplinary approach that utilises mathematics to investigate and model physical laws. The methodology employed combines in-depth theoretical analysis with a multifaceted experimental approach integrating qualitative and quantitative methods, including direct observations, video recordings, questionnaires, interviews and protocol analysis. Despite the limited sample size (45 students, 3 teachers), the proposed procedures enable the exploration of three crucial dimensions: technology integration in laboratories, interdisciplinary mathematical modelling and teaching strategies for technologically advanced classrooms. The thesis is comprised of three sections: the first part provides a theoretical framework and research questions; the second part details the experimental design, data analysis and concluding reflections; and the third and final section contains the appendices with supporting materials. The results of the study highlight the importance of mathematical foundations in experimental analysis and provide a series of recommendations for improving student motivation. The research makes an original contribution to the field of STEM education through several innovative aspects: namely, the innovative use of smartphones as measuring instruments; the valorization of the link between mathematics and physics in an interdisciplinary perspective; the didactic spin-offs in terms of student motivation and learning; and the possible lines of development that open up new perspectives for educational research by delving into the relational dynamics and teaching-learning processes that are activated within technologically advanced interdisciplinary laboratories.

Attraverso la lente dell'innovazione didattica, questa ricerca indaga l'impatto delle tecnologie digitali, con particolare focus sugli smartphone, nei laboratori interdisciplinari di matematica e fisica della scuola secondaria. L'obiettivo è esplorare come questi dispositivi possano integrarsi efficacemente in classe, superando ostacoli tecnologici, cognitivi e istituzionali, e contribuire a un apprendimento significativo. In un contesto educativo trasformato dalla pandemia, lo studio colma un gap nella letteratura analizzando sistematicamente le potenzialità didattiche dei dispositivi mobili come strumenti di misura, in un'ottica interdisciplinare che utilizza la matematica per indagare e modellizzare le leggi fisiche. La metodologia combina un'analisi teorica approfondita con un approccio sperimentale multiforme che integra metodi qualitativi e quantitativi: osservazioni dirette, video registrazioni, questionari, interviste e analisi di protocolli. Nonostante il campione limitato (45 studenti, 3 docenti), le procedure proposte permettono di esplorare tre dimensioni cruciali: integrazione tecnologica nei laboratori, modellizzazione matematica interdisciplinare e strategie didattiche per classi tecnologicamente avanzate. La tesi si articola in tre parti: quadro teorico e domande di ricerca; disegno sperimentale, analisi dei dati e riflessioni conclusive; appendici con materiali di supporto. I risultati evidenziano l'importanza delle basi matematiche nell'analisi sperimentale e forniscono indicazioni per migliorare la motivazione degli studenti. Il contributo originale di questa ricerca nel campo della didattica STEM risiede in diversi aspetti innovativi: l'uso innovativo degli smartphone come strumenti di misura; la valorizzazione del legame tra matematica e fisica in una prospettiva interdisciplinare; le ricadute didattiche in termini di motivazione e apprendimento degli studenti; le possibili linee di sviluppo che aprono nuove prospettive per la ricerca educativa approfondendo le dinamiche relazionali e i processi di insegnamento-apprendimento che si attivano all'interno dei laboratori interdisciplinari tecnologicamente avanzati.