Teach in AR: Realtà Aumentata e Formazione Insegnanti. Un Modello Integrato per la Progettazione Didattica con Tecnologie Immersive

Today, the educational landscape is deeply marked by several technological and methodological transformations. In this perspective, initial teacher training is urgently called upon to address the need for the informed integration of emerging technologies, particularly Augmented Reality (AR), into teaching practices. This research contributes to the international scholarly debate on the adoption of immersive technologies in school contexts, with the aim of developing, testing and validating a theoretically grounded and methodologically sound training model training, Teach in AR, designed for the initial teacher training courses. Starting from an epistemological reflection on the pedagogical value of AR as a transformative and accessible technology—capable of enriching real environments with overlaid digital elements- this study proposes a theoretical framework linking concepts such as embodied cognition, situated learning, experiential learning, and meaningful learning. The biggest aim is to outline a training approach that goes beyond a merely instrumental view of technological innovation and promotes a critical and intentional use of AR. The research is based on a mixed-method, quasi-experimental design, structured in multiple phases and guided by four key questions: investigating pre-service teachers’ perceptions and attitudes toward AR; assessing the impact of university-based training on the development of competencies necessary for effective integration of AR in primary education; identifying the most effective training strategies; and validating the effectiveness of the Teach in AR framework in fostering a reflective, digitally competent, and design- oriented professional identity. The first phase involved a systematic review of international scientific literature, conducted following the PRISMA model, to provide an updated overview of practices, challenges and outcomes of AR training programs for both pre-service and in-service teachers. The review highlighted a lack of integrated, replicable models aimed at developing techno-pedagogical skills, as well as a fragmented training landscape often limited to technical skill acquisition or isolated experiences. Building on this evidence, the research progressed through a series of exploratory empirical studies conducted within the university setting, involving students enrolled in the Integrated Master’s Degree in Primary Education at the University of Palermo. The qualitative and quantitative analysis of data—collected through validated questionnaires, focus groups, and participant observations—revealed generally positive attitudes toward AR. However, these were accompanied by a low perception of design competence and widespread uncertainty regarding the didactic integration of the technology. These preliminary investigations laid the groundwork for the development and validation of the AR-TECH instrument: a multidimensional questionnaire based on two existing scales—ARAAS and TARC—augmented with new sections to comprehensively capture pre- service teachers' perceptions, attitudes, competencies, and perceived challenges related to AR use. Psychometric validation, conducted on a sample of 700 students through exploratory and confirmatory factor analysis, yielded a theoretically consistent and statistically robust model structured around seven main dimensions, with high reliability and good model fit. On this foundation, the Teach in AR framework was designed and implemented, drawing inspiration from the TPACK, ADDIE, and TARC models. It is structured into four progressive modules, each aimed at developing a specific area of competence: critical AR literacy, didactic design using active methodologies, collaborative creation of digital content, and critical reflection through peer assessment and formative evaluation. The training intervention was piloted in two contexts: a transversal Educational Technologies lab and a disciplinary lab for geometry instruction, involving a total of 700 pre-service teachers. Pre- and post-intervention analyses, based on the AR-TECH questionnaire, demonstrated significant improvements across all dimensions, particularly in satisfaction, confidence in AR use, design competence, and didactic intentionality. The experience was further enriched by the production of authentic digital artefacts—augmented illustrated books—which served as tangible evidence of the acquired competencies and as proof of the model’s transferability to real educational settings. Overall, the findings confirm that integrating AR into initial teacher education can significantly contribute to the development of a conscious professional identity that bridges technological innovation with pedagogical planning. The Teach in AR framework—emerging from the theoretical and empirical pathway described—represents a replicable and adaptable proposal, capable of guiding the transformation of teaching practices toward more interactive, inclusive, and engaging models, thus responding effectively to the challenges of tomorrow’s school. This thesis, therefore, aims to offer an original contribution to the pedagogical and methodological discourse on the use of AR in educational contexts, providing theoretical, empirical, and practical tools for the academic training of teachers and the broader scientific community.

Nel contesto educativo contemporaneo, attraversato da profonde trasformazioni tecnologiche e metodologiche, la formazione iniziale degli insegnanti è chiamata a rispondere con urgenza alla necessità di integrare consapevolmente le tecnologie emergenti, in particolare la realtà aumentata (AR), nella pratica didattica. Questo lavoro di ricerca si inserisce nel dibattito scientifico internazionale sull’adozione delle tecnologie immersive nei contesti scolastici, con l’obiettivo di elaborare, sperimentare e validare un modello formativo teoricamente fondato e metodologicamente solido, Teach in AR, destinato alla formazione iniziale dei futuri insegnanti di scuola primaria. Muovendo da una riflessione epistemologica sul valore didattico dell’AR come tecnologia trasformativa e accessibile, capace di arricchire l’ambiente reale con elementi digitali sovrapposti, il lavoro propone un quadro teorico che mette in relazione i concetti di embodied cognition, apprendimento situato, esperienziale e significativo per delineare un approccio formativo che superi la logica strumentale dell’innovazione tecnologica e promuova un uso critico e intenzionale dell’AR. La ricerca si fonda su un disegno metodologico misto, di tipo quasi-sperimentale, articolato in più fasi e guidato da quattro domande: indagare le percezioni e gli atteggiamenti dei futuri insegnanti verso l’AR; valutare l’impatto della formazione universitaria sullo sviluppo delle competenze necessarie per integrare efficacemente questa tecnologia nella scuola primaria; identificare le strategie formative più efficaci; infine, validare l’efficacia del framework Teach in AR nella promozione di una professionalità digitale, progettuale e riflessiva. La prima fase del lavoro ha previsto una revisione sistematica della letteratura scientifica internazionale secondo il protocollo PRISMA, con l’obiettivo di restituire un quadro aggiornato delle pratiche, delle criticità e degli esiti dei programmi di formazione all’uso dell’AR destinati agli insegnanti, sia in formazione iniziale che in servizio. La revisione ha evidenziato la carenza di modelli integrati e replicabili orientati allo sviluppo di competenze tecno-didattiche, nonché una frammentazione dei percorsi formativi, frequentemente limitati all’acquisizione di competenze tecniche o a esperienze isolate. A partire da queste evidenze, la ricerca si è sviluppata attraverso una serie di studi empirici esplorativi, condotti in ambito universitario, che hanno coinvolto studenti iscritti al corso di Laurea Magistrale a Ciclo Unico in Scienze della Formazione Primaria dell’Università degli Studi di Palermo. L’analisi qualitativa e quantitativa dei dati, raccolti mediante questionari validati, focus group e osservazioni partecipate, ha permesso di rilevare atteggiamenti generalmente positivi verso l’AR, accompagnati tuttavia da una bassa percezione di competenza progettuale e da un’incertezza diffusa rispetto all’integrazione didattica della tecnologia. Queste indagini preliminari hanno fornito le basi per la costruzione e la validazione dello strumento AR-TECH, un questionario multidimensionale fondato su due scale preesistenti – ARAAS e TARC – e ampliato con nuove sezioni capaci di rilevare in maniera articolata le percezioni, le attitudini, le competenze e le criticità percepite dai futuri insegnanti nell’uso dell’AR. Il processo di validazione psicometrica, condotto su un campione di 700 studenti e articolato in analisi fattoriale esplorativa e confermativa, ha restituito un modello teoricamente coerente e statisticamente robusto, articolato in sette dimensioni principali, con elevati indici di affidabilità e buona adeguatezza del modello. Su queste basi è stato progettato e implementato il framework Teach in AR, ispirato ai modelli TPACK, ADDIE e TARC, articolato in quattro moduli progressivi, ciascuno volto a sviluppare un diverso ambito di competenza: alfabetizzazione critica alla realtà aumentata, progettazione didattica con metodologie attive, creazione collaborativa di contenuti digitali e riflessione critica tramite peer assessment e valutazione formativa. L’intervento formativo è stato sperimentato in due contesti: un laboratorio trasversale di Tecnologie Didattiche e un laboratorio disciplinare per l’insegnamento della geometria, coinvolgendo complessivamente 700 futuri insegnanti. I risultati emersi dalle analisi pre-post, basate sul questionario AR-TECH, hanno evidenziato un miglioramento significativo in tutte le dimensioni esplorate, in particolare nelle scale relative alla soddisfazione, alla fiducia nell’uso dell’AR, alla competenza progettuale e all’intenzionalità didattica. L’esperienza è stata ulteriormente arricchita dalla produzione di artefatti digitali autentici – libri illustrati e aumentati – che hanno rappresentato una sintesi concreta delle competenze acquisite, nonché una dimostrazione della trasferibilità del modello a contesti scolastici reali. Nel complesso, i dati raccolti confermano che l’integrazione dell’AR nella formazione iniziale degli insegnanti può contribuire in maniera significativa allo sviluppo di una professionalità consapevole, capace di coniugare innovazione tecnologica e progettualità educativa. Il framework Teach in AR, risultato del percorso teorico e sperimentale qui descritto, si configura come una proposta replicabile e adattabile, in grado di guidare la trasformazione della pratica didattica verso modelli più interattivi, inclusivi e motivanti, rispondendo concretamente alle sfide poste dalla scuola del futuro. La tesi intende, dunque, offrire un contributo originale alla riflessione didattica e metodologica sull’impiego della realtà aumentata nei contesti educativi, fornendo strumenti teorici, empirici e operativi utili alla comunità scientifica e alla formazione accademica dei docenti.