Fatti:
A. A.a A._ e B._ si sono sposati nel 1994. Dal matrimonio sono nati C._ nel 1994 e D._ nel 1996. I coniugi si sono separati di fatto nel novembre 1999. Dal 1° giugno 2000 la moglie vive a X._ con i figli. Avvocato e notaio, A._ ha esercitato un'attività lucrativa dipendente fino al febbraio 2003, dopo di che ha aperto uno studio proprio. B._ lavora a tempo parziale come insegnante.
A.b In esito ad un'istanza a protezione dell'unione coniugale presentata dalla moglie, con sentenza 10 gennaio 2001 il Pretore della giurisdizione di Mendrisio Nord ha affidato i figli alla madre, obbligando A._ a versare dal 1° luglio 2000 un contributo alimentare di fr. 2'443.-- mensili per la moglie, ridotto a fr. 2'368.-- mensili dal 1° gennaio 2001, ed un contributo alimentare di fr. 700.-- mensili per ciascun figlio. Con sentenza 18 novembre 2002 il Pretore ha ridotto a fr. 2'064.50 mensili il contributo alimentare per la moglie e aumentato a fr. 800.-- mensili quello per C._.
A.c Il 12 novembre 2003 A._ ha introdotto davanti al Pretore del Distretto di Lugano un'azione di divorzio. In via cautelare egli ha postulato la soppressione immediata del contributo alimentare per la moglie, offrendo fr. 800.-- mensili per C._ e fr. 700.-- mensili per D._.
All'udienza del 18 dicembre 2003, indetta per la discussione cautelare, A._ ha rinunciato alla soppressione immediata del contributo alimentare per la moglie ed i coniugi si sono accordati su un contributo alimentare di fr. 800.-- mensili per ogni figlio.
Il 19 luglio 2004 i coniugi si sono intesi nel senso che A._ avrebbe depositato presso un notaio la prestazione d'uscita da lui maturata nei confronti del proprio istituto di previdenza professionale, pari a fr. 116'917.35, entrambi i coniugi impegnandosi a mantenere il blocco dell'importo. Il 22 novembre 2004 la moglie si è rivolta al Pretore, dolendosi del ritardo con cui il marito versava i contributi per la famiglia. Con decreto cautelare 7 febbraio 2005 il Pretore ha quindi ordinato al predetto notaio di prelevare dal capitale in suo possesso fr. 2'064.50 ogni mese, riversandoli direttamente nelle mani della moglie. Con lettera 24 agosto 2007 il notaio ha comunicato al Pretore che, in ossequio al decreto 7 febbraio 2005, tutto l'importo di fr. 116'917.35 depositato presso di lui era stato riversato alla moglie.
A.d Il 14 settembre 2007 il Pretore ha pronunciato il divorzio, ha affidato i figli alla madre, ha regolato il diritto di visita paterno, ha dichiarato liquidato il regime dei beni e ha riconosciuto a ciascun coniuge la metà della prestazione d'uscita conseguita dall'altro durante il matrimonio. Il Pretore ha inoltre soppresso con effetto immediato il contributo alimentare per la moglie e ha obbligato A._ a versare un contributo alimentare di fr. 1'305.-- mensili per C._ e di fr. 1'120.-- mensili per D._ fino all'ottobre 2009, di fr. 1'212.-- mensili per ciascuno di loro dal novembre 2009 al luglio 2012 e di fr. 995.-- mensili per D._ dall'agosto all'ottobre 2012 (assegni familiari compresi).
B. Con sentenza 15 febbraio 2011 la I Camera civile del Tribunale d'appello del Cantone Ticino ha parzialmente accolto un appello di B._ modificando parzialmente le conseguenze accessorie del divorzio. La Corte cantonale ha condannato A._ a versare all'ex moglie, in liquidazione del regime dei beni, fr. 58'458.65 oltre interessi. La Corte cantonale ha inoltre obbligato A._ a versare all'ex moglie i seguenti contributi alimentari mensili: fino al 31 luglio 2012 fr. 1'430.-- per C._ e fr. 1'335.-- per D._ assegni familiari non compresi, dall'agosto all'ottobre 2012 fr. 1'690.-- per D._ assegni familiari compresi, dal novembre 2012 all'ottobre 2014 fr. 1'140.-- per D._ assegni familiari compresi.
C. Con ricorso 21 marzo 2011 A._ è insorto al Tribunale federale, chiedendo, previo conferimento dell'effetto sospensivo al gravame, di annullare la sentenza cantonale del 15 febbraio 2011 e di riformarla nel senso che i contributi alimentari a suo carico fino al 31 luglio 2012 siano comprensivi degli assegni familiari, che il regime dei beni sia considerato sciolto e liquidato e che nulla sia più dovuto all'ex moglie giusta l'art. 122 e/o l'art. 124 CC. Il ricorrente ha inoltre chiesto di riformare di conseguenza il dispositivo relativo alle spese e alle ripetibili di appello. Egli lamenta la violazione del diritto federale (in particolare degli art. 124 cpv. 1, 215 cpv. 1 e 285 cpv. 1 e 2 CC) nonché un accertamento manifestamente inesatto dei fatti da parte della Corte cantonale.
Con decreto 14 aprile 2011 la Presidente della Corte adita ha respinto la domanda di conferimento dell'effetto sospensivo al gravame. Con scritto 23 marzo 2012 la Corte cantonale ha rinunciato a formulare osservazioni al ricorso, mentre con risposta 23 aprile 2012 B._ ha postulato la reiezione del ricorso.
Diritto:
1. 1.1 La sentenza impugnata è una decisione finale (art. 90 LTF) che è stata emanata su ricorso dall'ultima istanza cantonale (art. 75 cpv. 1 e 2 LTF) in una causa civile (art. 72 cpv. 1 LTF) di natura pecuniaria con un valore di lite manifestamente superiore al limite di fr. 30'000.-- previsto dall'art. 74 cpv. 1 lett. b LTF. Il tempestivo (art. 100 cpv. 1 e art. 45 cpv. 1 LTF) ricorso in materia civile inoltrato dalla parte parzialmente soccombente nella sede cantonale (art. 76 cpv. 1 LTF) è quindi in linea di principio ammissibile.
1.2 Il Tribunale federale applica il diritto d'ufficio (art. 106 cpv. 1 LTF). Ciò nondimeno, giusta l'art. 42 cpv. 2 LTF, nei motivi del ricorso occorre spiegare in modo conciso perché l'atto impugnato viola il diritto. Ciò significa che il ricorrente deve almeno confrontarsi brevemente con i considerandi della sentenza impugnata pena l'inammissibilità del gravame (DTF 134 II 244 consid. 2.1).
Le esigenze di motivazione sono più rigorose quando è fatta valere la violazione di diritti fondamentali. II Tribunale federale esamina queste censure solo se la parte ricorrente le ha debitamente sollevate e motivate, come prescritto dall'art. 106 cpv. 2 LTF. Ne discende che l'allegato ricorsuale deve indicare chiaramente i diritti costituzionali che si pretendono violati, precisando altresì in che consista tale violazione (DTF 134 II 244 consid. 2.2). Per lamentare con un'ammissibile censura la violazione del divieto dell'arbitrio (art. 9 Cost.) non è segnatamente sufficiente formulare una critica meramente appellatoria (DTF 136 II 489 consid. 2.8) e contestare la decisione impugnata come in una procedura d'appello, nella quale l'autorità di ricorso gode di cognizione libera, opponendo semplicemente la propria opinione a quella dell'autorità cantonale (DTF 134 II 349 consid. 3).
1.3 In linea di principio il Tribunale federale fonda il suo ragionamento giuridico sull'accertamento dei fatti svolto dall'autorità inferiore (art. 105 cpv. 1 LTF) e può scostarsene o completarlo unicamente se è stato effettuato in violazione del diritto nel senso dell'art. 95 LTF o in modo manifestamente inesatto (art. 105 cpv. 2 LTF). L'accertamento dei fatti contenuto nella sentenza impugnata può essere censurato alle stesse condizioni (art. 97 cpv. 1 LTF). Poiché la definizione di "manifestamente inesatto" corrisponde a quella dell'arbitrio (DTF 133 II 249 consid. 1.2.2) e configura a sua volta la violazione di un diritto fondamentale (art. 9 Cost.; DTF 134 IV 36 consid. 1.4.1), valgono le accresciute esigenze di motivazione poste dall'art. 106 cpv. 2 LTF.
Nell'ambito dell'apprezzamento delle prove e dell'accertamento dei fatti, visto l'ampio potere discrezionale riconosciuto alle autorità cantonali, il Tribunale federale si mostra prudente ed ammette una violazione del divieto dell'arbitrio unicamente qualora il giudice non abbia manifestamente compreso il senso e la portata di un mezzo di prova, se ha omesso di considerare un mezzo di prova pertinente senza serio motivo, infine se, sulla base degli elementi fattuali raccolti, il giudice cantonale ha tratto delle deduzioni insostenibili (DTF 137 I 58 consid. 4.1.2; 136 III 552 consid. 4.2).
2. In questa sede sono ancora litigiose le questioni della liquidazione del regime dei beni (o, in subordine, dell'erogazione di un'indennità adeguata ex art. 124 CC; infra consid. 3) e dei contributi alimentari per i figli fino al 31 luglio 2012 (infra consid. 4).
3. 3.1 Sono acquisti i beni acquisiti da un coniuge a titolo oneroso durante il regime (art. 197 cpv. 1 CC). Gli acquisti di un coniuge comprendono segnatamente le prestazioni di istituzioni di previdenza a favore del personale (art. 197 cpv. 2 n. 2 CC). In caso di divorzio lo scioglimento del regime della partecipazione agli acquisti si ha per avvenuto il giorno della presentazione dell'istanza (art. 204 cpv. 2 CC). Gli acquisti e i beni propri di ogni coniuge sono disgiunti secondo il loro stato al momento dello scioglimento del regime dei beni (art. 207 cpv. 1 CC).
3.2 La Corte cantonale ha rilevato che nel corso di un'udienza del 22 agosto 2005 le parti si sono intese nel senso di considerare quale acquisto e unico bene da liquidare gli averi previdenziali dell'ex marito pari a fr. 116'917.35 (capitale pagato in contanti in virtù dell'art. 5 cpv. 1 LFLP [RS 831.42], inizialmente depositato presso un notaio ed in seguito interamente utilizzato per il pagamento dei contributi alimentari per l'ex moglie). Esprimendo perplessità circa la conformità di tale intesa all'art. 204 cpv. 2 CC, i Giudici cantonali hanno osservato che la questione può tuttavia rimanere irrisolta atteso che il risultato non cambia, che si reputi o non si reputi un acquisto la prestazione di libero passaggio accumulata dall'ex marito.
3.2.1 La Corte cantonale ha osservato che se il capitale di previdenza professionale dell'ex marito costituisse effettivamente un acquisto esso andrebbe reintegrato per il valore che aveva al momento in cui è stato consumato (fr. 116'917.35) ed all'ex moglie spetterebbe quindi la metà in virtù dell'art. 215 cpv. 1 CC. Il fatto che ella abbia autorizzato il versamento dei suoi contributi alimentari mediante tale capitale non basta per escludere il valore dell'acquisto dalla liquidazione del regime dei beni. L'ex marito non può infatti trarre vantaggio da tale autorizzazione, evitando di tacitare l'ex moglie in liquidazione del regime matrimoniale, valendosi delle sue proprie inadempienze nel pagamento di contributi alimentari. La Corte cantonale ha pertanto condannato l'ex marito a versare all'ex moglie, in liquidazione del regime dei beni, fr. 58'458.65 oltre interessi.
3.2.2 Giusta la Corte cantonale, se invece non si volesse considerare tale somma un acquisto, l'ex moglie avrebbe in ogni modo diritto alla metà di tale importo in virtù dell'art. 124 cpv. 1 CC dati i bisogni previdenziali delle parti e la loro situazione economica.
3.2.2 Giusta la Corte cantonale, se invece non si volesse considerare tale somma un acquisto, l'ex moglie avrebbe in ogni modo diritto alla metà di tale importo in virtù dell'art. 124 cpv. 1 CC dati i bisogni previdenziali delle parti e la loro situazione economica.
3.3 3.3.1 A mente del ricorrente, la Corte cantonale sarebbe incorsa in un accertamento dei fatti manifestamente inesatto poiché avrebbe trascurato il fatto che l'ex moglie ha acconsentito in data 22 agosto 2005 al versamento a suo favore di fr. 58'458.65 quale suddivisione degli acquisti e ha pertanto già ricevuto, pendente causa, la metà degli averi previdenziali dell'ex marito a titolo di liquidazione del regime matrimoniale. Attribuendo un'ulteriore prestazione a tale titolo in sede di dispositivo di divorzio, i Giudici cantonali avrebbero pertanto violato gli art. 204 segg. CC, in particolare l'art. 215 CC.
Inoltre, l'argomento della Corte cantonale secondo il quale l'acquisto all'esame andrebbe reintegrato, ai fini della liquidazione del regime dei beni, per il valore che aveva al momento di essere consumato sarebbe in concreto lesivo del diritto federale (art. 204 segg. CC, art. 2 cpv. 2 CC e art. 9 Cost.) poiché non terrebbe conto dell'eccezione prevista dalla dottrina nel caso in cui, come in concreto, vi è stato consenso del coniuge o del giudice al consumo del bene per il mantenimento.
Il ricorrente contesta poi che dalla suddivisione patrimoniale da lui esatta trarrebbe dei vantaggi e sostiene che la sentenza impugnata sarebbe arbitraria poiché non terrebbe invece conto delle entrate conseguite dall'ex moglie dal proprio reddito del lavoro percepito dal 2004 al 2006, del fatto che la prestazione di libero passaggio è stata utilizzata interamente (e non solo in parte) per il pagamento dei contributi alimentari per l'ex moglie, nonché del fatto che tali contributi alimentari sono stati calcolati dal Pretore imputando all'ex marito un reddito ipotetico.
Il ricorrente chiede pertanto di annullare e riformare la sentenza cantonale nel senso che il regime dei beni sia considerato sciolto e liquidato, così come deciso dal Giudice di prime cure.
3.3.2 Per quanto attiene all'applicazione dell'art. 124 cpv. 1 CC, il ricorrente sostiene che essa sia errata nel caso concreto dato che la divisione delle prestazioni previdenziali sarebbe già avvenuta ex art. 122 CC prima della sentenza di divorzio. Considera inoltre che il versamento di un'indennità pari a fr. 58'458.65 sarebbe manifestamente iniquo ai sensi dell'art. 123 CC e costituirebbe una violazione degli art. 2 cpv. 2 CC e 9 Cost. In via subordinata il ricorrente lamenta infine un accertamento dei fatti manifestamente inesatto da parte della Corte cantonale circa le condizioni economiche ed i bisogni previdenziali delle parti.
3.4 L'opponente contesta di aver acconsentito ad una liquidazione anticipata del regime matrimoniale. Afferma di aver semplicemente incassato dei contributi di mantenimento pacificamente dovuti dall'ex marito, impregiudicata ogni pretesa derivante dalla liquidazione del regime dei beni o di un'equa indennità ai sensi dell'art. 124 cpv. 1 CC.
3.4 L'opponente contesta di aver acconsentito ad una liquidazione anticipata del regime matrimoniale. Afferma di aver semplicemente incassato dei contributi di mantenimento pacificamente dovuti dall'ex marito, impregiudicata ogni pretesa derivante dalla liquidazione del regime dei beni o di un'equa indennità ai sensi dell'art. 124 cpv. 1 CC.
3.5 3.5.1 Il capitale di previdenza versato da un istituto di previdenza a favore del personale dopo l'introduzione dell'azione di divorzio non può, in seguito allo scioglimento del regime dei beni, divenire un acquisto ed è di conseguenza irrilevante dal profilo della liquidazione dei beni (DTF 123 III 289 consid. 3b/cc). Tuttavia, se la pretesa al pagamento in contanti della prestazione di libero passaggio nasce, in modo definitivo e incondizionato, prima della presentazione dell'istanza di divorzio, essa è inclusa nella liquidazione dei beni, anche se il versamento in contanti avviene di fatto dopo la presentazione di tale istanza (sentenza 5C.177/2000 del 19 ottobre 2000 consid. 3b).
Nella fattispecie l'azione di divorzio è stata introdotta il 12 novembre 2003. Dagli accertamenti della Corte cantonale emerge che il versamento in contanti della prestazione di libero passaggio è avvenuto dopo il 19 luglio 2004 sul conto di un notaio. Tuttavia, il ricorrente aveva cessato la sua attività dipendente già nel febbraio 2003 per cominciare un'attività lucrativa indipendente. In tali circostanze si può perciò ritenere che la pretesa dell'ex marito ai sensi dell'art. 5 cpv. 1 lett. b LFLP sia nata prima dell'introduzione dell'azione di divorzio il 12 novembre 2003. Conformemente alla citata giurisprudenza del Tribunale federale non appare pertanto contrario al diritto federale giudicare che la prestazione di libero passaggio sia inclusa nella liquidazione del regime dei beni delle parti, ciò che il ricorrente in ogni modo non contesta, ma del quale ha anzi dato atto nel corso dell'udienza del 22 agosto 2005 (v. sentenza 5C.177/2000 del 19 ottobre 2000 consid. 3c).
Il ricorrente non contesta nemmeno il fatto che l'intero capitale ricevuto quale prestazione d'uscita rientri nei suoi acquisti. In queste condizioni non occorre verificare se parte di tale capitale debba essere ascritta ai suoi beni propri ai sensi dell'art. 207 cpv. 2 CC (DTF 134 III 102 consid. 1.1; v. anche DTF 127 III 433 consid. 2b; 118 II 382 consid. 4).
La prestazione di libero passaggio dell'ex marito rappresenta, pacificamente, l'unico bene da liquidare. In virtù dell'art. 215 cpv. 1 CC all'ex moglie spetta pertanto la metà di tale prestazione, così come deciso dai Giudici cantonali.
3.5.2 Contrariamente a quanto pretende il ricorrente, la Corte cantonale non avrebbe ignorato il fatto che la prestazione di libero passaggio sarebbe già stata suddivisa a metà tra le parti pendente causa. Come accertato dall'istanza inferiore, l'importo di fr. 116'917.35 è infatti stato utilizzato per finanziare i contributi alimentari per l'ex moglie fissati in via cautelare, e non vi è perciò stata una liquidazione anticipata del regime matrimoniale. La censura di accertamento manifestamente inesatto dei fatti - in ogni modo al limite dell'ammissibilità atteso che il ricorrente si limita in gran parte a riproporre la propria divergente lettura dell'incarto come se si trovasse in una procedura d'appello (supra consid. 1.2 e 1.3) - si appalesa pertanto manifestamente infondata.
Così stando le cose, la critica ricorsuale secondo la quale la Corte cantonale avrebbe doppiamente favorito l'opponente nella liquidazione del regime matrimoniale - e violato in tal modo gli art. 204 segg. CC (in particolare l'art. 215 CC) - non entra in linea di conto, in quanto fondata su una fattispecie differente da quella accertata dall'autorità inferiore, che il ricorrente non è riuscito ad invalidare.
3.5.3 I Giudici cantonali hanno osservato che un bene consumato dopo lo scioglimento del regime matrimoniale va tenuto in considerazione, ai fini della liquidazione del regime dei beni, per il valore che aveva al momento di essere consumato. Ciò è in linea con la giurisprudenza del Tribunale federale secondo la quale se un bene è alienato dopo lo scioglimento del regime dei beni, per la liquidazione di quest'ultimo risulta di principio determinante il valore del bene al momento dell'alienazione (DTF 135 III 241 consid. 4.1 con rinvii; HAUSEER/ AEBI-MÜLLER, in Basler Kommentar, Zivilgesetzbuch, vol. I, 4a ed. 2010, n. 6 ad art. 214 CC; PAUL-HENRI STEINAUER, in Commentaire romand, Code civil, vol. I, 2010, n. 6 ad art. 207 CC e n. 8 ad art. 214 CC; HAUSHEER/REUSSER/GEISER, Berner Kommentar, 1992, n. 9 ad art. 214 CC).
Il ricorrente sostiene che la Corte cantonale non avrebbe tenuto conto dell'eccezione prevista dalla dottrina (v. HAUSHEER/REUSSER/GEISER, op. cit., n. 20 ad art. 207 CC) secondo la quale se un bene è stato consumato - con l'accordo del coniuge o del giudice - per il mantenimento, tale bene non deve essere reintegrato per il valore che aveva in precedenza.
La dottrina più recente precisa che questa eccezione entra in linea di conto se il consumo del bene è necessario ad assicurare il mantenimento a causa di un'insufficienza di redditi (HAUSEER/AEBI-MÜLLER, op. cit., n. 10 ad art. 207 CC; PAUL-HENRI STEINAUER, op. cit., n. 6 ad art. 207 CC). Nel caso concreto, il Pretore - su istanza e con il consenso dell'ex moglie che si doleva del ritardo con cui il marito versava i contributi per la famiglia - ha ordinato il consumo del bene del ricorrente per garantire il mantenimento dell'opponente. Dagli atti emerge che il Giudice di prime cure ne ha tuttavia ordinato il consumo non perché ritenesse che l'ex marito non potesse disporre di redditi sufficienti a versare i contributi alimentari, ma per garantire il pagamento dei contributi a scadenze regolari. L'eccezione prevista dalla dottrina non può quindi in ogni modo applicarsi alla presente fattispecie. A giusta ragione la Corte cantonale ha pertanto considerato che il bene dell'ex marito andasse reintegrato per il valore esistente prima del suo graduale consumo, ossia fr. 116'917.35.
3.5.4 Il ricorrente afferma che la Corte cantonale lo avrebbe rimproverato di trarre dei vantaggi dalla suddivisione patrimoniale da lui esatta. Egli travisa tuttavia il senso dell'affermazione dei Giudici cantonali, i quali si sono limitati ad affermare che l'ex marito non può trarre vantaggi dal fatto che l'ex moglie abbia autorizzato il finanziamento dei suoi contributi alimentari mediante il capitale di libero passaggio (questione appena esaminata al consid. 3.5.3). La censura di violazione del divieto dell'arbitrio da parte della Corte cantonale per aver ignorato gli elementi che invece hanno avvantaggiato l'ex moglie dal punto di vista economico - e per aver così avallato il di lei abuso di diritto e la sua malafede processuale - si fonda quindi su un assunto errato e si appalesa inconferente. Essa è pure infondata. Non è infatti ravvisabile - ed il ricorrente, nella seppur lunga critica ricorsuale, non riesce a dimostrare - perché la Corte cantonale sarebbe incorsa nell'arbitrio per non aver tenuto conto, nel quadro della liquidazione del regime matrimoniale, di asseriti redditi del lavoro accumulati dall'ex moglie dal 2004 al 2006, ossia dopo lo scioglimento del regime dei beni, oppure del fatto che i contributi alimentari fissati in via cautelare erano stati calcolati dal Pretore imputando all'ex marito un reddito ipotetico.
Dalla sentenza impugnata emerge chiaramente che la Corte cantonale ha accertato che la prestazione di libero passaggio è stata utilizzata interamente per finanziare i contributi alimentari per l'ex moglie. Il ricorrente, ancora una volta, travisa il senso della motivazione dei Giudici cantonali quando afferma che essi avrebbero sostenuto che solo parte del capitale di previdenza professionale sarebbe stato destinato dall'ex marito al versamento di contributi alimentari. Manifestamente infondata, la censura di accertamento inesatto dei fatti non merita ulteriore disamina.
3.5.5 Come emerge dai considerandi precedenti, la motivazione della Corte cantonale quo alla condanna dell'ex marito al versamento di fr. 58'458.65 (oltre interessi, non contestati) in liquidazione del regime dei beni va confermata. In tali circostanze non occorre perciò esaminare le censure del ricorrente avverso la motivazione "alternativa" relativa all'applicazione dell'art. 124 cpv. 1 CC (supra consid. 3.3.2).
4. 4.1 Giusta l'art. 285 CC il contributo per il mantenimento deve essere commisurato ai bisogni del figlio, alla situazione sociale e alle possibilità dei genitori, e tener conto inoltre della sostanza e dei redditi del figlio, come pure della partecipazione del genitore che non ha la custodia del figlio alle cure di costui (cpv. 1). Salvo diversa disposizione del giudice, gli assegni per i figli, le rendite d'assicurazione sociale e analoghe prestazioni per il mantenimento del figlio, spettanti alla persona tenuta al mantenimento, sono pagate in aggiunta al contributo (cpv. 2). Si tratta segnatamente degli assegni familiari, nonché delle rendite per figli giusta gli art. 22ter cpv. 1 LAVS, 35 LAI e 25 LPP [RS 831.40]. Secondo la giurisprudenza, l'art. 285 cpv. 2 CC prescrive principalmente al giudice del divorzio, al momento della determinazione del contributo alimentare, di dedurre tali prestazioni sociali dal fabbisogno del figlio. Tali prestazioni sono infatti destinate esclusivamente al mantenimento del figlio e non vanno tenute in considerazione nel calcolo del reddito del genitore che le riceve (DTF 137 III 59 consid. 4.2.3; 128 III 305 consid. 4b; sentenze 5A_207/2009 del 21 ottobre 2009 consid. 3.2 con rinvii, in FamPra.ch 2010 pag. 226; 5A_746/2008 del 9 aprile 2009 consid. 6.1 con rinvii; v. anche art. 276 cpv. 3 CC).
4.2 Ai fini del calcolo dei contributi per il mantenimento dei figli, la Corte cantonale ha accertato che la situazione economica fino al 31 luglio 2012 (C._ diventando maggiorenne il 30 luglio 2012) si presenta come segue: reddito mensile dell'ex marito fr. 5'500.--, reddito mensile dell'ex moglie fr. 3'200.--, fabbisogno minimo mensile dell'ex marito fr. 2'735.--, fabbisogno minimo mensile dell'ex moglie fr. 2'467.--. Fondandosi sulle raccomandazioni edite dall'Ufficio della gioventù e dell'orientamento professionale del Cantone Zurigo, ha inoltre fissato il fabbisogno in denaro di C._ in fr. 1'898.50 mensili ed il fabbisogno in denaro di D._ in fr. 1'769.50 mensili. Ha così determinato che ogni coniuge riesce a far fronte alle proprie esigenze e può destinare la sua disponibilità ai figli (nel caso del padre la disponibilità di fr. 2'765.-- è destinata a C._ nella misura di fr. 1'430.-- e a D._ nella misura di fr. 1'335.--). I fabbisogni in denaro dei figli rimangono però scoperti rispettivamente per fr. 89.-- (C._) e fr. 81.-- (D._).
Secondo la Corte cantonale se, come in concreto, il fabbisogno del figlio non è assicurato, l'assegno familiare percepito dall'affidatario va in aggiunta al contributo alimentare stanziato dall'altro genitore. I Giudici cantonali hanno così deciso che fino al 31 luglio 2012 il padre dovrà versare gli interi contributi alimentari a suo carico (fr. 1'430.-- mensili per C._ e fr. 1'335.-- mensili per D._) senza che possa dedurre da tale importo gli assegni familiari percepiti dalla madre affidataria.
4.3 Il ricorrente lamenta una violazione degli art. 276 e 285 cpv. 1 e 2 CC nonché un accertamento arbitrario dei fatti da parte della Corte cantonale per non aver tenuto conto del fatto che il reddito mensile dell'ex moglie stabilito dal Pretore in fr. 3'200.-- era al netto degli assegni familiari da lei percepiti (almeno fr. 200.-- per figlio). Prendendo in considerazione tali assegni familiari, il fabbisogno dei figli fino al 31 luglio 2012 non risulterebbe scoperto. Il ricorrente chiede pertanto di annullare e riformare la sentenza impugnata nel senso che i contributi alimentari a suo carico fino al 31 luglio 2012 siano comprensivi degli assegni familiari.
4.3 Il ricorrente lamenta una violazione degli art. 276 e 285 cpv. 1 e 2 CC nonché un accertamento arbitrario dei fatti da parte della Corte cantonale per non aver tenuto conto del fatto che il reddito mensile dell'ex moglie stabilito dal Pretore in fr. 3'200.-- era al netto degli assegni familiari da lei percepiti (almeno fr. 200.-- per figlio). Prendendo in considerazione tali assegni familiari, il fabbisogno dei figli fino al 31 luglio 2012 non risulterebbe scoperto. Il ricorrente chiede pertanto di annullare e riformare la sentenza impugnata nel senso che i contributi alimentari a suo carico fino al 31 luglio 2012 siano comprensivi degli assegni familiari.
4.4 4.4.1 La Corte cantonale ha confermato il reddito mensile dell'ex moglie di fr. 3'200.-- accertato dal Pretore, il quale lo aveva considerato "pari al reddito ragionevolmente conseguibile nella zona di Zurigo con un impiego a tempo parziale almeno pari a quello finora sempre assicurato dalla moglie". Né i Giudici cantonali né il Giudice di prime cure hanno precisato se tale importo sia al netto oppure al lordo degli assegni familiari percepiti dall'ex moglie; la Corte cantonale ha indicato di fondarsi, per principio, su un reddito dell'obbligato alimentare comprensivo degli assegni familiari, non è tuttavia chiaro se ciò valga anche per il reddito del genitore affidatario che deve destinare la sua disponibilità (o parte di essa) ai figli, come in concreto l'ex moglie. Tale circostanza non emerge nemmeno dai dati sui quali il Pretore si è fondato per accertare il reddito: il salario (lordo) dell'ex moglie pattuito nel contratto di lavoro quale insegnante a tempo parziale per l'anno 2007 pari a fr. 3'225.-- mensili non sembra comprendere gli assegni familiari, mentre i redditi (netti) percepiti dall'ex moglie per l'anno 2006 pari a fr. 3'321.40 mensili includono invece tali assegni.
In tali circostanze non è possibile stabilire se l'importo relativo agli assegni familiari sia stato preso in considerazione nel reddito dell'ex moglie, e nemmeno se sia stato preso in considerazione in altro modo: conformemente alla giurisprudenza sviluppata in applicazione dell'art. 285 cpv. 2 CC, infatti, gli assegni familiari non vanno in ogni modo aggiunti al reddito del genitore che li percepisce, ma vanno dedotti dal fabbisogno in denaro dei figli (supra consid. 4.1). In virtù di tale giurisprudenza, la Corte cantonale avrebbe pertanto dovuto accertare l'ammontare degli assegni familiari (in virtù della massima inquisitoria illimitata che vige in questo ambito e che profitta anche al debitore della prestazione alimentare; DTF 128 III 411 consid. 3.2; FABIENNE HOHL, Procédure civile, vol. II, 2a ed. 2010, n. 2093 e 2098), dedurre tali assegni dal fabbisogno in denaro dei figli (e non includerli nel reddito del genitore che li riscuote, qualora lo avesse fatto) e, sulla base di tale fabbisogno al netto degli assegni, calcolare il contributo per il mantenimento dovuto dal ricorrente.
I Giudici cantonali si sono invece fondati su un fabbisogno in denaro dei figli senza deduzione degli assegni familiari. Essi hanno osservato che, nei casi in cui l'assegno familiare non è percepito dal debitore del contributo alimentare, bensì dal genitore affidatario, occorre distinguere: se il fabbisogno in denaro del figlio è coperto dal contributo erogato dal debitore, l'assegno familiare riscosso dall'affidatario va in deduzione del contributo stanziato dall'altro genitore, non giustificandosi che il figlio riceva più del fabbisogno in denaro; per contro, se il fabbisogno in denaro non è assicurato (come non lo sarebbe nella presente fattispecie), l'assegno familiare percepito dall'affidatario va in aggiunta al contributo alimentare.
In concreto non si conosce l'ammontare degli assegni familiari percepiti dall'ex moglie e, come visto, non è chiaro se il suo reddito sia al netto oppure al lordo di tali assegni. In tali circostanze, non è possibile applicare la giurisprudenza sviluppata dal Tribunale federale in merito all'art. 285 cpv. 2 CC (supra consid. 4.1) e verificare se i contributi alimentari fissati nella sentenza impugnata sulla base dell'appena menzionata prassi della Corte cantonale siano, nel risultato, conformi al diritto federale.
4.4.2 In mancanza dell'accertamento dell'ammontare degli assegni familiari percepiti dal genitore affidatario nonché del reddito dell'ex moglie al netto di tali assegni, la causa va rinviata all'autorità inferiore (art. 107 cpv. 2 LTF) affinché determini tali elementi di fatto e fissi nuovamente il contributo per il mantenimento dei figli dovuto dal ricorrente fino al 31 luglio 2012 in modo conforme alla descritta giurisprudenza del Tribunale federale. È possibile che la Corte cantonale giunga al medesimo risultato (ossia che il ricorrente debba comunque essere condannato a versare la sua intera disponibilità ai figli), ma in assenza dei predetti accertamenti di fatto ciò non appare scontato.
5. Da quanto precede discende che il ricorso deve essere parzialmente accolto nella misura della sua ammissibilità. La sentenza impugnata va annullata con riferimento ai contributi alimentari per i figli C._ e D._ fino al 31 luglio 2012 e la causa va rinviata all'autorità inferiore affinché emetta una nuova decisione su tale punto nel summenzionato modo. Essa dovrà pure verificare se, dopo il nuovo giudizio, la ripartizione delle spese processuali e delle ripetibili contenuta nella sentenza impugnata appare ancora corretta e se necessario modificarla.
La soccombenza assai preponderante del ricorrente giustifica di porre le spese giudiziarie per 9/10 a suo carico e per 1/10 a carico dell'opponente (art. 66 cpv. 1 LTF). Il ricorrente verserà inoltre all'opponente ripetibili ridotte per la sede federale (art. 68 cpv. 1 LTF).
Per questi motivi, il Tribunale federale pronuncia:
1. Nella misura in cui è ammissibile, il ricorso è parzialmente accolto. La sentenza impugnata è annullata sia con riferimento ai contributi alimentari per entrambi i figli fino al 31 luglio 2012 sia con riferimento agli oneri processuali nonché alle ripetibili della sede cantonale. La causa viene rinviata all'autorità inferiore per nuova decisione nel senso dei considerandi. Per il resto, il ricorso è respinto.
2. Le spese giudiziarie, fissate in complessivi fr. 3'000.--, sono poste a carico del ricorrente in misura di fr. 2'700.-- e dell'opponente in misura di fr. 300.--. Il ricorrente verserà all'opponente fr. 2'400.-- a titolo di ripetibili per la procedura innanzi al Tribunale federale.
3. Comunicazione ai patrocinatori delle parti e alla I Camera civile del Tribunale d'appello del Cantone Ticino.