Fatti:
A.a Dal matrimonio di A._ e B._ sono nate le figlie C._ (maggiorenne), D._ (1997) e E._ (2000).
A.b In data 19 maggio 2008 B._ ha adito il Pretore del distretto di Lugano con un'istanza di protezione dell'unione coniugale, chiedendo l'autorizzazione a vivere separata, l'assegnazione dell'alloggio coniugale, l'affidamento delle figlie e la condanna del marito al versamento di un contributo alimentare per le figlie di fr. 775.-- mensili ciascuna.
A.c Con sentenza 30 aprile 2009 il Pretore ha sostanzialmente accolto le domande della moglie, fissando tuttavia il contributo dovuto da A._ alle figlie a fr. 385.-- mensili ciascuna (assegni familiari non compresi).
B. Contro la sentenza pretorile A._ ha interposto appello in data 14 maggio 2009 ribadendo le conclusioni già sottoposte al Pretore: l'attribuzione a sé dell'abitazione coniugale, l'affidamento delle figlie e la condanna di B._ al versamento di contributi mensili di fr. 820.-- per ciascuna figlia (assegni familiari non compresi). Ha inoltre chiesto la concessione dell'assistenza giudiziaria. La I Camera civile del Tribunale di appello del Cantone Ticino ha respinto il gravame con la sentenza 15 giugno 2011 qui impugnata. La Corte cantonale ha altresì respinto la richiesta di assistenza giudiziaria dell'appellante.
C. Con allegato 20 luglio 2011 A._ (ricorrente) formula "ricorso in materia civile e costituzionale" contro la sentenza d'appello, ribadendo le conclusioni sottoposte alle istanze cantonali. Chiede inoltre la concessione dell'assistenza giudiziaria per la procedura federale ed il versamento di un'indennità per la redazione del ricorso.
Non sono state chieste determinazioni.

Diritto:
1. 1.1 La sentenza impugnata con cui l'autorità di ultima istanza del Cantone Ticino (<ref-law>) ha respinto un appello in materia di protezione dell'unione coniugale è una decisione finale (<ref-law>; <ref-ruling> consid. 4) in una causa civile (<ref-law>); in essa sono litigiose conclusioni di natura ideale (l'affidamento delle figlie) e patrimoniale (gli alimenti e l'attribuzione del domicilio coniugale), ciò che rende la vertenza di carattere preminentemente ideale. Il ricorso in materia civile è pertanto dato senza riguardo al valore di lite (<ref-ruling> consid. 2). Il tempestivo (<ref-law>) gravame, inoltrato dalla parte soccombente nella sede cantonale e titolare di un interesse degno di protezione a che la sentenza impugnata sia modificata (<ref-law>, nel suo tenore in vigore a partire dal 1° gennaio 2011; v. <ref-law>), è in linea di principio ammissibile.
In queste circostanze, vista la proponibilità del ricorso in materia civile, il ricorso sussidiario in materia costituzionale si appalesa di primo acchito inammissibile (<ref-law>; <ref-ruling> consid. 5).
1.2 Le pronunzie di misure di protezione dell'unione coniugale sono considerate decisioni cautelari ai sensi dell'<ref-law> (<ref-ruling> consid. 5.2). Giusta questa norma, contro le decisioni in materia di misure cautelari il ricorrente può far valere soltanto la violazione di diritti costituzionali. Il Tribunale federale esamina la violazione di diritti fondamentali e costituzionali (<ref-ruling> consid. 2) e di disposizioni di diritto cantonale unicamente se il ricorrente ha sollevato e motivato tale censura (<ref-law>). Ciò significa che il ricorrente deve indicare in modo chiaro e dettagliato con riferimento ai motivi della decisione impugnata in che modo sarebbero stati violati i suoi diritti costituzionali (<ref-ruling> consid. 6). Censure insufficientemente motivate o una critica meramente appellatoria della sentenza impugnata sono inammissibili e non vengono esaminate (<ref-ruling> consid. 2.2; <ref-ruling> consid. 3.1). Per sostanziare convenientemente una censura di arbitrio (<ref-law>), non è quindi sufficiente criticare la decisione impugnata come si farebbe di fronte ad una superiore Corte di appello con completa cognizione in fatto e in diritto (<ref-ruling> consid. 3), atteso che una sentenza non è arbitraria per il solo motivo che un'altra soluzione sarebbe sostenibile o addirittura preferibile, bensì è necessario mostrare e spiegare con un ragionamento preciso perché nel suo risultato il giudizio attaccato sia manifestamente insostenibile, in aperto contrasto con la situazione effettiva, fondato su una svista manifesta oppure in urto palese con il sentimento di giustizia ed equità (<ref-ruling> consid. 2.4 con rinvii).
1.3 Avanti al Tribunale federale possono essere addotti nuovi fatti e nuovi mezzi di prova soltanto se ne dà motivo la decisione dell'autorità inferiore, ciò che incombe alla parte di spiegare (<ref-law>; <ref-ruling> consid. 3). La norma non intende permettere a una parte di addurre nuovi fatti o produrre nuovi mezzi di prova soltanto perché la procedura in istanza inferiore si è conclusa in modo insoddisfacente per lei (<ref-ruling> consid. 2.2) e di sanare in tal modo la propria negligenza (<ref-ruling> consid. 4.4.3; sentenza 4A_18/2010 del 15 marzo 2010 consid. 2.1, non pubblicato in <ref-ruling>).
1.4 Nel suo allegato di ricorso il ricorrente discute quasi esclusivamente la motivazione della sentenza pretorile. Ma la sentenza pretorile non può essere discussa avanti al Tribunale federale poiché non è di ultima istanza cantonale e non è pronunciata su ricorso (art. 75 cpv. 1 e 2 LTF; <ref-ruling> consid. 1.2; <ref-ruling> consid. 1.3; sentenza 5A_625/2008 del 27 luglio 2009 consid. 3.1 e 3.2, in RtiD 2010 I pag. 691). Nella misura in cui ciò avviene, il ricorso in materia civile è di primo acchito inammissibile.
2. 2.1 La sentenza pretorile ha affidato le figlie D._ e E._ alla madre. Il Giudice di prime cure ha ritenuto che il ricorrente non aveva reso verosimile alcun comportamento della madre pregiudizievole per il bene delle figlie. Gli ha per contro rimproverato di non esercitare una professione benché ciò sarebbe possibile: il Pretore, constatato che il ricorrente non aveva saputo indicare le sue reali mansioni, ha considerato poco credibile che la sua permanenza a casa con le figlie scaturisse da un accordo fra i genitori (contestato dall'opponente), e ha poi rilevato che le figlie sono ormai scolarizzate.
2. 2.1 La sentenza pretorile ha affidato le figlie D._ e E._ alla madre. Il Giudice di prime cure ha ritenuto che il ricorrente non aveva reso verosimile alcun comportamento della madre pregiudizievole per il bene delle figlie. Gli ha per contro rimproverato di non esercitare una professione benché ciò sarebbe possibile: il Pretore, constatato che il ricorrente non aveva saputo indicare le sue reali mansioni, ha considerato poco credibile che la sua permanenza a casa con le figlie scaturisse da un accordo fra i genitori (contestato dall'opponente), e ha poi rilevato che le figlie sono ormai scolarizzate.
2.2 2.2.1 Il Tribunale di appello, riassunti in modo corretto i principi di legge e giurisprudenziali in tema (sentenza impugnata consid. 4, alla quale si rinvia in applicazione dell'<ref-law>) e rifiutata l'assunzione di una valutazione socio-ambientale in ragione delle esigenze di speditezza di una procedura sommaria come quella a protezione dell'unione coniugale, ha dismesso l'obiezione che il ricorrente trae dal fatto che la moglie frequenta il centro F._ di X._, creato nel 1999 al fine di promuovere lo sviluppo armonico dell'essere umano nelle sue componenti biologiche, psicologiche e spirituali. I Giudici cantonali hanno rilevato che non emerge alcun indizio di influenza negativa di una tale frequentazione sulla cura e sull'educazione delle figlie.
2.2.2 Avanti al Tribunale federale il ricorrente solleva la censura di violazione del proprio diritto di essere sentito (per i casi sottoposti all'<ref-law> tutelato dall'<ref-law>, sentenza 5A_193/2008 del 13 maggio 2008 consid. 3.1) per aver il Tribunale di appello rifiutato la richiesta valutazione socio-ambientale. Tuttavia non sostiene più che i corsi esoterici frequentati dalla moglie siano pregiudizievoli per l'educazione delle figlie, o che per altre ragioni non sia opportuno affidare le figlie all'opponente; si limita a porre in relazione l'istanza a protezione dell'unione coniugale introdotta dall'opponente con la sua frequentazione del centro F._, ciò che è irrilevante, posto che le ragioni che spingono un coniuge ad adire il giudice non sono rilevanti. Ci si potrebbe pertanto chiedere se il ricorrente abbia un qualsiasi interesse degno di protezione a che la menzionata censura sia trattata. Comunque, adducendo che il Tribunale di appello, se da un lato ha rifiutato la prova in ragione delle esigenze di speditezza, dall'altro ha impiegato oltre due anni per evadere il suo gravame, il ricorrente non spiega quali fatti di preciso egli intendesse dimostrare né per quale motivo l'assunzione di quella prova fosse determinante. Affermare che i Giudici cantonali abbiano sposato in modo soggettivo e opinabile la tesi pretorile solo a causa del lungo tempo trascorso, è insufficiente, proprio perché opinabile ancora non significa insostenibile.
La censura del ricorrente di una violazione del suo diritto di essere sentito, formulata senza debita motivazione, deve essere dichiarata inammissibile. Sia abbondanzialmente rammentato che per costante giurisprudenza le esigenze di speditezza della procedura sommaria a protezione dell'unione coniugale possono ostare all'assunzione di una prova peritale (sentenza 5A_798/2009 del 4 marzo 2010 consid. 3.2, non pubblicato in <ref-ruling>).
La censura del ricorrente di una violazione del suo diritto di essere sentito, formulata senza debita motivazione, deve essere dichiarata inammissibile. Sia abbondanzialmente rammentato che per costante giurisprudenza le esigenze di speditezza della procedura sommaria a protezione dell'unione coniugale possono ostare all'assunzione di una prova peritale (sentenza 5A_798/2009 del 4 marzo 2010 consid. 3.2, non pubblicato in <ref-ruling>).
2.3 2.3.1 Il Tribunale di appello ha poi ribadito che nel quadro di misure di protezione dell'unione coniugale, la decisione d'affidamento dei figli non intende statuire definitivamente sulla loro custodia, bensì lasciarli per quanto possibile nel loro ambiente, garantendo loro la stabilità. Pur apparendo verosimile che durante la vita in comune il padre, senza attività lavorativa, avesse maggior tempo a disposizione per le figlie che non la madre, i Giudici cantonali hanno ritenuto più credibile la versione dei fatti proposta dalla moglie, la quale ha contestato che esistesse un accordo fra i coniugi nel senso che il marito si limitasse al ruolo di casalingo. In presenza di generiche e contestate affermazioni del marito, ed in assenza di precisazioni in merito alle proprie attività casalinghe, hanno concluso che un maggiore impegno di cura ed educativo del padre non fosse verosimile, e che al contrario le possibilità pratiche e le capacità educative (rispettivamente l'assenza di carenze in tal senso) dovessero essere riconosciute ad entrambi i genitori in misura uguale. Così stanti le cose, i Giudici cantonali hanno fondato la scelta di affidare le figlie alla madre sul loro desiderio in tal senso - "ancorché non assoluto" - e sul fatto che le medesime erano rimaste con la madre dal momento della separazione di fatto.
2.3.2 In modo prolisso e in termini polemici il ricorrente ribadisce che la coppia aveva concordato che lui si sarebbe occupato delle figlie e della casa, definisce arbitrario il divergente apprezzamento del Pretore e rimprovera al Tribunale di appello di aver ciecamente abbracciato la soluzione pretorile per passare sotto silenzio il ritardo nell'evasione dell'appello.
2.3.3 Il giudice chiamato a decidere l'organizzazione della vita separata prende le misure necessarie sui figli minorenni secondo le disposizioni sugli effetti della filiazione (<ref-law>). Secondo la giurisprudenza il benessere del figlio ha la precedenza su ogni altra considerazione, in particolare sul desiderio dei genitori. In primo luogo va chiarita la capacità educativa dei genitori. A parità di competenze, figli in età prescolastica o che frequentano la scuola primaria sono da affidare al genitore che ha la possibilità e la disponibilità di occuparsene personalmente. Se i genitori soddisfano anche questo criterio in misura simile, decisiva può essere la stabilità delle condizioni familiari e geografiche; quest'ultimo criterio può persino prevalere su quello della gestione personale del figlio. Infine vanno rispettati i chiari desideri del minore, ovviamente a dipendenza della sua età. Nello stesso senso vanno considerati altri criteri, segnatamente la disponibilità di un genitore a collaborare con l'altro in tutte le questioni che attengono al figlio, oppure l'esigenza di un rapporto personale e profondo fra figlio e genitore (<ref-ruling> consid. 3; <ref-ruling> consid. 2; <ref-ruling> consid. 4a).
Il giudice del merito dispone di un ampio margine d'apprezzamento, nel quale il Tribunale federale interviene unicamente se il giudice ha disatteso senza ragione principi riconosciuti dalla dottrina e dalla giurisprudenza, se ha considerato punti di vista inappropriati oppure, al contrario, se non ha tenuto conto di fattori rilevanti. Per giustificare un intervento del Tribunale federale, l'errore di apprezzamento deve inoltre tradursi in un esito manifestamente iniquo e inaccettabilmente ingiusto (<ref-ruling> consid. 1 con rinvii).
2.3.4 Valutando i mezzi di prova a disposizione, il Tribunale di appello ha negato la verosimiglianza di un maggiore impegno del padre rispetto alla madre nella cura e nell'educazione delle figlie. Tale apprezzamento delle prove è vincolante per il Tribunale federale (<ref-law>), a meno che il ricorrente non ne dimostri la manifesta insostenibilità (<ref-law>) secondo i criteri esposti in precedenza (supra consid. 1.2). Ciò vale a maggior ragione qualora il giudice del merito dispone di un ampio potere d'apprezzamento come in questo ambito (supra consid. 2.3.3 e giurisprudenza citata).
Limitarsi a ribadire il proprio punto di vista non è sufficiente. Così non basta che il ricorrente ribadisca che le parti avevano concluso un accordo sulla distribuzione dei ruoli in famiglia per rendere verosimile l'arbitrarietà dell'opposta conclusione del Tribunale di appello.
Egli non risponde nemmeno al rimprovero di non aver debitamente spiegato avanti al Pretore prima ed ai Giudici cantonali poi in che modo egli si fosse personalmente dedicato alla cura delle figlie; esponendo in tono ironico le usuali attività domestiche, propone fatti già noti che (per quanto siano da prendere sul serio) egli avrebbe potuto sottoporre ai Giudici di prima e seconda sede. Essi sono pertanto nuovi e dunque inammissibili in questa sede (<ref-law>; supra consid. 1.3).
Né ironizzando sull'argomento della permanenza effettiva delle figlie con la madre dal momento della separazione, il ricorrente si confronta seriamente con il criterio della stabilità della situazione delle figlie: fossero le figlie rimaste con lui, effettivamente il criterio della continuità e stabilità (v. in proposito supra consid. 2.3.3 e, da ultimo, la sentenza 5A_354/2010 del 6 aprile 2011 consid. 2.2 con rinvii) avrebbe parlato in favore di un affidamento a lui. Ciò dimostra tra l'altro - se ce ne fosse bisogno - che la polemica osservazione del ricorrente secondo la quale il Tribunale di appello ha deciso contro di lui soltanto per non dover modificare la situazione di fatto dopo il lungo tempo che esso ha lasciato trascorrere senza evadere il suo gravame è evidentemente infondata.
2.3.5 Accertato che il ricorrente non ha svolto un compito preponderante nell'educazione e nella cura delle figlie e che le medesime sono rimaste con la madre sin dalla separazione, il criterio delle preferenze espresse dalle figlie perde di rilevanza. Che allora il Tribunale di appello vi si sia riferito in termini effettivamente ambigui e poco convincenti parlando di desiderio non assoluto e constatando altrove che le figlie non avevano espresso alcuna preferenza, non ha un effetto decisivo sulle conclusioni alle quali sono giunti i Giudici cantonali.
La censura va respinta nella misura in cui è sufficientemente motivata.
2.4 Dovendosi confermare la sentenza impugnata in punto all'affidamento delle figlie all'opponente, divengono prive di oggetto le conclusioni del ricorrente volte ad ottenere l'attribuzione dell'abitazione coniugale e ad obbligare la moglie al versamento di un contributo alimentare per le figlie - conclusioni che il ricorrente, peraltro, ha semplicemente riformulato ma non motivato confrontandosi con l'argomentazione del Tribunale di appello (supra consid. 1.2) e che sarebbero state di conseguenza comunque inammissibili.
3. In merito ai contributi di mantenimento per le figlie, di particolare rilevanza per il ricorrente sono le considerazioni che hanno fatto i Giudici ticinesi a proposito del suo impegno lavorativo passato e futuro. Ciò concerne non solo il principio e l'ammontare dei contributi alimentari che il ricorrente è chiamato a versare alle figlie, bensì anche - a suo avviso - la valutazione del ruolo famigliare da lui avuto in passato.
3.1 Come già il Pretore (supra consid. 2.1), pure il Tribunale di appello ha ritenuto che il ricorrente non abbia esercitato alcuna professione fino all'ottobre 1998 e sia inattivo professionalmente da almeno un decennio. Ha inoltre constatato che egli dispone di una formazione di assistente d'albergo, campo d'attività nel quale il mercato del lavoro non possa dirsi saturo, e che egli non abbia condotto con metodo e impegno ricerche idonee a trovare una nuova attività. I Giudici cantonali hanno pertanto confermato la decisione pretorile che imputa al ricorrente un reddito ipotetico di fr. 3'800.-- mensili, peraltro non contestato nell'ammontare.
3.2 Dalla critica a tutto campo, confusa, prolissa e polemica del ricorrente si possono enucleare le seguenti censure. In primo luogo, egli contesta di non aver lavorato fino al 1998, ma anzi afferma di aver lavorato a tempo pieno; ribadisce poi che dopo la nascita della terzogenita E._ la coppia abbia convenuto che egli si sarebbe occupato delle figlie e della casa, ciò che il reddito della moglie e l'acquisizione diretta di prodotti alimentari tipici calabresi rendeva finanziariamente possibile; allega in seguito di aver lavorato a tempo parziale a partire dall'anno 2000, per un reddito annuo fino a fr. 15'000.--. Con riferimento al reddito ipotetico impostogli dal Pretore prima e dal Tribunale di appello poi, afferma di avere effettuato numerose ricerche di lavoro nel campo alberghiero, tuttavia senza successo; di avere sempre contestato l'ammontare del reddito ipotetico impostogli ed il tempo a disposizione per trovare il lavoro; ed infine, di ritenere arbitraria la valutazione della sua possibilità occupazionale reale.
3.3 Per fissare i contributi alimentari il giudice può dipartirsi dalle reali capacità di guadagno del debitore (come anche del beneficiario) e basarsi invece su un suo reddito ipotetico, alle condizioni cumulative che un tale reddito sia oggettivamente realizzabile e possa essere preteso dalla persona in questione. Non basta poter esigere da quest'ultima un impegno accresciuto; un tale impegno deve anche tradursi in un reddito maggiore. Quale attività si può esigere che una persona svolga (rispettivamente svolga in misura accresciuta) è questione di diritto; la possibilità concreta di esercitare tale attività, come anche di ottenere il reddito prospettato, è invece questione di fatto, alla quale viene data risposta per mezzo di constatazioni oppure dell'esperienza generale. Se criteri fondati sull'esperienza generale esigono la realizzazione di determinati fatti, questi ultimi devono essere accertati (<ref-ruling> consid. 2.3; <ref-ruling> consid. 4.2.2.2; <ref-ruling> consid. 4c/bb; sentenza 5A_340/2011 del 7 settembre 2011 consid. 5.2.1, in FamPra.ch 2012 pag. 193).
3.4 Ancora una volta, agli accertamenti di fatto dell'autorità cantonale il ricorrente si limita a contrapporre la propria personale opinione, non argomenti precisi atti a dimostrare, o almeno rendere verosimile, che la divergente opinione dell'autorità cantonale sia non soltanto opinabile, bensì manifestamente insostenibile. A tal fine non basta, come si è detto (supra consid. 1.2), affermare perentoriamente che una determinata conclusione sia arbitraria.
3.4.1 La tesi dell'asserita convenzione sulla distribuzione dei compiti all'interno della coppia è già stata confutata (supra consid. 2.3.4).
3.4.2 Fatti che non emergono dalla sentenza impugnata e che il ricorrente non risulta aver già sottoposto all'autorità inferiore pur potendolo fare - si pensi agli asseriti guadagni percepiti a titolo di indipendente dopo il 2000 (superiori a quanto ritenuto dal Tribunale di appello) ed agli impieghi a tempo pieno asseritamente esercitati prima di quell'anno - sono da considerarsi nuovi e come tali inammissibili (<ref-law>; supra consid. 1.3).
3.4.3 Infine, la motivazione del ricorrente non è priva di contraddizioni, ad esempio quando ribadisce di aver effettuato numerose ricerche di lavoro documentate all'Ufficio regionale di collocamento (URC), ma ben si guarda dal contestare di aver dichiarato al medesimo Ufficio la propria indisponibilità "causa obblighi di custodia dei figli e assenza dal Ticino". La giurisprudenza ha peraltro rilevato che non è arbitrario se il giudice civile si mostra più esigente che non la pubblica assistenza prima di ammettere che una parte abbia dato prova dell'impegno ragionevolmente esigibile nella ricerca di un nuovo o esteso impiego (sentenza 5A_588/2010 del 12 gennaio 2011 consid. 2.3).
3.4.4 Ora, atteso che il ricorrente non riesce a dimostrare l'arbitrio degli accertamenti di fatto effettuati dai magistrati ticinesi e che pertanto sui fatti così accertati il Tribunale federale deve fondare il proprio giudizio, il Tribunale di appello non è caduto nell'arbitrio quando ha concluso che dal ricorrente si possa esigere che egli eserciti un'attività retributiva a tempo pieno.
In quanto ammissibili, le relative censure appaiono infondate.
3.5 Nemmeno spiega il ricorrente perché sia arbitrario ritenere che compiendo un accettabile sforzo egli possa trovare un'occupazione nel campo della ristorazione tale da offrirgli un guadagno mensile nell'ordine di fr. 3'800.--, come ritenuto dal Pretore e dal Tribunale di appello.
3.5.1 Il vago e generico rinvio ad un preteso costante declino dell'attività alberghiera in Ticino non è argomento atto a sostanziare e rendere verosimile una reale impossibilità di trovare un impiego, e dunque il preteso arbitrio della sentenza di appello (v. <ref-ruling> consid. 3.1). Lo è ancora meno se si considera l'età ancora relativamente giovane del ricorrente e la sua incontestata buona salute.
3.5.2 Quanto al reddito imputatogli, poi, va premesso che il Tribunale di appello ha accertato che il ricorrente non ne aveva criticato l'ammontare; egli contesta invero questo accertamento, ma senza indicare con precisione dove e come cercare le sue critiche, dunque in termini insufficientemente precisi. La censura sollevata in questa sede in merito all'importo di fr. 3'800.-- non è dunque stata esaminata dall'autorità inferiore ed è pertanto inammissibile (supra consid. 1.4). Abbondanzialmente sia rilevato che l'importo menzionato dai Giudici cantonali è quello che si può percepire da un'attività non particolarmente qualificata, per svolgere la quale è senza importanza che il ricorrente non abbia mai esercitato il mestiere di tecnico alberghiero pur avendo conseguito a suo tempo tale maturità. Infine, dire che la stima di un reddito nell'ordine di quello ritenuto dal Tribunale di appello è "utopica e irreale" non è critica atta a rendere verosimile un arbitrio, almeno nel risultato (sentenza 5A_341/2011 del 20 settembre 2011 consid. 2.3.2 in fine).
3.5.3 Pure con riferimento al termine di quattro mesi stimato necessario dal Pretore per trovare un impiego, termine confermato implicitamente dai Giudici di appello, il ricorrente si limita a parlare di decisione "utopica e irreale". Ovviamente, anche questa censura, come quella appena evasa (supra consid. 3.5.2 in fine), non può che essere dichiarata inammissibile per carenza di motivazione.
3.5.4 Ne discende che l'imputazione di un reddito ipotetico pari a fr. 3'800.-- mensili al ricorrente da parte del Tribunale di appello appare tutt'altro che arbitraria, ma anzi conforme alla giurisprudenza del Tribunale federale che ha recentemente sottolineato l'obbligo dei genitori di mettere a profitto la propria capacità lavorativa, obbligo tanto più pressante quanto più ristrette sono le condizioni economiche della famiglia (<ref-ruling> consid. 3.1).
4. L'esito della discussione delle censure di merito sollevate dal ricorrente e la conferma della sentenza impugnata evidenziano che già l'appello era privo di serie probabilità di successo. A ragione dunque ha il Tribunale di appello negato la concessione dell'assistenza giudiziaria al ricorrente, ciò che quest'ultimo contesta peraltro, e ancora una volta, opponendo semplicemente la propria opinione a quella dei Giudici cantonali.
5. Il ricorso in materia civile, in conclusione, va respinto nella misura della sua ammissibilità, con conseguenza di tassa e spese a carico del ricorrente soccombente (art. 66 cpv. 1 e 2 LTF). La domanda di concessione dell'assistenza giudiziaria per la sede federale va respinta per assenza di concrete probabilità di esito favorevole del gravame (<ref-law>). Non sono dovute ripetibili all'opponente, non invitata ad esprimersi nella sede federale e dunque non incorsa in spese (<ref-law>).

Per questi motivi, il Tribunale federale pronuncia:
1. Il ricorso sussidiario in materia costituzionale è inammissibile.
2. Nella misura in cui è ammissibile, il ricorso in materia civile è respinto.
3. La domanda di assistenza giudiziaria del ricorrente è respinta.
4. Le spese giudiziarie di fr. 2'000.-- sono poste a carico del ricorrente.
5. Comunicazione alle parti e alla I Camera civile del Tribunale d'appello del Cantone Ticino.