초 록

Despite creativity being recognized as a core 21st-century competency, its cultivation within science education is frequently impeded by conventional pedagogical methods that restrict innovation. As a pedagogical breakthrough, this study integrates Project-Based Learning (PjBL) with the STEAM framework, supported by the 4DFrame kit, to facilitate an authentic learning experience situated within a futuristic engineering challenge. The purpose of this project is to explore the profile of students’ creative thinking skills as it emerges during the implementation of a PjBL integrated with STEAM model using 4DFrame. This research employed a descriptive qualitative approach involving senior high school students in Bandung, selected via purposive sampling. Data were collected through classroom observations, project documentation, and student worksheets using the Torrance rubric. The findings revealed that while students consistently achieved an advanced level of originality, flexibility emerged as their most significant weakness, indicating a shared difficulty in adapting problem-solving strategies. It is concluded that the implementation of PjBL integrated with STEAM using 4DFrame can excavate students’ creative thinking skills. Furthermore, additional instructional scaffolding is required to strengthen flexibility and elaboration, ensuring students can not only generate innovative ideas but also develop them systematically.

Keywords: 4DFrame, Creative thinking, Project-based learning, STEAM.

초 록

기술의 발전이 나날이 고도화되면서 STEAM교육 또한 고난도 컨텐츠가 증가하면서 학생들의 기술에 대한 이해와 연관학습이 용이하지 않은 경우가 많습니다.첨단을 달리는 현대기술 또한 선사시대 돌도끼에서 AI에 이르기까지 수많은 역사적 발전단계를 밟아왔고 미적분이 일상화된 세상이지만 사칙연산, 구구단으로 시작하는 교육과정을 유지하는 이유이기도 합니다. 4D frame이 점(0),선(1),면(2),입체(3) 차원의 확장으로 상상력을 일구어 가듯이 기술의 단계를 차원개념으로 정의하고, 그 차원이 확장되는 과정을 4D frame구조를 통해 구현하면서 발전된 기술의 흐름을 파악함으로서 새로운 상상의 바탕이 되도록 할 수 있습니다. 결과적으로 정적인 형태(점)를 구성하는 것을 시작해, 기구구조(1), 메카트로닉스(2), 코딩(3)에 이어 AI(4)까지 연계되는 통합 STEAM 커리큘럼 체계를 제안하고, 그 한 예로 우주탐사선에서 필수적인 태양광 패널의 구성기술이 고도화되는 과정을 차원개념으로 설명하였습니다. 이러한 체계를 다른 기술에 대해서도 적용하여 다양한 내용의 STEAM 교육모델을 구축할 수 있을 것이라 생각합니다.

Keywords: #차원개념 #기술단계 #STEAM #우주탐사선 #태양광패널

초 록

Bhumandra Voyage is a game-based interactive learning tool that introduces students to the scientific and technological challenges of colonizing the Moon and Mars. Developed by a student team from Public Senior High School 5 Bandung, the project applies a STEAM approach to blend science education with immersive gameplay. A central feature is the rocket creation module, built both physically with 4D Frame construction kits and virtually inside the game. Players design rockets while learning aerospace principles such as propulsion, aerodynamics, and structural strength. They select materials based on weight and durability, then integrate essential systems: payload for cargo, guidance for navigation, and propulsion for thrust. After launch, missions continue on the Moon and Mars, where players construct bases under realistic conditions. These scenarios challenge them to solve problems such as oxygen generation, food production, and energy supply in hostile environments. For the assessment, students were required to answer 20 pre-test questions and 20 post-test questions. The results showed that after playing the game, students demonstrated clear academic improvement, with five achieving scores above 80. By linking hands-on building with digital simulation, Bhumandra Voyage fosters creativity, problem-solving, and deeper engagement while making complex space science concepts accessible.

Keywords: game-based learning, interactive simulation, Moon and Mars, 4D Frame, STEAM education.

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The Mars Vehicle Passenger (MVP) is a STEAM-based capstone project designed to simulate human survival and exploration on Mars. The project integrates engineering, technology, and science education by building a prototype vehicle using 4DFrame structure, Arduino microcontroller, and IoT systems. The vehicle is equipped with sensors including soil moisture, temperature, atmospheric pressure. radar & sonar for terrain navigation, Bluetooth communication, and radiation level monitoring (Geiger counter).
The methodology follows the STEM process: (1) Identification of Mars’ extreme environment; (2) Problem Solving through designing solutions with sensor technology; (3) Prototype Making using 4DFrame and Arduino; (4) Testing, where data is collected and transmitted via IoT; and (5) Redesign based on results.
Findings indicate that students demonstrated high levels of engagement, creativity, and problem-solving. Assessment using a rubric showed average effectiveness of 83% (Highly Effective), with strongest improvement in prototype making (90%) and weakest in interpreting real-time IoT data (78%).
This project contributes both to space exploration concepts and to STEM education, preparing students for future challenges in science and technology.

Keywords: Arduino, Iot, Mars Exploration, 4Dframe, STEAM Learning

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본 프로젝트는 화성 거주 환경에서 지구와 유사한 빛 주기를 제공하여 인간과 식물의 생체 리듬을 유지하고 건강을 증진시키는 것을 목표로 한다. 이를 위해 4D Frame 구조물과 센서, LED·UVB 조명, 간단한 코딩을 활용해 자동 조도 조절 시스템을 설계하였다. 설계된 시스템은 멜라토닌 분비를 유도하는 청색광(460–480nm), 비타민 D 합성에 필요한 UVB(290–320nm), 그리고 광합성에 효과적인 청색·적색 파장을 적절히 제어하며, 화성의 낮은 자연광과 변동성을 보완한다. 예측되는 결과로는 인공조명이 지구식 하루 주기를 재현하여 수면·건강 유지와 식물 성장 지원에 기여할 수 있으며, 이는 장기 체류 환경에서 생체 리듬 혼란을 최소화하는 기반이 될 것으로 기대된다.

Keywords: 광합성, 생체리듬, 조도 조절

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Mars exploration is one of the ambitious objectives of space science and engineering field. Indonesia is estimated will having beneficial demographic bonus in 2045, despite this, Indonesia's success in STEAM subjects require special attention. We combine the egg drop challenge concepts with Mars landing simulations to become Mars Landing Pod project. We use Engineering Design Process with STEAM approach, for the pods, we use 4Dframe and other daily objects to build them. Results shown that this project need more update especially in rocket model to drop the pod, so the success rate of the drop will be more consistent. This interviews shown that students are interested in keep revised the pod to solve the given problem

Keywords: Egg drop, learning motivation, mars landing

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이 작품은 인공위성이 지구 주위를 공전하며 궤도를 유지하는 원리를 원심력 실험 장치를 통해 이해하기 위해 제작되었습니다.모터가 회전하면 모터 끝에 연결된 물체가 원심력의 영향으로 바깥쪽으로 멀어지며 높이가 높아집니다.속도가 느릴 때는 물체가 아래로 내려오지만, 속도가 빨라질수록 물체는 점점 위로 올라가며 일정한 높이를 유지하려고 합니다.이 현상은 인공위성이 지구의 중력에 끌리면서도 빠른 속도로 공전해 궤도를 유지하는 원리와 같습니다.즉, 중력과 원심력이 균형을 이루는 순간 인공위성이 안정된 궤도에 머무는 모습을 모형으로 표현했습니다.4D 프레임을 이용해 회전축과 지지대를 안정적으로 만들고, 실제 모터 구동을 통해 속도 변화에 따른 궤도 차이를 관찰할 수 있게 했습니다.이 작품은 “속도에 따라 궤도 높이가 달라진다”는 물리 법칙을 시각적으로 보여주는 과학적 실험 모델입니다.

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