특별프로그램

4D프레임 발명·영재·창의교실

방과후학교 프로그램

4D프레임 교구를 활용하여 교과서 속 수학·과학의 원리를 구체물로 직접 만들어보고 생활 속에서 탐구하면서 쉽고 재미있게 이해할 수 있도록 한 수업 접근 방식입니다. 또한, 수학과 과학 이론을 기술, 공학, 예술 분야까지 확장하여 통합적인 사고를 할 수 있도록 이끌어 주는 창의체험학습프로그램입니다.

본 프로그램은 정부의 교육 정책에 따라 창의력과 문제해결력을 키우는 프로그램으로 활용되며 수리과학의 각 영역(구조, 공간, 변화, 운동에너지 등)을 체험을 통한 응용실습을 진행하고 있습니다. 전문교사와 함께 수업이 진행되며, 영역별 창의적 수리과학 체험 실습과정을 직접 느껴보실 수 있습니다.

또한「수학을 통해 과학을 보고, 과학속에 담긴 수학을 보며, 협동활동과 창의적인 조형 등 교과 과정과 연계된 다양한 체험활동을 통해 협동심과 리더쉽을 함양하며 학문의 융합적 요소를 찾아낼 수 있도록 하여 올바른 인성과 창의성을 길러줄 수 있는 창의적 미래인재 육성프로그램입니다.

4D프레임을 활용한 영재교육프로그램

제목 교육내용
01 입체도형과 버블장력실험 (각기둥, 각뿔, 각뿔대) 3차원 입체도형들의 각각의 특징을 알아보고 직접 만들어 본다. 비눈물을 이용한 버블장력실험을 통해 페르마 점이 만들어지는 과정을 직접 경험하며 공간에 대한 이해를 높인다.
02 입체도형의 전개도 (정육면체, 직육면체, 각뿔, 각기둥 등) 3차원 입체도형을 2차원 평면으로 나타낸 전개도를 직접 설계하고 만들어 보면서, 하나의 입체도형에서 만들어지는 여러 가지 전개도를 찾아본다.
03 입체도형의 응용 창의모형제작 각뿔, 각기둥 등 다양한 입체도형을 활용하여 창의적으로 펴현하고 싶은 생활사물, 공간을 자유롭게 제작해 본다.
04 정다면체와 순환하는 정다면체 5가지 정다면체에 대해 알아보고 직접 만들어본다. 정다면체는 정심이면체, 정육면체, 정사면체, 정팔면체, 정이십면체 순으로 순환한다. 정다면체의 순환에 대해 알아보고 만들어본다.
05 <플로렌구조> 축구공의 (깎은 정이십면체) 여러 가지 모습 정20면체의 꼭짓점을 깎으면 깍은 정이십면체(축구공)가 된다. 축구공의 여러 가지 모습(볼록, 오목)을 통해 다양한 각도로 축구공을 알아보고, 육각형과 오각형으로 이루어진 축구공과 C60(탄소원자 60개가 모인 것) 축구공 모양을 가진 탄소분자 구조를 통해 탄소나노튜브에 대해 알아보고 직접 만들어 본다.
06 준정다면체 정다면체 꼭짓점과 모서리를 자르면 만들어지는 준정다면체 13가지 원리를 이해하고, 직접 만들어 본다.
07 ㆍ지오데식 돔 ㆍ지오데식 구 프레임교구 : 3cm, 5cm, 6cm, 7cm, 10cm 등 다양한 길이를 가진 연결봉과 연결발을 이용해서 도형을 각도를 30〫~180〫까지 자유롭게 표현이 가능하도록 개발. 스티커블록 : E.V.A(Ethylene.Vinyl.Acetate) 소재 소형블록으로 블록의 뒷면에 접착테잎이 있어서 가위나 접착제 없이도 붙이고 쌓아 가면서 2차원 평면작업부터 3차원의 입체까지 쌓아올려 원하는 모양을 만들어 가도록 개발.
08 ㆍ델타다면체 ㆍ카탈란다면체 정삼각형으로만 이루어진 입체도형을 델타다면체라 한다. 델타다면체의 다양한 종류를 이해하고, 직접 만들어 본다. 준정다면체의 각면을 꼭짓점으로, 꼭짓점을 면으로 바꾼 다면체를 카탈란다면체라고 한다. 카탈란다면체의 종류와 원리를 직접 만들면서 알아본다.
09 여러 가지 곡면 만들기 (계란형, 풍선형, 항아리형, 토러스) 구는 한 점에서 같은 거리에 있는 모든 점으로 이루어진 입체도형이며, 그 크기는 다르지만 어느 방향에서 잘라도 항상 원이 나타난다. 곡면 모형의 입쳐모양을 생활 주변에서 찾아보고, 각자 만들고 싶은 입체곡면을 지름값에 따라 잘라가며 직접 제작해본다.
10 토성과 토성고리 만들기 고 모양의 행성인 토성과 토러스 모양응 응용한 토성 고리를 만들어본다.
11 회전체 평면도형이 같은 평면도형 안에 있는 직선을 축으로 하여 회전을 하면 다양한 입체도형이 생긴다. 회전체로 표현할 수 있는 다양한 사례를 직접 경험한다.
12 피타고라스의 정리 a²+b²=c² 이것은 피타고라스의 정리이다. 이것은 입체도형에서 구하라고 할 때, 도형을 어려워하는 아이들이 입체를 이해하고 그 값을 구하는 문제는 쉽지 않다. 아이들이 직접 4D프레임으로 입체도형을 만들고 무엇을 구해야 하는지 이해하고 그것의 값을 구한다면 어떨까?
13 뫼비우스 띠와 클라인병 만들기 안과 밖의 구별이 없는 띠를 뫼비우스 띠라 한다. 뫼비우스 띠를 입체적으로 구현하여 들어오고 나가는 입구가 하나님 4차원의 클라인병을 직접 설계하고 값을 구하여 만들어본다.
14 ㆍ다리기하구조 만들기 ㆍ다리구조모형대회 산업기술의 발전과 더불어 교량(다리)도 많은 변천과 발전이 되어왔다. 튼튼하고 아름다운 다리를 직접 설계하고 만들어 보면서 원리를 이해한다. 누가 가장 튼튼한 다리를 만들었는지 추를 올려 무게를 높여가면서 대회를 해 본다.
15 무동력 자동차대회 바퀴의 용도가 다양화되고, 기술이 발전하면서 자동차는 생활에서 없어서는 안 되는 중요 필수품이 되었다. 역사 속 다양한 바퀴 활용을 통해 미래 자동차의 변화를 상상하며 직접 만들어 본다. 자동차 경주대회도 해본다.
16 헬리콥터 (2중 기어구조) 헬리콥터는 회전하는 날개가 2군데 있다. 몸체에 달린 큰 프로펠러와 꼬리 쪽의 작은 프로펠러다. 왜 그런지 알아보고, 하나가 돌면 한꺼번에 수직과 수평의 2중 기어가 돌아가는 구조를 만들어본다.
17 탄소나노튜브 C60(탄소원자 60개가 모인 것) – 축구공처럼 육각형과 오각형의 모양을 가진 탄소분자로 이루어진 21세기 신소재 탄소나노튜브! 강철보다 10만배나 강하다 하여 꿈의 신소재라 불리는 탄소나노튜브를 직접 만들어본다.
18 DNA 구조만들기 DNA를 이루는 4가지 염기성분에 대해 이해하고 이중나선 구조로 만들어지는 DNA 유전자 모형을 직접 제작해본다.
19 우주과학 조상들의 천문관측 첨성대 대한민국 우주인 시대의 개막을 통해 우리 조상들의 천문관측과 우주관에 대해 알아보고, 첨성대 속에 담긴 여러 가지 의미를 직접 만들면서 알아본다.
20 우주과학 별자리 관찰 별자리 꾸미기 하늘에는 88개의 별자리가 있다. 내 생일 별자리가 있는 황도12궁에 대해 알아보고, 내 생일 별자리와 어울리는 나만의 별자리를 만들어보면서 아직 밝혀지지 않은 수많은 별자리에 대해 도전을 해보는 시간을 가진다.
21 우주과학 우주를 행한 꿈! 우주로켓 만들기 현재 각 나라에서는 여러 가지 목적을 위해 지구 대기권 밖으로 로켓을 발사하고 있고, 21세기 우주시대를 앞두고 주도권을 잡기 위해 유인, 무인우주선을 우주로 보내고 있다. 우주 로켓의 발사원리를 이헤하고, 그 구조 모형을 직접 만들어본다.
22 우주과학 우주인을 구출하라! 달걀착륙선대회 우주인이 우주에서의 임무를 무사히 마치고 지구로 귀향을 한다. 지구의 강한 중력을 뚫고 안전하게 귀향하려면 어떤 형태의 우주선이어야 할까? 가장 안정적인 구조의 도형을 찾아보고, 직접 설계한 달걀 착륙선을 만들어 실험해본다.
23 전통 과학1 통신의 발달 봉수대 우리나라는 IT강국이다. 옛날 우리조상들은 어떻게 소식을 주고 받았는지에 대해 알아보고, 4D스티커를 이용하여 봉수대를 만들어본다. 그것을 통해 지금과 같은 세계적인 IT강국으로써의 대한민국에 대한 긍지와 자부심을 심어준다.
24 전통 과학2 황금비례의 원리 다보탑 1:1.4는 우리나라 황금비이다. 황금비례로 이루어진 전통과학의 백미 다보탑을 만들어본다. 그 외의 탑) 석가탑, 미륵사지 9층 석탑, 정림사지 5층 석탑
25 전통 과학3 공포 만들기 우리나라의 전통 목조 건축 구조에 대해 알아보고, 그 속에 숨어 있는 과학원리를 배운다. 아름답고 화려하면서도 안정적이고, 자연 친화적인 우리 건축의 특징을 공포 교구 모형으로 만들어 보며 이해한다.
26 전통 과학4 투석기의 과학원리 오늘날 대포의 전신이라 할 수 있는 투석기는 무거운 돌을 올려 수백 미터 거리의 적군 기지를 파괴하는 위력적인 무기 중 하나였다. 지렛대의 원리와 탄성력이 어떤 원리로 투석기에 적용되었는지를 이해하고 직접 제작해본다.
27 사이클로이드 직선, 포물선, 사이클로이드 곡선에서 공을 동시에 떨어뜨리면 어느 쪽이 가장 빨리 끝지점에 도달할까? 신비로움과 놀라움을 가진 곡선 사이클로이드에 대해 이해하고 직접 제작해본다.
28 수학에서 과학으로! 롤러코스터 만들기 일정한 높이까지 올라간 물체가 중력에 의해 아래로 떨아지면서 가지고 있던 위치에너지를 운동에너지로 변화시키기 때문에 점점 속력이 빨라지는 롤러코스터를 직접 설계하고 만든다. 각자 만든 롤러코스터를 팀별로 합체해서 더 높고, 긴 롤러코스터를 만들어본다.
29 위치 에너지를 운동에너지로! 물레방아 만들기 오늘날 수력발선소를 만들어 편리하게 전기를 생산하는 대신, 우리 조상들은 물이 흘러가는 힘을 이용하거나 물이 떨어지는 힘을 이용하여 에너지를 만들어내는 물레방아를 생활에 널리 사용하였다. 물레방아를 직접 제작하며 위치에너지가 운동에너지로 변화되는 과정을 이해한다.
30 대체에너지 풍력발전기 21세기 화석연료의 고갈이 다가오면서 대체에너지에 대해 세계의 관심이 집중되고 있다. 바람의 힘으로 에너지를 생산해내는 자연에너지 장치인 풍력발전기에 대해 알아보고, 직접 제작해본다.
31 크랭크, 기어 원리로 움직이는 구조 및 장치 제작 오토마타 놀이동산의 재미있는 놀이기구 중 회전목마(오토마타_는 캠과 크랭크 그리고 기어 등 여러가지 기계적인 요소로 움직인다. 자동차 엔진이나 재봉틀 등을 움직이는데 상요되며 회전운동을 상하왕복운동으로 바꿔주는 캠 및 크랭크의 원리와 톱니들이 서로 맞물려 정확하게 동력이나 회전을 전달해주는 기어의 원리를 알아보고, 이를 이용해 오토마타를 직접 만들어 본다.
32 거슬러 올라가는 더블콘 모든 물질은 중력에 의해 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하지만, 더블콘은 왜 낮은 곳에서 높은 곳을 향하여 돌진할까? 신기한 더블콘의 원리를 관찰하며 과학 원리와 무게 중심에 대해 배운다.
33 테오얀센 다리시스템 (크랭크 원리) 인류의 환경문제에 친환경적 대안을 제시한 키네틱 아티스트 테오얀센은 거대한 해변동물들을 구현해 ’21세기의 레오나르도 다빈치’라고 불린다. 플라스틱 관과 재활용 플라스틱 병을 연결하여 바람의 힘과 공기의 압력을 에너지로 사용한 피스톤 운동으로 근육의 움직임을 잘 표현하였다. 4D프레임으로 해변동물의 다리 시스템을 만들어서, 바퀴보다 모래 위를 더 잘 이용할 수 있고 에너지를 아낄 수 있게 만든 축과 뼈대의 연결 구조를 이해한다.
34 기어의 원리 - 평행축 기오 - 엇갈림축 기어 미끄럼이 없이 동력과 회전을 정확하게 전달할 수 있게 인류가 과학적으로 연구하여 개발한 기어의 종류와 원리를 알아보고 다양한 기어 구조를 직접 제작해 본다.
35 도드래의 원리 녹로·복합도르래 1796년 정약용이 수원화성의 성곽을 쌓을 때 고안한 거중기는 무거운 돌을 손쉽게 운반하기 위해 도르래의 원리를 이용하여 만든 재래식 기계이다. 거중기와 같이 우리 생활속에서 도르래를 이용한 실용적인 장치들을 살펴보며 도르래의 원리를 이해하고, 도르래를 이용한 장치를 직접 만들어본다.
36 회전력을 전달하는 장치 유니버셜 조인트 유니버셜 조인트는 축과 축 사이에 ‘+’모양의 베어링이 들어있어 두 축이 수평이 아닌 편각이 생긴 경우에 유연하게 회전력을 전달하기 위해 사용하는 장치이다. 생활 속 다양한 상황에서 활용되고 있는 유니버셜 조인트의 예를 통해 원리를 이해하고 직접 제작해본다.
37 물체의 무게 (질량 또는 중량) 측량 도구 양팔 저울제작 물체의 무게(질량 또는 중량)를 측정하는 저울의 종류인 양팔저울은 받침점을 기준으로 거리가 멀고 가까움에 따라 무게를 인식하는 정도가 달라진다. 양팔저울의 측정원리를 이해하고 직접 제작해본다.