小小工程师：保温容器
进阶设计过程四步走：规划、建立模型和测试、改良、表达和反思；用隔热物料造保温容器，十五分钟内降温不多于五摄氏度。
- 设计过程四步：规划、建立模型和测试、改良、表达和反思。
- 空气是不良导热体，藏空气层的物料最隔热。
- 测试要公平：水温、水量、时间都相同。
文体小知识：记叙文记下工程挑战的全程：界定问题、制作原型、测试改良，做一个小小工程师。
§课文原文 Passage
1工程师解决问题有一套方法，叫设计过程。第一步界定问题和规划：想清楚要解决什么问题、有什么要求和限制；第二步建立模型和测试：动手做出原型，用数据检验是否达标；第三步改良设计：找出弱点再修改；第四步表达和反思：向别人讲解作品，总结得失。这四步常常循环往复，所以又叫设计循环。
2今次的工程挑战来了：运用隔热物料，做一个保温容器，目标是热水放进容器后十五分钟，水温下降不多于五摄氏度。工具可以用剪刀和胶水，物料由你挑选。冬天想喝一口热水，热饮放了很久仍然温暖，正是保温容器大显身手的时候。
3要保温，先要明白热怎样散失。热总是从高温传向低温。还记得金属导热很快吗？相反，空气是不良导热体，是很好的隔热材料。发泡胶、棉布、皱纸和气泡纸都藏著大量细小的空气层，能减慢热力散失；再加上紧密的盖子，热空气就不容易溜走。
4测试要公平：两个容器用一样温度、一样分量的热水，每五分钟量度一次水温，记录在表格里。根据数据找弱点：如果温度跌得快，检查是不是盖子不够密、物料太薄。工程师不看感觉看数据，改良才有方向。
5一件好作品，往往要经过多次测试和改良。完成后，别忘了向同学表达：讲出设计意念、所用物料和数据结果，并反思哪里可以做得更好。工程是团队合作和不断改进的学问，快动手试试吧！
1重点摘要 Summary
设计过程四步走：规划、建立模型和测试、改良、表达和反思；用隔热物料造保温容器，十五分钟内降温不多于五摄氏度。
2生字卡 Vocabulary
工程师解决问题的步骤：规划、测试、改良、反思。
设计过程不断循环改进，作品一次次变得更好。
第一个用来测试的作品模型。
减慢热力传送的物料，例如发泡胶和气泡纸。
容易传热的物料，金属是常见例子。
物料中藏著的细小空气；空气不易传热，能隔热。
容器的顶盖，防止热空气散走。
测试量度所得的数字，例如每五分钟的水温。
判断作品是否成功的要求，例如十五分钟内降温不多于五度。
根据测试结果修改设计，令作品更好。
3逐步讲解 Steps
- 第一步：界定问题和规划工程设计的第一步，是讲清楚要解决的问题和要求。今次的问题：怎样令热水在十五分钟内降温不多于五摄氏度？先列明标准和限制：容器要有盖、能放下一杯水、只可用指定工具（剪刀、胶水）和物料（发泡胶、气泡纸、皱纸、棉布等）。再画草图，标示每层用什么物料、怎样固定。计划越清楚，之后制作就越顺利，这正是工程师动手前必做的规划。
- 第二步：认识隔热的科学原理热水变冻，是因为热从高温的水传向低温的空气。要保温，就要想办法减慢热力散失。金属是良好的导热体，传热快，不适合做隔热层；相反，空气是不良导热体，隔热效果好。发泡胶、气泡纸、皱纸和棉布之所以隔热，正因为它们藏著大量细小的空气层，热力很难穿过。所以设计时要让物料保持蓬松，别压得太实，盖子更要紧密，减少热空气从顶部溜走。
- 第三步：建立模型按草图动手制作原型。先用一个纸盒或胶瓶做内胆，外面逐层包裹隔热物料：底层垫发泡胶，侧面包气泡纸和皱纸，再用棉布包裹外层，最后做一个有多层物料的盖子。用剪刀裁剪时要小心，用胶水固定接口，令各层紧贴而不松散。制作时想一想：哪里是热力最容易走失的位置？通常是盖口和底部，这两处要特别加厚，这正是工程师思考的重点。
- 第四步：测试并记录数据测试必须公平才有意义：每个容器倒入温度相同、分量相同的热水（例如八十摄氏度、二百毫升），盖好盖子。每五分钟打开盖子用温度计快速量度一次水温，记录在表格，十五分钟共量四次。量度时动作要快，减少热力走失影响结果。完成后计算降幅：开始水温减十五分钟后水温，就是这个容器的总降温，对照标准看看是否达标。
- 第五步：改良设计对照数据找出弱点：如果头五分钟跌温最快，多半是盖子不够密封，可以加一层气泡纸盖垫；如果整体降温多于五度，可以加厚隔热层、改用藏空气更多的物料，或在容器外面加铝箔反射热力。改完再测试一次，比较新数据，看看是否进步。工程就是这样循环：测试、找弱点、改良、再测试，直至达标。能从数据中找到改良方向，才是真正的工程思维。
- 第六步：表达和反思完成作品后，要向同学和老师表达你的设计。介绍时讲四样东西：问题和标准是什么、设计意念和所用物料、测试数据和结果、改良的过程。可以用照片和数据表辅助，让人一目了然。最后反思：哪一步最困难？如果再做一次，你会改用什么物料？听听别组的意见，因为好的工程师都善于从回馈中学习。表达和反思令经验变成能力，下次设计就更快更好。
5例题示范 Example
两组同学各造了一个保温杯，用同样八十摄氏度的热水测试十五分钟。A组的杯子十五分钟后水温七十七摄氏度，B组的是七十二摄氏度。哪一组达标？为什么？B组应该怎样改良？
- 标准是十五分钟内降温不多于五摄氏度；A组由八十度跌至七十七度，只跌三度，达标。
- B组由八十度跌至七十二度，跌了八度，超出五度上限，未达标。
- B组检查弱点：很可能盖子不够密，热空气从杯口散走；隔热层也可能太薄。
- 改良方法：加厚侧面包裹、加多层气泡纸盖垫令杯口密封，然后再测试比较数据。
- 答案：A组十五分钟只降温三摄氏度，符合不多于五度的标准，达标；B组降温八摄氏度，未达标。B组应加厚隔热层、加密封盖垫减少热力从杯口散失，再测试验证改良效果。
6常见错误 Mistakes
75 题快测 Quick check
Q1设计过程的第一步是什么？
Q2今次保温容器的降温标准是多少？
Q3为什么发泡胶可以隔热？
Q4测试时应隔多少分钟记录一次水温？
Q5测试未达标后应该怎样做？
8重点回顾 Recap
- 设计过程四步：规划、建立模型和测试、改良、表达和反思。
- 空气是不良导热体，藏空气层的物料最隔热。
- 测试要公平：水温、水量、时间都相同。
- 按数据找弱点，改良后再测试，直至达标。
- 表达作品和反思得失，令下一次设计更好。