发明与创新设计
基础发明是造出前所未有的新事物，创新是把已有事物改良出新的价值。好发明由观察生活难题开始，经过发现问题、构思方案、制作原型、测试改良的设计循环；蔡伦造纸和爱迪生电灯的故事告诉我们，发明由好奇心和坚持开始。
- 发明创造前所未有的新事物；创新改良已有事物，两者都是改变生活的力量。
- 设计循环：发现问题、脑震荡、画草图、做原型、测试、迭代改良。
- 原型用低成本材料尽早验证构思；失败是改良的线索。
文体小知识：发明与设计指南以故事和步骤介绍发明家怎样由问题出发，经过设计循环造出新产品。
§课文原文 Passage
1发明与创新有分别：发明是创造前所未有的新事物或新方法，例如造纸术；创新则是把已有的东西改良，产生新的价值，例如由胶卷相机到数码相机。历史上的大发明，往往来自对生活的不满和好奇：嫌结绳记事不便，便有文字和纸张；晚上黑暗不便，便有电灯。发明家与一般人的分别，在于他们动手把构思变成现实。
2设计循环是发明的可靠路径：第一步，发现问题——例如雨伞收起时滴水弄湿裤脚；第二步，脑震荡构思多个方案，例如折叠式集水伞套、倒收雨伞、快干伞布，暂时不评判好坏；第三步，选定一个方案并画出草图；第四步，用纸板、胶樽等低成本材料制作原型——原型不求完美，用来验证构思便可；第五步，实际测试并收集用家意见；第六步，根据意见改良，再测试，如此循环。爱迪生试验了逾千种灯丝材料，最后以碳化竹丝令电灯亮上一千多小时，他说天才是百分之一的灵感加百分之九十九的汗水——失败是改良的线索。
3中国的发明对世界影响深远：东汉蔡伦改进造纸术，用树皮、麻头和旧鱼网造出廉价耐用的纸，令书写材料大众化，知识得以广泛传播；北宋毕升发明活字印刷，字模可以重排重用。近代的发明同样改变生活：贝尔的电话令声音跨越距离，莱特兄弟的飞机实现人类飞行之梦。香港学生的发明也屡获奖项，常见题材包括长者防跌警报、智能分类回收箱和防泼水伞套——好发明不必高科技，贵在解决真问题。
4评估一件设计好不好，可以问五条问题：它解决的是真问题吗（实用）？长者和小朋友都会用吗（易用）？使用时安全吗（安全）？成本和大批生产合理吗（经济）？材料可维修可回收吗（环保）？用家的意见比设计师的喜好更重要。发明成功后，可以向政府申请专利——专利文件详细描述发明原理，在有效期内防止他人抄袭，保障发明人的心血。
1重点摘要 Summary
发明是造出前所未有的新事物，创新是把已有事物改良出新的价值。好发明由观察生活难题开始，经过发现问题、构思方案、制作原型、测试改良的设计循环；蔡伦造纸和爱迪生电灯的故事告诉我们，发明由好奇心和坚持开始。
2生字卡 Vocabulary
创造前所未有的新事物或新方法，例如造纸术。
把已有的事物改良，产生新的价值，例如数码相机。
发现问题、构思方案、制作原型、测试改良的反复过程。
用来验证构思的初步模型，可用纸板等低成本材料制作。
暂不评判、尽量提出大量构思的思考方法。
根据测试和意见反复修改、逐步完善的过程。
保护发明的法律权利，有效期内防止他人抄袭，一般为二十年。
实际使用产品的人，他们的意见是改良设计的关键。
按照人的身体特点设计产品，令使用更舒适安全。
3逐步讲解 Steps
- 第一步：分辨发明与创新举个例子：蔡伦改进造纸术，造出前所未有的书写材料，这是发明；把胶卷相机改良为数码相机，则是在旧事物的基础上做出新设计，属于创新。发明创造全新的东西，创新让已有的东西更好用。两者同样重要：发明开辟新路，创新令路愈走愈宽，生活因此不断进步。想一想身边的例子：即弃胶杯改用可降解物料属创新，而世界上第一支胶杯诞生则属发明；判断时问一句「以前有没有同类产品」便清楚了。
- 第二步：由问题出发举个例子：下雨天收起雨伞时，伞布的水滴弄湿裤脚——把这个生活难题清楚写下来：「雨伞收起时会滴水」，这便是设计循环的起点。好的发明都始于细心观察：留意自己和身边人遇到的不便，越具体越好。问题定得准确，后面的构思和设计才不会走错方向。观察难题时可以用五感：看见水滴、听到噪音、摸到烫手的杯身，都是问题的来源；随身带一本小笔记簿，遇到不便立即记下，素材便不断累积。
- 第三步：脑震荡构思方案举个例子：针对雨伞滴水，同学想出集水伞套、倒收雨伞、快干伞布等不同方案。脑震荡的规则是先数量后质量：把所有构思统统写下，暂时不批评好坏，天马行空也可以，选择才会多。评选时再按可行性、成本和效果逐项比较，选出最有潜力的一两个方案。脑震荡时每个构思都要写在大家都看得见的地方，例如大白板或便利贴墙；把相似的构思合并，把有趣的构思加上记号，选择时便一目了然。
- 第四步：制作低成本原型举个例子：选定「倒收雨伞」方案后，用硬卡纸、胶樽和饮管做出简单模型，测试伞面反折的动作是否顺畅。原型不求精美完美，只求能验证构思是否可行，材料也尽量便宜易得。有了实物，便能亲手试出纸上谈兵发现不了的问题，修改也比成品容易得多。选材时可先在家中寻找合适的废料：纸盒、竹签和橡筋圈都是常见材料；制作过程要用上胶水和剪刀，记得铺好垫纸并小心使用，完成后清理工作范围。
- 第五步：测试并收集意见举个例子：请五位同学试用原型，发现倒收伞开合困难、伞套位置不对——用家的意见往往比设计师的直觉更可靠。测试时要记录每个问题和用家的感受，不要急于辩解。收集意见后，把问题按重要程度排列，决定哪些必须先解决。虚心聆听，是设计师重要的品格。设计简单的意见表格很有用：列出品质、开合和美观三个项目，请同学按一至五分评分并写下一句建议；数据和文字并用，改良方向便更明确。
- 第六步：迭代改良举个例子：把伞骨改为弹簧助力，令倒收雨伞开合轻松，再请同学测试，如此循环直至满意。改良的过程叫迭代，每一轮都比上一轮更好。爱迪生试验了逾千种灯丝材料才造出耐用的电灯泡，他说每次失败都告诉他一种行不通的方法。失败不是终点，而是改良的线索。每一轮迭代都应该记录：写下改了甚么、测试结果如何、下一轮打算改哪里；这份记录就是设计日志，参加发明比赛时往往需要一并提交。
- 第七步：评估并保护成果举个例子：以「实用、易用、安全、经济、环保」五个问题给设计逐项评分，检查是否达标。设计成功后，可申请专利，防止他人抄袭自己的构思；发明家也可以参加比赛和展览，让更多人受惠。保护成果既是尊重自己的努力，也鼓励社会继续投入创新。专利有保护期限，一般约二十年，期满后构思便供人自由使用，让更多人得益；申请前不应公开展示细节，因为已公开的发明可能丧失申请资格。
4图解 Diagrams
5例题示范 Example
例题：小瀚发现爷爷常常找不到老花眼镜。请运用设计循环，帮他设计一件小发明：写出发现的问题、两个构思方案、选定的方案和测试改良计划。
- 发现问题：爷爷视力不佳又常忘记眼镜放在哪里，每次寻找费时，摸索时更有跌倒风险。
- 构思方案一：眼镜挂绳——简单便宜，但爷爷嫌挂在颈上麻烦；方案二：眼镜定位器——在眼镜腿装上小型响铃，由大按钮遥控触发响声。
- 选定方案二并画草图：遥控器连接响铃模组，按钮大而清晰，适合长者手指。
- 制作原型：以现成电子门铃零件改装，把响铃缩小固定在眼镜腿。
- 测试与改良：请爷爷试用一星期；发现铃声不够响，改用较大喇叭并加长电池寿命；再测试直至满意。
- 答案：小瀚由爷爷找眼镜的难题出发，比较挂绳与定位器两案并选后者；以门铃零件造原型，经一星期试用后加大音量和电池寿命，完成贴心的长者小发明。
6常见错误 Mistakes
75 题快测 Quick check
Q1发明与创新有什么分别？
Q2写出设计循环的主要步骤。
Q3什么是原型？
Q4举出好设计的三个条件。
Q5专利有什么作用？
8重点回顾 Recap
- 发明创造前所未有的新事物；创新改良已有事物，两者都是改变生活的力量。
- 设计循环：发现问题、脑震荡、画草图、做原型、测试、迭代改良。
- 原型用低成本材料尽早验证构思；失败是改良的线索。
- 好设计五问：实用、易用、安全、经济、环保；用家意见最重要。
- 专利保护发明人的心血；蔡伦造纸、毕升活字是改变世界的中国发明。