發明與創新設計
基礎發明是造出前所未有的新事物，創新是把已有事物改良出新的價值。好發明由觀察生活難題開始，經過發現問題、構思方案、製作原型、測試改良的設計循環；蔡倫造紙和愛迪生電燈的故事告訴我們，發明由好奇心和堅持開始。
- 發明創造前所未有的新事物；創新改良已有事物，兩者都是改變生活的力量。
- 設計循環：發現問題、腦震盪、畫草圖、做原型、測試、迭代改良。
- 原型用低成本材料盡早驗證構思；失敗是改良的線索。
文體小知識：發明與設計指南以故事和步驟介紹發明家怎樣由問題出發，經過設計循環造出新產品。
§課文原文 Passage
1發明與創新有分別：發明是創造前所未有的新事物或新方法，例如造紙術；創新則是把已有的東西改良，產生新的價值，例如由膠卷相機到數碼相機。歷史上的大發明，往往來自對生活的不滿和好奇：嫌結繩記事不便，便有文字和紙張；晚上黑暗不便，便有電燈。發明家與一般人的分別，在於他們動手把構思變成現實。
2設計循環是發明的可靠路徑：第一步，發現問題——例如雨傘收起時滴水弄濕褲腳；第二步，腦震盪構思多個方案，例如摺疊式集水傘套、倒收雨傘、快乾傘布，暫時不評判好壞；第三步，選定一個方案並畫出草圖；第四步，用紙板、膠樽等低成本材料製作原型——原型不求完美，用來驗證構思便可；第五步，實際測試並收集用家意見；第六步，根據意見改良，再測試，如此循環。愛迪生試驗了逾千種燈絲材料，最後以碳化竹絲令電燈亮上一千多小時，他說天才是百分之一的靈感加百分之九十九的汗水——失敗是改良的線索。
3中國的發明對世界影響深遠：東漢蔡倫改進造紙術，用樹皮、麻頭和舊魚網造出廉價耐用的紙，令書寫材料大眾化，知識得以廣泛傳播；北宋畢昇發明活字印刷，字模可以重排重用。近代的發明同樣改變生活：貝爾的電話令聲音跨越距離，萊特兄弟的飛機實現人類飛行之夢。香港學生的發明也屢獲獎項，常見題材包括長者防跌警報、智能分類回收箱和防潑水傘套——好發明不必高科技，貴在解決真問題。
4評估一件設計好不好，可以問五條問題：它解決的是真問題嗎（實用）？長者和小朋友都會用嗎（易用）？使用時安全嗎（安全）？成本和大批生產合理嗎（經濟）？材料可維修可回收嗎（環保）？用家的意見比設計師的喜好更重要。發明成功後，可以向政府申請專利——專利文件詳細描述發明原理，在有效期內防止他人抄襲，保障發明人的心血。
1重點摘要 Summary
發明是造出前所未有的新事物，創新是把已有事物改良出新的價值。好發明由觀察生活難題開始，經過發現問題、構思方案、製作原型、測試改良的設計循環；蔡倫造紙和愛迪生電燈的故事告訴我們，發明由好奇心和堅持開始。
2生字卡 Vocabulary
創造前所未有的新事物或新方法，例如造紙術。
把已有的事物改良，產生新的價值，例如數碼相機。
發現問題、構思方案、製作原型、測試改良的反覆過程。
用來驗證構思的初步模型，可用紙板等低成本材料製作。
暫不評判、盡量提出大量構思的思考方法。
根據測試和意見反覆修改、逐步完善的過程。
保護發明的法律權利，有效期內防止他人抄襲，一般為二十年。
實際使用產品的人，他們的意見是改良設計的關鍵。
按照人的身體特點設計產品，令使用更舒適安全。
3逐步講解 Steps
- 第一步：分辨發明與創新舉個例子：蔡倫改進造紙術，造出前所未有的書寫材料，這是發明；把膠卷相機改良為數碼相機，則是在舊事物的基礎上做出新設計，屬於創新。發明創造全新的東西，創新讓已有的東西更好用。兩者同樣重要：發明開闢新路，創新令路愈走愈寬，生活因此不斷進步。想一想身邊的例子：即棄膠杯改用可降解物料屬創新，而世界上第一支膠杯誕生則屬發明；判斷時問一句「以前有沒有同類產品」便清楚了。
- 第二步：由問題出發舉個例子：下雨天收起雨傘時，傘布的水滴弄濕褲腳——把這個生活難題清楚寫下來：「雨傘收起時會滴水」，這便是設計循環的起點。好的發明都始於細心觀察：留意自己和身邊人遇到的不便，越具體越好。問題定得準確，後面的構思和設計才不會走錯方向。觀察難題時可以用五感：看見水滴、聽到噪音、摸到燙手的杯身，都是問題的來源；隨身帶一本小筆記簿，遇到不便立即記下，素材便不斷累積。
- 第三步：腦震盪構思方案舉個例子：針對雨傘滴水，同學想出集水傘套、倒收雨傘、快乾傘布等不同方案。腦震盪的規則是先數量後質量：把所有構思統統寫下，暫時不批評好壞，天馬行空也可以，選擇才會多。評選時再按可行性、成本和效果逐項比較，選出最有潛力的一兩個方案。腦震盪時每個構思都要寫在大家都看得見的地方，例如大白板或便利貼牆；把相似的構思合併，把有趣的構思加上記號，選擇時便一目了然。
- 第四步：製作低成本原型舉個例子：選定「倒收雨傘」方案後，用硬卡紙、膠樽和飲管做出簡單模型，測試傘面反摺的動作是否順暢。原型不求精美完美，只求能驗證構思是否可行，材料也盡量便宜易得。有了實物，便能親手試出紙上談兵發現不了的問題，修改也比成品容易得多。選材時可先在家中尋找合適的廢料：紙盒、竹籤和橡筋圈都是常見材料；製作過程要用上膠水和剪刀，記得鋪好墊紙並小心使用，完成後清理工作範圍。
- 第五步：測試並收集意見舉個例子：請五位同學試用原型，發現倒收傘開合困難、傘套位置不對——用家的意見往往比設計師的直覺更可靠。測試時要記錄每個問題和用家的感受，不要急於辯解。收集意見後，把問題按重要程度排列，決定哪些必須先解決。虛心聆聽，是設計師重要的品格。設計簡單的意見表格很有用：列出品質、開合和美觀三個項目，請同學按一至五分評分並寫下一句建議；數據和文字並用，改良方向便更明確。
- 第六步：迭代改良舉個例子：把傘骨改為彈簧助力，令倒收雨傘開合輕鬆，再請同學測試，如此循環直至滿意。改良的過程叫迭代，每一輪都比上一輪更好。愛迪生試驗了逾千種燈絲材料才造出耐用的電燈泡，他說每次失敗都告訴他一種行不通的方法。失敗不是終點，而是改良的線索。每一輪迭代都應該記錄：寫下改了甚麼、測試結果如何、下一輪打算改哪裏；這份記錄就是設計日誌，參加發明比賽時往往需要一併提交。
- 第七步：評估並保護成果舉個例子：以「實用、易用、安全、經濟、環保」五個問題給設計逐項評分，檢查是否達標。設計成功後，可申請專利，防止他人抄襲自己的構思；發明家也可以參加比賽和展覽，讓更多人受惠。保護成果既是尊重自己的努力，也鼓勵社會繼續投入創新。專利有保護期限，一般約二十年，期滿後構思便供人自由使用，讓更多人得益；申請前不應公開展示細節，因為已公開的發明可能喪失申請資格。
4圖解 Diagrams
5例題示範 Example
例題：小瀚發現爺爺常常找不到老花眼鏡。請運用設計循環，幫他設計一件小發明：寫出發現的問題、兩個構思方案、選定的方案和測試改良計劃。
- 發現問題：爺爺視力不佳又常忘記眼鏡放在哪裏，每次尋找費時，摸索時更有跌倒風險。
- 構思方案一：眼鏡掛繩——簡單便宜，但爺爺嫌掛在頸上麻煩；方案二：眼鏡定位器——在眼鏡腿裝上小型響鈴，由大按鈕遙控觸發響聲。
- 選定方案二並畫草圖：遙控器連接響鈴模組，按鈕大而清晰，適合長者手指。
- 製作原型：以現成電子門鈴零件改裝，把響鈴縮小固定在眼鏡腿。
- 測試與改良：請爺爺試用一星期；發現鈴聲不夠響，改用較大喇叭並加長電池壽命；再測試直至滿意。
- 答案：小瀚由爺爺找眼鏡的難題出發，比較掛繩與定位器兩案並選後者；以門鈴零件造原型，經一星期試用後加大音量和電池壽命，完成貼心的長者小發明。
6常見錯誤 Mistakes
75 題快測 Quick check
Q1發明與創新有什麼分別？
Q2寫出設計循環的主要步驟。
Q3什麼是原型？
Q4舉出好設計的三個條件。
Q5專利有什麼作用？
8重點回顧 Recap
- 發明創造前所未有的新事物；創新改良已有事物，兩者都是改變生活的力量。
- 設計循環：發現問題、腦震盪、畫草圖、做原型、測試、迭代改良。
- 原型用低成本材料盡早驗證構思；失敗是改良的線索。
- 好設計五問：實用、易用、安全、經濟、環保；用家意見最重要。
- 專利保護發明人的心血；蔡倫造紙、畢昇活字是改變世界的中國發明。