中华传统科技文化与STEM教育——鱼菜共生系统
STEM知识素养
一、人文知识
鱼菜共生系统起源于稻鱼共生系统。二千多年前，中国南方的很多地区就开始在水稻田中养鱼，人们把生长在水稻田中的鲫鱼、鲤鱼、草鱼称之为稻花鱼。稻花鱼以稻田中的虫子、掉落的稻花为食，营养价值高，味道鲜美。传说汉武帝祭祀武夷君的时候，就把稻花鱼作为祭祀的供品。清光绪《青田县志》曾记载“青田田鱼”：“田鱼，有红、黑、驳数色，土人在稻田及圩池中养之”。稻花鱼的粪便又可以作为水稻的肥料，田鱼与水稻的共生关系构成了特有的稻鱼共生系统。稻田养鱼可以合理利用水田土地资源、水面资源、生物资源和非生物资源，生态、社会、经济效益明显。
鱼菜共生系统，就是人们从大自然生物间和谐平衡地进行物质能量循环的现象中得到启示，从而形成的一种仿生栽培养殖技术。它是基于自然界物种间的共生互促机理，再采用人工模拟与高度集约化技术后所形成的一种工厂化种植养殖新模式。
二、科学知识
在传统的水产养殖中，随着鱼的排泄物积累，水体的氨氮增加，毒性逐步增大。而在鱼菜共生系统中，水产养殖的水被输送到水培栽培系统，由细菌等分解者把鱼类的粪便中的有机物分解为无机盐，成为营养物质被植物吸收利用。比如，某些分解者将水中的氨氮分解成亚硝酸盐，然后被硝化细菌分解成硝酸盐（硝化作用两个阶段），硝酸盐可以直接被植物作为营养吸收利用。长大的植物又可以作为鱼类的食物。鱼菜共生让动物、植物、微生物三者之间达到一种和谐的生态平衡关系，是可持续循环型零排放的低碳生产模式，更是有效解决农业生态危机的最有效方法。硝化作用两个阶段的化学公式：
鱼菜共生循环原理图如下：
STEM活动实践
一、微型小瓶鱼菜共生STEM 活动
设计图纸：
选择材料：
发泡炼石、小水草盆、玻璃瓶（玻璃瓶瓶口大小与小水草盆搭配）（如下图）
实践步骤：
1. 取少量发泡炼石放入小水草盆中铺底。
2. 将培育好的菜苗放入小水草盆中，再以发泡炼石填补海绵周边的缝隙。玻璃瓶装入适量的水，并放入小鱼，确认植物根系入水面。
此微型鱼菜共生系统，以教育推广鱼菜共生为目的。但要注意：光照及大气， 平时要不时将水草盆上下挪动，使水面出现气泡，并且不可长时间暴晒太阳，以免水温过热。
实验图如下：
创意改良
1. 如果长时间不在家，如何让以上微型鱼菜共生系统中鱼不死亡？
2. 鱼菜共生系统可以不喂鱼吗？
3. 鱼菜共生一定要养鱼或种菜吗？
二、创意挑战
1.鱼菜共生常见的害虫有哪些？该如何避免？
2.请你到鱼菜共生农场实地科学考察，调查在鱼菜共生中常见的植物栽培方式（潮汐介质床式、浮筏式、垂直滴流式、养液薄膜式管耕式等），然后团队合作设计一个实用的鱼菜共生系统。
3.鱼菜共生中氮循环细菌主要指硝化细菌和反硝化细菌，请在生物专家的指导下，通过显微镜研究氮循环细菌中有哪些细菌？
二、中型鱼菜共生系统STEM 活动
1. 学生学习鱼菜共生系统并设计鱼菜共生系统
2.优秀设计图
3.学生设计图转化为实物
4.学生在系统上种植和养鱼
（作者/贺俊 湖南师大附中）
（一审：余画 二审：文杰 三审：禹振华）
