1. 引言
1.1. 研究背景
至2020年，我国实现全面脱贫与小康社会建设。旅游业因交通、经济等蓬勃发展而壮大，旅游与认知研学结合的模式受到欢迎，为教育提供了新思路。研学旅行具有综合、实践、趣味等特点，学生通过实践探索提高综合素质，寓教于乐。合理利用旅游资源开展研学旅行活动至关重要，它旨在获取文化知识或经验感知，提高内涵素养及实践能力。研学旅行能调动学生感知能力，加深学科了解，提高综合能力。根据研学旅行目标，对不同年龄段的学生需提供不同类型的教育[1]。地理学科尤为受益，其实践需实地考察和调查，多通过研学旅行实现。研学旅行作为典型的校外地理实践活动，具有独特的实践育人功能，对培养学生的区域意识、空间思维和实践能力具有非常重要的作用[2]。文旅融合视角下的风景园林规划建设为研学旅行提供了良好条件，各地资源可用于研学旅行，开拓眼界，推进文化软实力建设。
1.2. 研究目的
矿产和石材资源在人类生活中扮演重要角色，工业革命后开采规模扩大，导致矿坑和采石场废弃地产生，占用土地，破坏生态，影响区域安全与发展。发达国家较早意识到问题并投入研究，我国也面临同样挑战。随着城市化进程加速，废弃矿坑和采石场被纳入城市发展研究范畴。城郊区域生态格局高动态、低稳定、发展不均衡，复合生态系统易被破坏。我国已广泛兴建市民公共空间，如唐山南湖公园、黄石国家矿山地质公园等。本研究旨在从风景园林的视角出发，结合城市发展背景，对矿坑和采石场废弃地进行深入剖析和理解，探索其改造和利用的可行性方案。通过合理的设计和实施，提升其生态、社会和经济价值，为城市的可持续发展做出贡献。
1.3. 研究意义
本研究具有深远的意义。首先，从生态角度来看，矿坑和采石场废弃地的治理和再利用有助于恢复生态环境，提高区域生态质量，为城市绿色发展提供有力支撑。其次，从社会角度来看，将这些废弃地转变为市民公共空间，可以满足人们的休闲、娱乐、文化和研学需求，提升城市生活品质。此外，本研究还具有重要的学科融合意义。通过风景园林、城市规划、生态学等多学科的交叉融合，可以深入探讨矿坑和采石场废弃地的内在涵义，为景观改造提供新的思路和方法。这不仅有助于推动相关学科的发展，还可以为其他类似废弃地的治理和再利用提供有益的借鉴和参考。
2. 研究内容及方法
2.1. 研究内容
本文的主要研究项目为广州市石牙顶废弃采石场改造项目。项目基地为石牙顶天坑，石牙顶天坑位于广州市黄埔区东部城郊，位于我国珠江流域，受到珠江三角洲城市群影响辐射，属于南亚热带湿润地区。石牙顶天坑的矿产资源主要是耐酸石材用花岗岩。石牙顶天坑面积较大，场地被中部穿过的一道土丘分割为一大一小两部分，坑底有大面积积水，水色湛蓝，如同镶嵌在绿色大地上的蓝色宝石。石牙顶天坑具有独特的地形地貌，由于石料开采的缘故，场地当中有大量的裸露岩壁，这对于地质类研学旅行的开展具有良好的先决条件。除此之外，石牙顶天坑虽然历经了几年自然演替的过程，但生态环境仍然较为恶劣，对此地块进行改造设计的过程中将生态治理过程生动展现给游人，也可以开展生态类研学旅行。
2.2. 研究方法
2.2.1. 文献调查法
本次研究的文献资源主要来自三个途径，其一，通过中国知网数据库以及万方数据库等网络数据库来收集大量关于研学旅行和棕地修复的理论研究资料，并对其内容进行分析整理。其二，通过广州市政府发布的规划政策文件了解上位政策，如《广州市城市总体规划(2017~2035年)草案》《广州市国土空间总体规划(2018~2035年)草案》《广州市矿产资源总体规划(2016~2020年) (历史规划公开)》等。其三，通过广大的网络数据，搜索关于石牙顶天坑及研学旅行方面的信息，并将大量的网络信息进行分类整理，以最大限度的了解地块信息以及研学旅行发展现状。
2.2.2. 案例分析法
对国内外优秀的矿坑改造项目和研学旅行规划项目进行研究，分析其设计思路及规划策略，总结这些项目设计的当中的重点问题，为广州市石牙顶废弃采石场改造项目提供参考和指导。
2.3. 研究的创新点
研究地块由于曾经进行石料开采的缘故，形成了一层层高陡台地的独特地貌特征，经过数年的自然演替，台层表面有浅层覆土，植物生长较为稀疏，台层立面多为裸露的岩壁。岩壁裸露，展现出地域特有的地质特色；水质污染、植被稀疏，需要完整的生态治理体系对研究地块进行治理修复，这些先决条件都为开展研学旅行活动、进行实践性教育提供了良好的先决条件。基于地质特色和生态治理体系在研究地块的景观规划设计当中建立自然课堂，创建科教研学基地，设立完整的科教研学体系是本文关注的重点问题。
3. 研学旅行的发展与实践
3.1. 研学旅行的概念及特征
3.1.1. 研学旅行概念
研学旅行通常是以班级或整个年级为单位，学生在研学导师或者教师的带领下，以集体旅行或者集体食宿的形式参与的校外体验实践活动。此类活动的目的是带领学生走出课堂，开阔视野，在实践中印证书本知识，增强团队合作意识以及生活自理能力[3]。
3.1.2. 研学旅行特征
研学旅行作为一种新型的学习与教育形态具有鲜明的地域性和实践性。它的显著特征是教育场所和学习方式的改变[4]。区别于家庭旅游和个人旅行，研学旅行的基本特点，是以学校为组织方。
1) 研学旅行活动作为集体活动的一种，一般会以班级、年级或学校为单位进行，或者由各类研学机构组织报名，一般呈现为夏令营或冬令营。在研学旅行活动中，一般会注重培养学生的综合能力。除了学校是研学旅行活动的组织者外，旅行社和公司还可以作为承办方，为考察之旅提供必要的保障和支持，并配合学校开展调研之旅。
2) 研学旅行活动的目的是拓展学生的知识，培养学生的综合技能，通过旅行的方式学习各种知识，它是课外实践活动的一种形式。
3) 研学旅行活动有较强的研究和学习比重。研学旅行活动的内容决定了学生应该在这个过程中亲身体验，避免四处走动和观看花式旅游。它是在保证学生安全的前提下，为学生安排各种活动，引导学生在活动中动脑，提高学生的参与感和体验感。
3.2. 研学旅行发展背景
2013年，国务院办公厅第一次提出了要推行中小学生研学旅行的构想，继而逐步开设了研学旅行试点区域，取得了一定成效。2016年，教育部等11部门发布《关于推进中小学生研学旅行的意见》，正式把研学旅行纳入中小学教学计划，全国各地掀起组织研学旅行活动的热潮[5]。2017年后，如中国研学旅行联盟之类的研学旅行行业机构相继成立；当前，安徽省、四川省等地区已经发布了研学旅行主题线路以及科研考察示范基地；山东省开展了研学旅行创新线路设计大赛，从这些情况中可以发现，研学旅行正处于发展上升阶段，在未来将有很好的发展。
3.3. 研学旅行的可行性分析
3.3.1. 老师和家长的大力支持
随着教育体制的改革，家长的教育观念不断更新，少年儿童素质的全面发展得到了保障。除了学习之旅，有条件的家庭还允许孩子参加夏令营和其他校外活动。如今，大多数学校都成立了家庭委员会，学校组织的研学旅行得到了大多数家长的支持。
3.3.2. 不同的地理资源提供便利
研学旅行活动的实施应依赖于各地区丰富的研究资源，这是研学旅行发展的先决条件。同时，它也是进行实际研究和检验研究影响的有效工具。广泛的地理研究资源直接影响到研学旅行活动的质量和影响。因此，深入探索和选择区域研究资源将有助于提高研学旅行的质量。例如，一个地区的地形、山脉、河流和其他要素可以作为自然地理资源，用于开发地理研学旅行活动。文化、种族、习俗和其他因素可作为地理探索和旅行的人文以及地理资源。研究区域内的气象站、博物馆、地质博物馆等功能性场所也有利于地理研学旅行的发展。与其他学科相比，地理学具有自然性和社会性的双重特征。拥有丰富多样的地理资源，为地理研学旅行的发展提供了强有力的资源保障。
3.3.3. 地理学科的实际需要
地理学具有很强的实践性。地理实践是学习地理的重要方法。学生可以通过参与地理研学旅行活动，与真实世界当中的地理环境亲身接触，并深入体验激发、发展和解决地理问题的过程。帮助学生深入思考地理问题，提高思维能力，解决地理问题，解释地理现象。就中学地理课程而言，地理实践包括田野调查、社会调查、实验观察、地图学等多个方面。上述地理实践活动应根据实际情况，通过创建特定的实践场所和使用特定的媒介来呈现和开展。研学旅行活动是地理实践扎根的重要载体。此外，不同类型的地理锻炼活动为中学生开展地理研学旅行提供了更多的选择，活动的内容十分丰富。
4. 广州市石牙顶废弃采石场现状分析
4.1. 研究地块情况
4.1.1. 设计范围
基地选址基本为石牙顶天坑范围，东西长约1.1 km，南北长约0.8 km，设计面积约79.5公顷。
4.1.2. 区域位置关系
所分析地址位于广东省广州市黄埔区无名路，新黄埔区辖区为原黄埔区、萝岗区的行政区域，受珠江三角洲城市群影响辐射；其地貌分区属珠江三角洲，是我国东南低、中山地的重要组成部分，其地貌类型为受湿润季风气候形成的冲积平原，位于我国珠江流域，属于南亚热带湿润地区。
4.1.3. 区域政策规划
新加坡楷新国际教育集团与开发区投资集团签署战略合作框架协议。知识城有非常好的条件引入外展学校。知识城目前扩展到232平方公里，基本上是半城半山，是山水中的创新之城，近年来通过高端产业的不断导入，推动城市化发展。
目前打造的空间既有生活空间，又有产业空间、生态空间，生态空间重点是实现减碳绿色发展，生态空间会优化布局，利用生态景观、林间小道，开展户外拓展活动。
知识城正在初步构想利用新龙镇、油麻山山脉、水库等优质资源打造国家级步道。希望项目总部扎根知识城，辐射大湾区，拓展至全国甚至“一带一路”。
楷新集团将结合黄埔区新龙镇油麻山、麦村等地精品村、观光研学的生态体验旅游区的定位，与开发区投资集团携手打造一个结户外实践、科普体验、体能拓展、生活技能培训、生态旅游发展等于一体的综合项目，响应国家教培“双减”政策，为大湾区国际青少年提供一个文化交流及综合素质教育的平台。
4.2. 自然景观特征
4.2.1. 地貌特征
设计场地的原本开采的花岗岩为岩浆在地下深处凝结形成的深成酸性火成岩，它坚硬致密，具有高强度、耐风化、耐腐蚀、耐磨损和低吸水性。它美丽的颜色可以保存100多年，是一种很好的建筑材料，也是户外雕刻的首选。
4.2.2. 水质情况
设计地块内部水体是由于采石场废弃后自然积水形成的，与外界河流并不相通，深度较小，较大水面约19.5公顷，较小水面约5.5公顷。原采石场主要出产的花岗岩属于酸性岩浆岩中的侵入岩，对水质会产生一定的重金属污染，比如硫化矿物，部分放射性元素(铀、钍、镭等)，但正常情况下对地下水质影响较小。
4.3. 现状用地特征
4.3.1. 开采现状
当前，原采石场已经停止开采，呈废弃状态自然发展，工程开采石料使山体形成了四五层梯度平台，每层台地高约15 m左右，部分复绿，岩壁裸露，远观构图独特，可以环坑进出。废弃的广州裕丰采石有限公司属于增城区，规模较大，停产时间很长，设备生锈。增城区已经封闭了这条徒步路线，目前只能从黄埔区那边进入，增城区石场只出不进。
4.3.2. 交通关系
项目场地目前处于废弃待开发状态，主要有两种方式到达。其一是自驾经过段心新街路，从西北侧岔路直通原采石场，从东南方到达原采石坑；其二是乘公交到达永盛路站，找到一个叫做槌屋汽车配件有限公司旁边的小路，沿着小路上山，从西北方向到达原采石坑。
4.3.3. 建筑物、构筑物
设计地块南部有好几个废弃厂区，是原采石的工厂区域，大约10.6公顷。厂区中有遗留废弃设备，如长距离带式输送机设备、颚式破碎机、圆振动筛等，一整条生产线几乎被完整地保留了下来。设备虽然停用，但给人一种干净稳固的感觉，长长的传送带上，有许多庞大的钢铁设备和被开采的大石头。
4.3.4. 周边用地
设计地块位置与市区之间有一定的距离，周边用地类型较多，包括较大的工业园区、市郊高档住宅区、郊区村落、公园寺庙、高尔夫球场及另一个采石场这些主要区域。
5. 广州市石牙顶废弃采石场改造项目设计情况
5.1. 设计思路体系
5.1.1. SWOT分析
1) 优势：设计地块与外界交通关系较为明朗；周边生态环境良好、植被茂盛、绿意盎然；具有独特的台地肌理，且花岗岩石坚硬，山体牢固，利于开发；有现存的工业遗址、场地记忆。
2) 劣势：山壁大面积裸露，覆土性差，复绿难度较大；废弃采石场工业污染遗留，采石场底部积水形成水潭，但水质污染较为严重；场地内部自然环境遭到严重破坏，虽然经过了数年的自然演替，但现状生态功能仍处于较低水平，生态环境破碎，生物多样性较低；位置较为偏远且存在一定的安全隐患。
3) 挑战：设计地块内部主要由五层大型台地构成，竖向规划上会比较复杂；周边高档娱乐场所逐步开发；与市区之间有一定距离，对特色吸引力要求较高。
4) 机遇：设计地块所在区域位于当下广州中新智慧城开发区域，有较完善的政策支持；所在片区历史底蕴深厚、文化资源丰富。
5.1.2. 主题定位
打造具有场地特色的休闲研学综合体(如图1，图2)。
1) 秉承岭南文化特色，打造观光度假野村。设计地块位于广州市黄埔区城郊，与城区之间距离不远又相对独立，可避免城市喧嚣嘈杂，适合作为度假景区开发。
2) 基于自然教育理念，建立地质研学基地。参观、旅行的意义不仅仅在于放松、娱乐等身心方面的享受，也在于文化，知识等思想方面的充实。结合设计地块的采石场前身，将花岗岩作为特色研学主体，对其构成成分、结构构造、类型等知识内容进行科普展示。另外，展示其地质时代和地层时代的划分，地质运动与地质构造的基本特征等内容。
3) 遵循城市双修思想，重塑生态文明景区。景区设计从生态设计局部入手，重塑生态网络，重新平衡人工环境与自然环境之间的关系，营造绿色健康的活动场所。同时，生态建设相关内容，也可以纳入到自然教育项目当中。
Figure 1. Schematic diagram of the solution approach angle
图1. 方案切入角度示意图
Figure 2. Schematic diagram of design ideas
图2. 设计思路示意图
5.2. 总体设计内容
本设计将设计地块划分成为五个主要功能区，分别为：服务区、商业区、活动区、观景区、研学区(如图3~5)。
Figure 3. General plan
图3. 总平面图
Figure 4. Functional zoning map, traffic flow map
图4. 功能分区图、交通流线图
Figure 5. Sightline analysis and facility distribution
图5. 视线分析图、设施分布图
1) 服务区：主要内容为基础服务空间的建设，包括停车场、石牙顶度假酒店、游客服务中心、滨水餐饮中心、主题广场等空间，主要集中在设计地块南部废弃采石场厂区部分，结合现有遗留厂区建筑及设施进行改造设计，为各类有着不同度假需求的游客提供完善周到的服务。
2) 商业区：结合设计地块特有的台地地形以及花岗岩得天独厚的坚挺特置，在岩壁上开辟商铺，建立岩壁上的商街。
3) 活动区：活动区主要集中在设计地块西北部较缓的草坡上，包括观位于山顶的星露营基地、散布在草坡上的观景栈道及平台、临近水边的休闲广场、陡峭岩壁上的攀岩活动、一条自上而下的缆车游线(部分自水面划过)，以及湖边小屋和极限蹦极等。
4) 观景区：主要由特色岩壁民宿和观光玻璃栈道组成。岩壁民宿半嵌于山壁之中，将民宿交通空间置入岩壁之中，民宿主入口设于顶层台地。
5) 研学区：研学区主要包括自然认知中心和实验园区两个主要部分，本区域是全园区最完整保留石壁原貌的部分，研学内容主要包括地质类和生态类两方面。
5.3. 生态修复手法
5.3.1. 高陡硬质岩壁复绿
1) 现状：5层台地，台层约高15 m；竖向上呈裸露的石壁；台层上有浅层覆土，没有高大的乔木或者灌木生长于其上。花岗岩采石场岩壁、环境等方面的独特性，使得复绿工作困难重重。
2) 复绿策略：
① 立体绿化
根据岩壁情况，用四种不同模式的立体绿化完成对岩壁的复绿工程。另外，针对高陡岩壁可在台层表面挖掘种植槽，利用攀援植物和垂吊植物的自然特性对高陡岩壁进行绿化覆盖。
② 藤本植物选择
藤本植物作为高陡硬质岩壁复绿工程当中的主角之一，最适宜选择木质藤本植物，以保证绿化存在的长期性。意向植物选择包括：爬山虎、常春藤、金银花、紫藤、凌霄、蔷薇。
③ 辅助措施
可在岩壁表面增设金属网或金属线等工程设施，用以辅助植物的攀爬。也可在种植基质土壤中添入一定含量的保水剂、缓施复合肥等，以为植物生长提供足够的营养(如图6)。
Figure 6. Schematic diagram of slope restoration strategy
图6. 边坡修复策略示意图
5.3.2. 酸性水体净化处理
1) 现状：设计地块前身采石场的主要出产为花岗岩，属于酸性岩浆岩中的侵入岩。主要污染物为硫化矿物、部分放射性元素(铀、钍、镭)。正常情况下对地下水质影响较小。
2) 治理策略：
① 物理过滤、化学沉淀。
② 人工湿地法。
在坑底水潭中建立人工湿地，利用湿地中的植物、基质以及各类微生物群落来过滤污染水体中的悬浮杂质，逐步沉淀、吸附并且进行离子交换和氧化还原，将污染水体中的重金属离子从水中提取出来。建立人工湿地进行水体净化具有稳定性强、二次投资少、无二次污染、成本低、能耗低等特点。它不仅可以净化废水，而且可以保护生态环境(如图7)。
Figure 7. Schematic diagram of water restoration strategy
图7. 水体修复策略示意图
6. 研学旅行视角下广州市石牙顶废弃采石场改造设计
6.1. 研学旅行主要受众
本项目中研学旅行活动的主要服务对象为学生群体。项目场地周边教育资源丰富，研学需求旺盛，中小学约二百五十余所，在校就读学生约五十万人，其中有高校约二十余所，包括中山大学、暨南大学、华南理工大学等知名学府。
6.2. 研学主题游线设计
1) 自然认知中心：包括生态展厅、地质展厅、多媒体教室、观影厅、儿童娱乐区等丰富的参观学习以及互动娱乐空间。
2) 泊水蹊径亲水空间：研学者可在此感受矿坑水质净化的成果，可以更加切身地了解相关生态知识，加深印象和理解。
3) 岩壁感知空间：利用场地独特的岩壁肌理，塑造超尺度的岩壁空间，放大研学者对于岩石的感官感受。
4) 研学实验园：这里会展示地质类和生态类两大类的实验，包括岩石硬度测试实验、岩石酸碱侵蚀实验、生态污染原理展示实验等。
5) 蒹葭故里湿地空间：研学者在此可亲近自然，了解湿地空间对于水质污染的净化作用及原理，观察生态系统中的各组成成分(如图8)。
Figure 8. Schematic diagram of study tour route design
图8. 研学游线设计示意图
6.3. 研学主题项目策划
6.3.1. 展示类项目
展示类项目主要集中在自然认知中心。
1) 自然生态展厅。自然生态展厅是一个互动式展厅，通过电子触控技术打造互动式生态展示墙。观展人群可以通过触控装置在生态展示墙上选择对虚拟的自然场景进行开凿、挖掘、覆土、栽种等不同的操作，从而使虚拟的自然场景转化为各种操作之后的相应结果，并辅以情况解释，从而使观展人群了解自然之殇、自然之兴。
2) 地理地质展厅。地理地质展厅为沉浸式体验展厅，展厅内部有模拟地质结构层次的墙壁和柱体，观展人群在展厅内犹如置身地下隧道。随着游览的脚步，展厅的装饰逐渐从自然地质岩层过渡到人类采石工业展示，再到采石生产用途，向观展人群展示石料丰富的功用；最后再将开采后的废弃场地向观展人群进行展示，提醒人们对自然索取需要节制。
3) 知识观影厅。知识观影厅中放映自然、地质科普类的影片或纪录片。
4) 多媒体教室。多媒体教室提供VR实景探险体验项目，也可作为科普讲座开展空间和研学交流空间(如图9)。
Figure 9. Schematic diagram of display project
图9. 展示类项目示意图
6.3.2. 实践类项目
实践类项目主要集中在研学实验园。
1) 地质类实践。地质类实践主要包括三项体验实验，都会在专业人员的监督指导下安全进行。其一，岩石硬度测试实验，研学者可通过敲击、刻划、物理破坏等方式，了解多种岩石的硬度；其二，岩石酸碱侵蚀试验，研学者可通过多种不同类型的试剂(或者模拟工业废水、酸雨等污染的试剂)与岩石接触，观察岩石的反应变化；其三，岩石具体用途展示，通过小型微缩场景展示生活当中石料的各种用途。
2) 生态类实践。生态类实践主要包括三项体验实验，都会在专业人员的监督指导下安全进行。其一，生态污染原因科普，从大气、水源、土壤三个方面的污染通过互动装置进行展示科普；其二，生态污染原理展示，通过展示污染源头、污染侵入途径进行展示科普；其三，生态治理原理试验，使用生态治理过程当中使用的试剂原料，进行污染治理微缩实验，使研学者观察吸附、沉淀以及污染反应的过程，从而更加实际地了解生态治理过程(如图10)。
Figure 10. Schematic diagram of practical projects
图10. 实践类项目示意图
6.3.3. 感知类项目
感知类项目主要集中在室外景观空间当中。
1) 泊水蹊径亲水空间。在此处可以近距离感受治理后清澈美好的水环境，唤起人们珍惜与保护水环境的心理(如图11)。
2) 地质感知空间。地质感知空间为近距离观察岩石机理提供空间场地，营造独特空间(如图12)。
Figure 11. Waterside waterfront space
图11. 泊水蹊径亲水空间
Figure 12. Geological perception space
图12. 地质感知空间
3) 蒹葭故里湿地感知空间。研学者在此可亲近自然，了解湿地空间对于水质污染的净化作用及原理，观察生态系统中的各组成成分。
7. 总结与思考
研学内容是研学旅行活动开展的重要前提，是否有足够质量的研学资源是决定研学效果好坏的关键性因素。本文的研究主体——广州市石牙顶废弃采石场改造项目的设计中，充分利用了设计地块的开放性、包容性以及天然的地理环境资源，创造出了良好的研学环境。园区内通过创造使学生近距离感知体验、亲身动手实践、多媒体互动式观展的空间形式和体验项目，培育学生的地理学识素质、生态保护意识以及实践能力。针对研学主题的内容设计，建立空间场景等景观要素，帮助学生更好地把握地理及生态的事物与现象，塑造自然地理审美能力，增强学生对国家大好河山的热爱，激发学生对人文底蕴兴趣。
注 释
文中所有图片均为作者自绘。
NOTES
*通讯作者。