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北京高校助力推進教育科技人才一體發展特別報道︱北京經濟管理職業學院③:讓芯片有“靈性”,讓機器人“講”歷史

2026年06月29日10:53 | 來源:前線222
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立足首都教育發展大局,聚焦高校育人擔當,北京市教育兩委聯合前線雜志社策劃推出“北京高校助力推進教育科技人才一體發展特別報道”。本期報道帶您走進——北京經濟管理職業學院。

原標題:北京高校助力推進教育科技人才一體發展特別報道︱北京經濟管理職業學院③:讓芯片有“靈性”,讓機器人“講”歷史

在京津冀職教改革示范園區的人工智能實驗室裡,三台機器人整齊列隊,隨著音樂節拍翩翩起舞。它們舉手投足間,再現了紅軍長征翻越雪山的艱難與堅韌——這正是北京經濟管理職業學院師生團隊的作品《雪山忠魂》。

同一間實驗室的操作台上,另一件作品“靈動芯片”正安靜地運行著,一塊巴掌大小的電路板,通過OLED顯示屏切換著“發呆”“開心”“困倦”三種表情,舵機驅動的小尾巴左右搖擺,揚聲器發出生動的語音回應——一枚原本冰冷的芯片,被注入了鮮活的生命力。

從課堂上的靈光一現,到賽場上的捧杯而歸﹔從焊接零基礎的初學者,到能夠獨立調試嵌入式硬件的能手。這些變化的背后,是一所職業院校對“科教融匯”的理解:讓科研成為教學的延伸,讓師生成為創新的伙伴。

靈感啟程:從課堂知識到創作構想

“嵌入式技術能不能不只是控制設備,而是做出一個有情緒、能互動的小伙伴?”在嵌入式技術與智能制造的課堂上,智慧城市產業學院學生封文笠冒出了這樣一個念頭。

傳統的硬件開發課程往往聚焦於功能實現——傳感器採集數據、處理器做出判斷、執行器完成動作。但封文笠想做的,是打破芯片與硬件冰冷工具的固有印象,為方寸之間的電路板賦予靈動生命力。

這個創意得到了指導教師董微的鼓勵與支持。董微始終堅持“以項目促成長”的教學理念,引導封文笠將課堂所學的STM32開發、硬件焊接、嵌入式編程等專業知識,系統性融入創作全流程。

董微老師指導學生作品創作

董微老師指導學生作品創作

同樣的故事也發生在人工智能專業。在一次課堂討論中,桑海翎老師帶著學生們聊起了一個話題:技術除了解決問題,還能承載什麼?有學生提出:“能不能用機器人講述歷史,讓技術也有情感?”這個想法點燃了團隊的創作火花——用機器人舞蹈再現紅軍長征翻越雪山的感人場景,讓紅色記憶在科技賦能下“活”起來。

攻堅克難:師生攜手破解技術壁壘

創作之路從來不是一帆風順。對封文笠而言,零基礎的硬件制作與調試是第一道難關。0.5mm間距的OLED排線對焊接精度要求極高,稍有不慎便出現連錫短路問題,不僅引發芯片異常發熱,更導致屏幕無法點亮。與此同時,多路硬件並行工作產生的信號干擾,造成舵機PWM信號嚴重異常,肢體動作全程劇烈抖動,擬人化交互設計完全無法實現。

面對一次次調試失敗,封文笠沒有氣餒,創作熱情絲毫不減。董微老師全程陪伴、手把手開展針對性指導。面對精密焊接難題,老師引導他借助放大鏡輔助操作,教他運用吸錫帶處理連錫問題,耐心拆解拖焊工藝的核心技巧。一個從焊接零基礎的學生,就這樣一步步掌握了精密元器件的標准化焊接工藝。針對舵機信號異常的核心問題,老師帶著他從底層原理出發,逐行拆解代碼邏輯,最終通過重新配置定時器中斷優先級,徹底解決了PWM信號不穩定的問題,讓舵機動作變得流暢順滑。

機器人團隊遇到的挑戰同樣艱巨。行走類機器人難以完成攀爬、跨越等高難度動作,頻繁失衡摔倒,難以表現紅軍戰士在雪山中堅韌前行的精神。師生協同攻關,從機器人動力學入手,將動作拆解建模,反復調試控制算法,並引入傳感器反饋優化穩定性。他們首先搭建了仿真環境,模擬雪山地形下的機器人運動,逐步調整質心分布和步態規劃。在實物調試中,團隊使用高速攝像機記錄每一次失敗,分析關節力矩和地面反作用力,優化驅動電機參數。經過數十次試驗,機器人終於能夠穩定完成復雜動作,不僅克服了失衡問題,還實現了流暢的隊形變換,完美展現了紅軍精神的堅韌與信念。

“那段時間,我們幾乎每天都扎在實驗室裡。”一位團隊成員回憶道,“老師帶著我們一行一行地看代碼,一個參數一個參數地調。有時候一個動作要試幾十遍才能滿意。”

教學相長:師生在共創中雙向成長

最終,兩個項目都結出了碩果。“靈動芯片”以STM32為主控核心,通過OLED顯示屏、多路舵機、語音模塊與揚聲器的協同工作,實現發呆、開心、困倦三種擬人化情緒狀態,可完成語音回應、搖尾互動、表情實時切換與多組肢體動作,真正實現了純硬件驅動的擬人化智能交互。

對封文笠而言,這個項目不僅讓他完成了從焊接零基礎到嵌入式硬件開發能手的能力蛻變,更在攻堅克難的過程中,讀懂了職業教育“知行合一、精益求精”的工匠精神。而對董微老師來說,學生的成長與創新,讓課堂教學有了更鮮活的落地載體,從理論教學到實踐指導的全過程,也實現了教學方法與項目化育人模式的持續優化。

機器人團隊的作品《雪山忠魂》則登上了更大的舞台。三台機器人整齊舞動,成功再現了雪山行軍的艱難與信念,贏得現場熱烈掌聲。該作品榮獲2025年華北五省大學生機器人舞蹈賽事三等獎,並成功晉級首屆世界人形機器人運動會,最終取得第七名的好成績。

桑海翎老師指導學生作品創作

桑海翎老師指導學生作品創作

“從靈感到成品,師生既完成了作品,又實現了教學相長。”桑海翎老師說,“師生共創,讓技術有了溫度,讓紅色記憶煥發新生。”

科教融匯:讓每一個創意都有回響

一塊電路板,連接起師與生的雙向奔赴﹔一枚小小的芯片,承載著匠心傳承與教學相長的深刻內涵。

在京津冀職教改革示范園區,這樣的師生共創故事並不鮮見。學校以園區建設為契機,大力推動“科教融匯”,鼓勵教師將科研項目轉化為教學案例,引導學生在真實項目中鍛煉技術能力、培養創新思維。從實驗室到賽場,從課堂到產業,越來越多的青年學子在“做中學、學中做”的過程中,找到了屬於自己的成長路徑。正如一位參與項目的學生所說:“以前覺得科研離我們很遠,但現在我發現,只要有想法、有老師指導,我們也能做出拿得出手的作品。”

這正是職業教育“以技育人、以心傳心”的最好詮釋,也是科教融匯理念在基層教學中的生動實踐。

(桑海翎,京津冀職教改革示范園區專任教師﹔董微,京津冀職教改革示范園區專任教師﹔王慧美,北京經濟管理職業學院科技處科研管理科科長)

(責編:李昉、李依環)

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