北京高校助力推进教育科技人才一体发展特别报道|北京经济管理职业学院3:让芯片有“灵性”，让机器人“讲”历史

编者按:立足首都教育发展大局,聚焦高校育人担当,北京市教育两委联合前线杂志社策划推出“北京高校助力推进教育科技人才一体发展特别报道”。本期报道带您走进——北京经济管理职业学院。

在京津冀职教改革示范园区的人工智能实验室里,三台机器人整齐列队,随着音乐节拍翩翩起舞。它们举手投足间,再现了红军长征翻越雪山的艰难与坚韧——这正是北京经济管理职业学院师生团队的作品《雪山忠魂》。

同一间实验室的操作台上,另一件作品“灵动芯片”正安静地运行着,一块巴掌大小的电路板,通过OLED显示屏切换着“发呆”“开心”“困倦”三种表情,舵机驱动的小尾巴左右摇摆,扬声器发出生动的语音回应——一枚原本冰冷的芯片,被注入了鲜活的生命力。

从课堂上的灵光一现,到赛场上的捧杯而归;从焊接零基础的初学者,到能够独立调试嵌入式硬件的能手。这些变化的背后,是一所职业院校对“科教融汇”的理解:让科研成为教学的延伸,让师生成为创新的伙伴。

灵感启程:从课堂知识到创作构想

“嵌入式技术能不能不只是控制设备,而是做出一个有情绪、能互动的小伙伴?”在嵌入式技术与智能制造的课堂上,智慧城市产业学院学生封文笠冒出了这样一个念头。

传统的硬件开发课程往往聚焦于功能实现——传感器采集数据、处理器做出判断、执行器完成动作。但封文笠想做的,是打破芯片与硬件冰冷工具的固有印象,为方寸之间的电路板赋予灵动生命力。

这个创意得到了指导教师董微的鼓励与支持。董微始终坚持“以项目促成长”的教学理念,引导封文笠将课堂所学的STM32开发、硬件焊接、嵌入式编程等专业知识,系统性融入创作全流程。

董微老师指导学生作品创作

同样的故事也发生在人工智能专业。在一次课堂讨论中,桑海翎老师带着学生们聊起了一个话题:技术除了解决问题,还能承载什么?有学生提出:“能不能用机器人讲述历史,让技术也有情感?”这个想法点燃了团队的创作火花——用机器人舞蹈再现红军长征翻越雪山的感人场景,让红色记忆在科技赋能下“活”起来。

攻坚克难:师生携手破解技术壁垒

创作之路从来不是一帆风顺。对封文笠而言,零基础的硬件制作与调试是第一道难关。0.5mm间距的OLED排线对焊接精度要求极高,稍有不慎便出现连锡短路问题,不仅引发芯片异常发热,更导致屏幕无法点亮。与此同时,多路硬件并行工作产生的信号干扰,造成舵机PWM信号严重异常,肢体动作全程剧烈抖动,拟人化交互设计完全无法实现。

面对一次次调试失败,封文笠没有气馁,创作热情丝毫不减。董微老师全程陪伴、手把手开展针对性指导。面对精密焊接难题,老师引导他借助放大镜辅助操作,教他运用吸锡带处理连锡问题,耐心拆解拖焊工艺的核心技巧。一个从焊接零基础的学生,就这样一步步掌握了精密元器件的标准化焊接工艺。针对舵机信号异常的核心问题,老师带着他从底层原理出发,逐行拆解代码逻辑,最终通过重新配置定时器中断优先级,彻底解决了PWM信号不稳定的问题,让舵机动作变得流畅顺滑。

机器人团队遇到的挑战同样艰巨。行走类机器人难以完成攀爬、跨越等高难度动作,频繁失衡摔倒,难以表现红军战士在雪山中坚韧前行的精神。师生协同攻关,从机器人动力学入手,将动作拆解建模,反复调试控制算法,并引入传感器反馈优化稳定性。他们首先搭建了仿真环境,模拟雪山地形下的机器人运动,逐步调整质心分布和步态规划。在实物调试中,团队使用高速摄像机记录每一次失败,分析关节力矩和地面反作用力,优化驱动电机参数。经过数十次试验,机器人终于能够稳定完成复杂动作,不仅克服了失衡问题,还实现了流畅的队形变换,完美展现了红军精神的坚韧与信念。

“那段时间,我们几乎每天都扎在实验室里。”一位团队成员回忆道,“老师带着我们一行一行地看代码,一个参数一个参数地调。有时候一个动作要试几十遍才能满意。”

教学相长:师生在共创中双向成长

最终,两个项目都结出了硕果。“灵动芯片”以STM32为主控核心,通过OLED显示屏、多路舵机、语音模块与扬声器的协同工作,实现发呆、开心、困倦三种拟人化情绪状态,可完成语音回应、摇尾互动、表情实时切换与多组肢体动作,真正实现了纯硬件驱动的拟人化智能交互。

对封文笠而言,这个项目不仅让他完成了从焊接零基础到嵌入式硬件开发能手的能力蜕变,更在攻坚克难的过程中,读懂了职业教育“知行合一、精益求精”的工匠精神。而对董微老师来说,学生的成长与创新,让课堂教学有了更鲜活的落地载体,从理论教学到实践指导的全过程,也实现了教学方法与项目化育人模式的持续优化。

机器人团队的作品《雪山忠魂》则登上了更大的舞台。三台机器人整齐舞动,成功再现了雪山行军的艰难与信念,赢得现场热烈掌声。该作品荣获2025年华北五省大学生机器人舞蹈赛事三等奖,并成功晋级首届世界人形机器人运动会,最终取得第七名的好成绩。

桑海翎老师指导学生作品创作

“从灵感到成品,师生既完成了作品,又实现了教学相长。”桑海翎老师说,“师生共创,让技术有了温度,让红色记忆焕发新生。”

科教融汇:让每一个创意都有回响

一块电路板,连接起师与生的双向奔赴;一枚小小的芯片,承载着匠心传承与教学相长的深刻内涵。

在京津冀职教改革示范园区,这样的师生共创故事并不鲜见。学校以园区建设为契机,大力推动“科教融汇”,鼓励教师将科研项目转化为教学案例,引导学生在真实项目中锻炼技术能力、培养创新思维。从实验室到赛场,从课堂到产业,越来越多的青年学子在“做中学、学中做”的过程中,找到了属于自己的成长路径。正如一位参与项目的学生所说:“以前觉得科研离我们很远,但现在我发现,只要有想法、有老师指导,我们也能做出拿得出手的作品。”

这正是职业教育“以技育人、以心传心”的最好诠释,也是科教融汇理念在基层教学中的生动实践。

(桑海翎,京津冀职教改革示范园区专任教师;董微,京津冀职教改革示范园区专任教师;王慧美,北京经济管理职业学院科技处科研管理科科长)