編者按:立足首都教育發(fā)展大局,聚焦高校育人擔(dān)當(dāng),北京市教育兩委聯(lián)合前線雜志社策劃推出“北京高校助力推進(jìn)教育科技人才一體發(fā)展特別報(bào)道”。本期報(bào)道帶您走進(jìn)——北京經(jīng)濟(jì)管理職業(yè)學(xué)院。

在京津冀職教改革示范園區(qū)的人工智能實(shí)驗(yàn)室里,三臺(tái)機(jī)器人整齊列隊(duì),隨著音樂(lè)節(jié)拍翩翩起舞。它們舉手投足間,再現(xiàn)了紅軍長(zhǎng)征翻越雪山的艱難與堅(jiān)韌——這正是北京經(jīng)濟(jì)管理職業(yè)學(xué)院師生團(tuán)隊(duì)的作品《雪山忠魂》。

同一間實(shí)驗(yàn)室的操作臺(tái)上,另一件作品“靈動(dòng)芯片”正安靜地運(yùn)行著,一塊巴掌大小的電路板,通過(guò)OLED顯示屏切換著“發(fā)呆”“開心”“困倦”三種表情,舵機(jī)驅(qū)動(dòng)的小尾巴左右搖擺,揚(yáng)聲器發(fā)出生動(dòng)的語(yǔ)音回應(yīng)——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(xiàn),到賽場(chǎng)上的捧杯而歸;從焊接零基礎(chǔ)的初學(xué)者,到能夠獨(dú)立調(diào)試嵌入式硬件的能手。這些變化的背后,是一所職業(yè)院校對(duì)“科教融匯”的理解:讓科研成為教學(xué)的延伸,讓師生成為創(chuàng)新的伙伴。

靈感啟程:從課堂知識(shí)到創(chuàng)作構(gòu)想

“嵌入式技術(shù)能不能不只是控制設(shè)備,而是做出一個(gè)有情緒、能互動(dòng)的小伙伴?”在嵌入式技術(shù)與智能制造的課堂上,智慧城市產(chǎn)業(yè)學(xué)院學(xué)生封文笠冒出了這樣一個(gè)念頭。

傳統(tǒng)的硬件開發(fā)課程往往聚焦于功能實(shí)現(xiàn)——傳感器采集數(shù)據(jù)、處理器做出判斷、執(zhí)行器完成動(dòng)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(dòng)生命力。

這個(gè)創(chuàng)意得到了指導(dǎo)教師董微的鼓勵(lì)與支持。董微始終堅(jiān)持“以項(xiàng)目促成長(zhǎng)”的教學(xué)理念,引導(dǎo)封文笠將課堂所學(xué)的STM32開發(fā)、硬件焊接、嵌入式編程等專業(yè)知識(shí),系統(tǒng)性融入創(chuàng)作全流程。

董微老師指導(dǎo)學(xué)生作品創(chuàng)作

同樣的故事也發(fā)生在人工智能專業(yè)。在一次課堂討論中,桑海翎老師帶著學(xué)生們聊起了一個(gè)話題:技術(shù)除了解決問(wèn)題,還能承載什么?有學(xué)生提出:“能不能用機(jī)器人講述歷史,讓技術(shù)也有情感?”這個(gè)想法點(diǎn)燃了團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)作火花——用機(jī)器人舞蹈再現(xiàn)紅軍長(zhǎng)征翻越雪山的感人場(chǎng)景,讓紅色記憶在科技賦能下“活”起來(lái)。

攻堅(jiān)克難:師生攜手破解技術(shù)壁壘

創(chuàng)作之路從來(lái)不是一帆風(fēng)順。對(duì)封文笠而言,零基礎(chǔ)的硬件制作與調(diào)試是第一道難關(guān)。0.5mm間距的OLED排線對(duì)焊接精度要求極高,稍有不慎便出現(xiàn)連錫短路問(wèn)題,不僅引發(fā)芯片異常發(fā)熱,更導(dǎo)致屏幕無(wú)法點(diǎn)亮。與此同時(shí),多路硬件并行工作產(chǎn)生的信號(hào)干擾,造成舵機(jī)PWM信號(hào)嚴(yán)重異常,肢體動(dòng)作全程劇烈抖動(dòng),擬人化交互設(shè)計(jì)完全無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

面對(duì)一次次調(diào)試失敗,封文笠沒(méi)有氣餒,創(chuàng)作熱情絲毫不減。董微老師全程陪伴、手把手開展針對(duì)性指導(dǎo)。面對(duì)精密焊接難題,老師引導(dǎo)他借助放大鏡輔助操作,教他運(yùn)用吸錫帶處理連錫問(wèn)題,耐心拆解拖焊工藝的核心技巧。一個(gè)從焊接零基礎(chǔ)的學(xué)生,就這樣一步步掌握了精密元器件的標(biāo)準(zhǔn)化焊接工藝。針對(duì)舵機(jī)信號(hào)異常的核心問(wèn)題,老師帶著他從底層原理出發(fā),逐行拆解代碼邏輯,最終通過(guò)重新配置定時(shí)器中斷優(yōu)先級(jí),徹底解決了PWM信號(hào)不穩(wěn)定的問(wèn)題,讓舵機(jī)動(dòng)作變得流暢順滑。

機(jī)器人團(tuán)隊(duì)遇到的挑戰(zhàn)同樣艱巨。行走類機(jī)器人難以完成攀爬、跨越等高難度動(dòng)作,頻繁失衡摔倒,難以表現(xiàn)紅軍戰(zhàn)士在雪山中堅(jiān)韌前行的精神。師生協(xié)同攻關(guān),從機(jī)器人動(dòng)力學(xué)入手,將動(dòng)作拆解建模,反復(fù)調(diào)試控制算法,并引入傳感器反饋優(yōu)化穩(wěn)定性。他們首先搭建了仿真環(huán)境,模擬雪山地形下的機(jī)器人運(yùn)動(dòng),逐步調(diào)整質(zhì)心分布和步態(tài)規(guī)劃。在實(shí)物調(diào)試中,團(tuán)隊(duì)使用高速攝像機(jī)記錄每一次失敗,分析關(guān)節(jié)力矩和地面反作用力,優(yōu)化驅(qū)動(dòng)電機(jī)參數(shù)。經(jīng)過(guò)數(shù)十次試驗(yàn),機(jī)器人終于能夠穩(wěn)定完成復(fù)雜動(dòng)作,不僅克服了失衡問(wèn)題,還實(shí)現(xiàn)了流暢的隊(duì)形變換,完美展現(xiàn)了紅軍精神的堅(jiān)韌與信念。

“那段時(shí)間,我們幾乎每天都扎在實(shí)驗(yàn)室里?！币晃粓F(tuán)隊(duì)成員回憶道,“老師帶著我們一行一行地看代碼,一個(gè)參數(shù)一個(gè)參數(shù)地調(diào)。有時(shí)候一個(gè)動(dòng)作要試幾十遍才能滿意。”

教學(xué)相長(zhǎng):師生在共創(chuàng)中雙向成長(zhǎng)

最終,兩個(gè)項(xiàng)目都結(jié)出了碩果。“靈動(dòng)芯片”以STM32為主控核心,通過(guò)OLED顯示屏、多路舵機(jī)、語(yǔ)音模塊與揚(yáng)聲器的協(xié)同工作,實(shí)現(xiàn)發(fā)呆、開心、困倦三種擬人化情緒狀態(tài),可完成語(yǔ)音回應(yīng)、搖尾互動(dòng)、表情實(shí)時(shí)切換與多組肢體動(dòng)作,真正實(shí)現(xiàn)了純硬件驅(qū)動(dòng)的擬人化智能交互。

對(duì)封文笠而言,這個(gè)項(xiàng)目不僅讓他完成了從焊接零基礎(chǔ)到嵌入式硬件開發(fā)能手的能力蛻變,更在攻堅(jiān)克難的過(guò)程中,讀懂了職業(yè)教育“知行合一、精益求精”的工匠精神。而對(duì)董微老師來(lái)說(shuō),學(xué)生的成長(zhǎng)與創(chuàng)新,讓課堂教學(xué)有了更鮮活的落地載體,從理論教學(xué)到實(shí)踐指導(dǎo)的全過(guò)程,也實(shí)現(xiàn)了教學(xué)方法與項(xiàng)目化育人模式的持續(xù)優(yōu)化。

機(jī)器人團(tuán)隊(duì)的作品《雪山忠魂》則登上了更大的舞臺(tái)。三臺(tái)機(jī)器人整齊舞動(dòng),成功再現(xiàn)了雪山行軍的艱難與信念,贏得現(xiàn)場(chǎng)熱烈掌聲。該作品榮獲2025年華北五省大學(xué)生機(jī)器人舞蹈賽事三等獎(jiǎng),并成功晉級(jí)首屆世界人形機(jī)器人運(yùn)動(dòng)會(huì),最終取得第七名的好成績(jī)。

桑海翎老師指導(dǎo)學(xué)生作品創(chuàng)作

“從靈感到成品,師生既完成了作品,又實(shí)現(xiàn)了教學(xué)相長(zhǎng)。”桑海翎老師說(shuō),“師生共創(chuàng),讓技術(shù)有了溫度,讓紅色記憶煥發(fā)新生?！?/p>

科教融匯:讓每一個(gè)創(chuàng)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(xué)相長(zhǎng)的深刻內(nèi)涵。

在京津冀職教改革示范園區(qū),這樣的師生共創(chuàng)故事并不鮮見。學(xué)校以園區(qū)建設(shè)為契機(jī),大力推動(dòng)“科教融匯”,鼓勵(lì)教師將科研項(xiàng)目轉(zhuǎn)化為教學(xué)案例,引導(dǎo)學(xué)生在真實(shí)項(xiàng)目中鍛煉技術(shù)能力、培養(yǎng)創(chuàng)新思維。從實(shí)驗(yàn)室到賽場(chǎng),從課堂到產(chǎn)業(yè),越來(lái)越多的青年學(xué)子在“做中學(xué)、學(xué)中做”的過(guò)程中,找到了屬于自己的成長(zhǎng)路徑。正如一位參與項(xiàng)目的學(xué)生所說(shuō):“以前覺(jué)得科研離我們很遠(yuǎn),但現(xiàn)在我發(fā)現(xiàn),只要有想法、有老師指導(dǎo),我們也能做出拿得出手的作品?！?/p>

這正是職業(yè)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(xué)中的生動(dòng)實(shí)踐。

(桑海翎,京津冀職教改革示范園區(qū)專任教師;董微,京津冀職教改革示范園區(qū)專任教師;王慧美,北京經(jīng)濟(jì)管理職業(yè)學(xué)院科技處科研管理科科長(zhǎng))