扫描电子显微镜平台规范化管理体系的建立与实践

文 伟， 许佳怡， 罗丙红， 李宏岩

（暨南大学化学与材料学院，广州 510632）

0 引 言

贵重仪器共享平台是建设高水平大学重要的硬件支持，是推进教学建设与科研发展，培养高水平人才的必需保障［1-2］。大型仪器价格昂贵，设备精密，工作原理复杂，操作严格，维修费用高［3］，需进行科学规范化的管理，才能保证仪器正常运行，为教学和科研发展保驾护航［4］。因此建立科学规范的大型仪器管理模式，是提升仪器使用效率，实现人才培养目标的重要环节［5］。

我院由材料科学与工程系和化学系以及超分子配位化学研究所组成，于2019 年搬迁至新校区，并在2019年成立实验中心。搬迁至新校区2 年来，实验中心借助学校的共享设备管理平台稳步推进全院大型设备开放共享，向全院以及在新校区的相关兄弟院系（如环境学院，药学院，光子研究所等）的全体师生开放共享。但由于缺少了校本部分析测试中心大部分贵重仪器如扫描电镜的支持，严重影响了院内师生的科研进展。为了解决全院120 多名教师和1 000 多名学生的教学科研需求，2019 年新购买了高分辨扫描电子显微镜（以下简称扫描电镜）并迅速投入共享平台使用，提供极大的测试需求。样品数不断增加，样品种类涵盖化学，材料学，生物，药学等研究方向，学科领域跨度大。对管理员的专业水平以及管理能力提出了很大挑战。因此，建立一套科学规范的扫描电镜平台管理体系，提高扫描电镜的使用效益以及师生的科研水平迫在眉睫。

1 扫描电镜平台的管理现状

目前实验中心一共有2 台扫描电镜，1 台购于2015年，主要满足1 万倍以下需求。2019 年购入高分辨扫描电镜，主要用于1 万倍以上的需求。2 台仪器投入使用便纳入了学校的贵重仪器共享平台，全校共享，主要服务于新校区兄弟院系的测试需求。借助于学校共享平台，仪器目前管理模式是学生经过培训考核后自行在平台预约测试。对于低倍数的扫描电镜实行24 h开放，学生可随时测样，收费较便宜，可以用来初筛样品，选出合适的样品后再使用高分辨扫描电镜进一步研究。由于高分辨扫描电镜操作要求严格，对样品的处理和学生的水平要求高，专职管理人员时间有限，目前开放时间仅限于工作时间，使得高分辨扫描电镜的使用效率大打折扣。传统的线下讲解培训效率低，待培训学生和待测样品的积压，一般基本需要提前半个月排队预约（毕业季高峰期的时候甚至需要提前1 个月预约），严重影响科研的效率和进度。因此，急需建立一套科学规范的管理模式，对院内同学进行系统化培训，提高学生的操作水平，增加仪器的共享时间，提高仪器的共享程度和师生的科研进度。

中心成立初期，由于用户数量太多且需求都比较急，因此扫描电镜平台迅速启动了对全院学生的培训并投入使用。由于缺少经验，管理体系不科学，培训系统单一浅表，培训效果难以持久等问题日益凸显。为此，经过一段时间后，根据共享平台收集到的大数据分析统计每个课题组的使用频率，通过借鉴其他高校成功的管理模式［6-8］，结合当前扫描电镜平台的实际情况，对其管理工作进行了多层次多元化的探索，依托于学校贵重仪器共享平台和多种社交群构建网络化的“互联网＋”培训管理体系［9-10］，建立多模式的培训课程体系（线上线下混合式培训，课题组定制化培训，依据使用频率多元化培训）以及长效的培训效果支撑体系［11］。经过近2 年的探索和不断调整，扫描电镜平台在提高学习培训质量的同时，保证了设备的安全使用和测试效果，平台的服务质量和管理员的专业水平得到了师生们的广泛认可。仪器的使用机时和测试样品量显著增加，提高了仪器的使用效益。

2 科学规范化管理模式的建立与实践

根据各兄弟院系贵重仪器平台学生管理体系的建设和经验［12-13］，结合实验中心扫描电镜平台目前存在的不足，提出以培养高水平学生，助力科研发展为中心，建立网络化的培训管理体系，多模式的培训课程体系以及长效的培训效果支撑体系，提高仪器的使用效率，助力高水平学科教育的建设［14-15］。

2.1 网络化的“互联网＋”培训管理体系

针对培训报名流程不清晰，管理体系不明确的问题，通过一段时间的使用，积极探索新的管理模式。依托于学校贵重仪器共享平台的培训管理模块，以及多种社交群（如教工微信群，学院学生QQ 群，扫描电镜QQ群等）构建了网络化的“互联网＋”培训管理体系。

报名考核流程如图1 所示，每月初利用金数据创建实操报名链接，在贵重仪器平台和各个社交群发布培训计划，限定培训日期和人数。截止日期后从金数据后台导出报名情况，大致按照课题组归属进行分组，每组5 ～10 人。在各社交群和仪器平台公布培训分组名单，下发培训资料和线上理论培训考核网址，在实操培训日期前学生需自行进行线上理论培训和考核，考核通过后按照分组进行实操培训，上机练习和考核。

图1 网络化的“互联网＋”培训管理体系

按照管理体系，学生必须参加学校设备处组织的实验室安全考试并通过后拿到实验室准入证书，才允许报名参加扫描电镜的培训。参加线上理论培训并考核通过才允许线下实操培训和考核，且全程必须在场并签到。实操考核通过后提交仪器使用申请表和实验室安全承诺书至管理员老师，开通平台扫描电镜预约上机权限后，学生可在开放时间自由预约使用，上班时间若遇到操作问题可随时找管理员老师现场指导，下班时间可在仪器交流群跟老师交流或者找仪器助管指导。对于一般违规（如不清理制样台，未取出样品等）取消权限一个月。对于严重违规者（损坏仪器零件等）取消永久权限并要求赔偿一部分维修费。

2.2 多模式的培训课程体系

针对培训方式单一，培训内容浅表，培训效果维持时间短等问题，对培训课程体系进行了多层次多元化的探索，建立线上线下混合式培训，课题组定制化培训，依据使用频率实行多模式培训课程体系。

2.2.1 线上线下混合式培训

针对扫描电镜培训的特殊性，建立了线上线下相结合的培训模式，扫描电镜结构原理复杂，因此理论培训主要采用线上培训的形式。线上培训环节主要包括：规章制度，理论知识，理论考核三大模块，如图2 所示。规章制度主要包括实验室安全和自主上机规章制度，以PPT的形式呈现。理论知识主要包括扫描电镜的构造，检测原理，注意事项，实操步骤等。扫描电镜安装后试用期，工程师上门进行理论和实操培训，学生可在教室现场或者在腾讯会议线上参加。管理老师同时进行了EV 录屏，将视频材料进行整理制成含PPT演示＋同步语音＋字幕的课程视频，上传至百度网盘和仪器平台分享给报名同学线上学习。线上考核主要采用腾讯问卷的在线考试功能，试卷内容设置为10%的规章制度，70%电镜理论，20%注意事项及常见问题，考核需达到90 分才能参加线下实操培训。

图2 线上线下相结合培训课程体系

线下课程体系主要包括管理员进行线下实操培训和考核，考核达到90 分即可获得上机测试权限。线下课程包括管理员上班时间一对一指导和社交群内答疑，仪器助管节假日指导。还设置了进阶课堂，主要是科研技术讲座，定期邀请仪器工程师进行新技术新功能的讲座，科研教授进行新应用的前沿讲座，学生可在线上线下观看，拓展知识面和仪器适用范围。

2.2.2 课题组定制化培训

扫描电镜应用广泛，主要服务于本院材料系和化学系学生，其中材料分成生物材料组，储能材料组，无机纳米材料等，另外还对药学院，环境学院等新校区兄弟院系开放。不同课题组样品类别有差异，因此对于测试操作时制样，参数的选择都有不同的要求。针对此现象，在线下实操培训模块特建立了课题组定制化实操培训课程体系（见图3）。同样学生需先通过线上理论培训以及考核后，允许报名实操培训，并对报名者进行线上问卷调查，调取仪器共享平台数据，分析各个课题组的仪器使用频率和时长和样品种类。通过对问卷反馈的分析，确定培训需求并定制化不同课题组的培训内容，随后分组实操培训，针对不同样品类型对于喷金时长，电压束流等参数的选择，以及拍照技巧制样技巧等的特殊性进行系统培训。

图3 课题组定制化培训课程体系

2.2.3 依据使用频率多元化培训

对仪器平台后台用户数据分析发现，部分用户使用频率低，1 ～2 个月才使用1 次，这种用户由于使用间隔时间长，难免对操作步骤不熟练，并且培训后很快忘记原理和操作规程。部分用户使用频率很高，基本操作娴熟，对于测试追求更高的品质。针对不同用户的需求，进行依据使用频率的多元化培训模式的探索（见图4）。对于使用频率低的用户主要进行简易的实操培训，制定扫描电镜的4 步法操作流程，并制成操作规程牌放置于仪器旁供学生随时参考。第1 步通过操作轨迹球寻找合适的测试位置，第2 步通过缩放旋钮放大到所需倍数。第3 步通过自动对比度按钮或者手动操作调好亮度和对比度，第4 步通过自动对焦按钮或者手动粗调细调将图片调清晰。4 步法把操作流程简易化，并且容易理解和记忆。对于使用频率高，对拍摄结果有更高要求的用户，进行专业化实操培训，在上述简易四步法基础上增加背散射模式，低真空模式，调像散调对中，元素分析等培训。

图4 依据使用频率的多元化培训课程体系

2.3 探索长效的培训支撑体系

为保证培训的效果，扫描电镜平台管理员坚持进行长效的培训支撑体系探索，主要采取制定管理制度，建立专业培训队伍，经费支持和定期考核等措施。

（1）健全规章制度，规范化管理。为了保证培训效果和管理的规范性，扫描电镜平台制定了一系列管理制度，包括“扫描电镜平台管理办法”“扫描电镜平台仪器预约说明”“扫描电镜培训规范”“扫描电镜假期开放管理办法”等，从仪器的开放方式、安全操作、预约流程、培训方案等方面进行了详细的规定，并根据实际情况做出实时更新。

（2）建立稳定的培训队伍，定期讲座。目前的培训队伍主要包括仪器工程师，管理员老师和学院资深教授，其中管理员老师主要负责线下实操部分培训和答疑，帮助学生掌握操作技术。仪器工程师定期开展线上线下关于新功能新技术的讲座，科研教授负责关于仪器各领域应用等前沿讲座。定期培训和讲座开拓了学生的知识面和对仪器深入了解，助力师生科研的发展，有利于培养高水平的人才。同时也提高了仪器管理老师的业务水平，更进一步促进培训效果。

（3）助管辅助，经费支持。仪器实行收费使用，其中收取的费用70%用于耗材购买和仪器维修维护等，30%用于培训资料的打印和讲座，助管，老师的劳务报酬。对于已经取得仪器操作权限，使用频率高，实操技术较好的学生可以培养成仪器助管，在非工作时间和节假日辅助仪器的管理，大大提高仪器的使用机时和效益。同时，稳定的经费支持，使得助管制度，讲座培训制度能长期实行，保证了培训的效果。

（4）张贴操作规程注意事项，定期考核。制作操作规程牌和注意事项牌置于仪器旁，便于学生随时复习和参考，保证培训的质量。对于权限有效期内的用户定期考核，对于初次用户前期实行1 个月1 ～2 次实操考核，经验用户1 ～2 个月考核1 次，复学用户1 个月考核1 次。定期考核提高了学生的重视程度和对仪器谨慎的态度，提高学生线上自主学习的频率和积极性，保证了培训效果的长效性。

3 科学规范化管理模式的实践成效

3.1 提高培训效率，有利于高水平人才培养

网络化的“互联网＋”培训管理模式建立，明确了培训报名流程和上机管理制度，使学生能清晰地按流程申请每一步考核，提高了管理员老师的工作效率。

实行线上线下相结合的培训课程体系，待实操培训学生积压情况大大得到缓解，学生先自主线上理论培训，时间地点更灵活，且线上课程可随时回顾学习，有效避免了误操作，提高了培训效率。课题组定制化课程和按频率多元化培训制度的建立进一步满足了学生的专业化需求，提高了测试水平。多模式的培训课程体系实施后，每个月培训次数增加了2 ～3 次，年培训总人次数增加了177%，考核通过率从60%上升至80%，复学用户从20%下降到5%（见表1）。

表1 扫描电镜2020、2021 年培训及运行情况

长效培训支撑措施的实施更是保证了培训效果的时效性，降低了复学用户数，也进一步提高了管理人员的业务水平和学生的操作技能。师生对扫描电镜平台管理模式满意度提高，反馈良好。

3.2 提高了仪器的使用效益，助力师生科研发展

科学高效的扫描电镜培训管理体系建立后，培训质量和效果大大提高，学生操作水平有了保证，延长了扫描电镜的开放时间。将开放时间由以前工作日8：30 ～17：30 延长到每天（包括节假日）8：30 ～23：30，开放时间的延长缓解了全院师生排队测样压力，从需要提前半个月预约到现在只需提2 ～3 天预约。仪器的使用机时2021 年相比2020 年增加56.4%。学生操作水平提高，每个样测试时间缩短，使得仪器的样品测试数增加，从平台统计数据得出，测样数2021 年比2020年增加了135%（见表1）。使用机时和测样数的增加表明仪器的使用效益大大提高。

3.3 降低了仪器的损坏率，节约了经费支出

多模式的培训课程体系实施后，培训质量提高，学生操作水平和对仪器的熟悉度提高，减少了误操作的发生。对操作规程的掌握使学生更有信心操作仪器，能自行判断一些小问题发生的原因并及时解决和调整。如喷金时根据泵不同的声音便能判断盖子是否密封好，遇到样品碳污染，荷电现象会调整参数和拍照技巧等。学生解决问题能力提高，减少了管理员老师的重复工作量，也降低了仪器的损坏率。从2020 年工程师平均1 ～2 个月上门1 次到2021 年工程师一共上门2 次。降低了维护频率节约了经费支出，保证了科研测试时间，推进师生科研顺利进展。

4 结 语

经过2 年的探索和调整，实验中心扫描电镜平台建立了依托于学校贵重仪器共享平台和多种社交群构建网络化的“互联网＋”管理体系，多模式的培训课程体系以及长效的培训支撑体系。科学规范的管理模式在提高学习培训质量的同时，仪器的使用机时和测试样品量显著增加，提高了仪器的使用效益，仪器的损坏率和维修成本降低。平台的服务质量和管理员的专业水平得到了师生们的广泛认可，新的管理体系有利于提高学生的科研能力，促进教学的发展，人才的培养和科研的进步。