于博昊， 吴 婷， 张 磊

(华东理工大学 化学与分子工程学院，上海 200237)

0 引 言

近年来，随着科研水平的不断提高，以及国家和地方对高校教育资金的大力投入，激光扫描共聚焦显微镜(Laser Scanning Confocal Microscopy，LSCM)的表征应用越来越广泛，已成为很多高校的必备仪器。但是，由于其属于精密大型仪器设备，价格昂贵、环境要求条件高、且维护费用高，目前国内大多数高校将其归属于校级分析测试中心或者部分研究课题组。为改善当前这种统一管理、专人专职负责、委托测样模式所带来的仪器使用时间受限、使用效率偏低等问题[1-4]，充分发挥LSCM在教学、科研和人才培养中的作用，提高仪器的使用效率，需要建立LSCM开放测试平台，规范管理、优化资源、合理布局[5-12]。因此，LSCM开放共享自主上机操作人员的培训就成为开放共享的核心问题。这些年来，边摸索边实践，在LSCM操作人员培养模式方面不断探索，积累了一定的经验和方法，得到了令人满意的培养模式。

1 仪器特点决定需求强度

与一般显微镜相比，LSCM具有不可比拟的优越性[13-15]。作为一种较新的研究工具，LSCM可以对样品定性、定量、定时和定位研究，正是由于这些强大的研究功能，目前，LSCM已广泛用于免疫学、药理学、病理学、遗传学、分子生物学、材料科学、食品科学等研究领域[16]。基于此，我校分析测试中心购置的Nikon A1R 型LSCM自2011年启用以来，该仪器的需求一直居高不下，正常委托测试时间内无法充分满足师生的科研需求，开放共享迫在眉睫。

2 自主上机操作人员培养模式初探

要顺利实现和运转LSCM开放共享，需要不断发展壮大自主上机人员梯队建设，需要有一个完善的培训考核制度。

一直以来，分析测试中心面向在校研究生开设现代仪器分析实验技术选修课程，由学生自主选取感兴趣的仪器进行学习，主要以见习为主。LSCM这一课程，每年吸引了大量研究生前来选课。由于时间所限，只能从观、闻、查、写4个方面简单展开，课堂上老师讲解LSCM仪器原理、功能、应用等，现场展示仪器测试样品过程。课后，学生利用网络、书籍等进一步检索该仪器的相关知识文献，自己总结撰写实验报告，进一步加深对该仪器的理解。该课程是一门较好的仪器入门课程，深受学生喜爱。但是仅靠一堂课不足以让学生充分掌握仪器的使用方法，也远远不能满足他们独立自主上机操作的要求。

中心在开放共享初期尝通过学生自主报名，按照需求强度和报名顺序依次进行培训，考核通过后签订协议，授予自主上机资格。此法在一定程度上解决了仪器开放初期人员上机资格的认定问题，但还是存在尚未解决的难题，比如如何公平确认获得培训资格？如何认定培训老师的工作量？如何在学生毕业后若干时期内对其实验操作技术给予证明和确认等一系列问题。由此，设想从现代仪器分析实验技术这一课程着手，由浅入深，建立进阶分级课程。后续，在学校各相关领导和部处的帮助下，成功将LSCM培训体系纳入到研究生选课系统，即设立以见习为主的LSCM分析实验技术A课和以自主上机培训为主的LSCM分析实验技术B课，由不同需求的学生进行选择。这样，学生可以实现各取所需。通过选修LSCM分析实验技术A课，对仪器有了基本的感性认识，如果需要进一步大量使用该仪器，可以选修LSCM分析实验技术B课。该课程每学期开设一次，共2学分，32学时，分为8次课进行。课程结束后，每位同学进行上机盲样考核，考试合格后获得自主上机资格。

3 课程建设覆盖若干要素

设立LSCM分析实验技术B课后，在全校选课平台上学生可有的放矢进行选课，确保公平公正；承担LSCM分析实验技术B课的老师会在讲授A课的基础上，主要培养每位同学的上机操作实践能力，确保每位同学能够实现完全独立上机，制定一套完整的理论体系和模式。该课程考核后录入的成绩会在学生的成绩单上有所体现，这既是对选修该课程学生的一种监督鞭策，也可以证明学生具有的仪器操作能力，对他们日后的深造和工作均是一种能力印证。在课程建设中着重从以下几点进行培养，这几点构成了课程建设的必备要素，形成了具有鲜明特色的实验教学方法和培养模式(见图1)。

3.1 注重安全制度教育

LSCM分析实验技术B课开课伊始，首先给同学们讲解实验室安全管理条例和各项规章制度，明确实验室的水、电、门、窗位置，消防通道位置，让同学们做到心中有丘壑，牢固树立安全防护意识，时刻绷紧安全保障这根弦，防患于未然，安全防护无死角。

3.2 强调仪器使用环境要求

与普通实验室相比，仪器分析实验室环境条件要求更苛刻，环境硬件配置要求更高。LSCM实验室内要配备空调，确保环境温度保持在20～24 ℃，同时要配备除湿机以维持一定的湿度，确保环境相对湿度保持在40%～60%。有条件的还可以配备UPS不间断电源，以防突然断电。

3.3 树立安全防护意识

LSCM大多数检测样品是与生物样品相关的，因此要让学生首先做好生物安全意识，配备实验大衣、乳胶手套、无菌口罩等。①确保实验样品不受污染，②保证学生人身安全。同时，强调测试结束后，要将样品自动分类回收，不对环境造成污染。

3.4 实行分阶段分组练习

整个课程分为3个阶段，第1～3次课为第1阶段，第4～6次课为第2阶段，第7～8次课为第3阶段。每个阶段有不同的课程目标，阶段复习，阶段测试。

在进行上机培训时，划分若干小组，这样可以节约学生等待时间，最大限度地让同学在有限的时间内得到更多的锻炼。起初，老师会结合仪器操作手册，给他们讲解仪器硬件名称、功能、使用顺序，然后逐一讲解软件各模块各个按钮和快捷键的功能，如何利用不同的参数拍摄出高质量的图片。同时现场演示讲解样品测试过程，选择性地给出仪器操作中的某些可供参考经验值，以方便同学们借鉴。

3.5 循序渐进，化整为零，师生互动

第1阶段每次上课时，老师与学生共同复习上节课讲述的理论知识，加深对理论知识的理解和梳理。然后测试提问学生关于仪器操作步骤和软件功能的使用。最后，询问学生是否还有问题，进行现场答疑。这样的复习方法看似繁冗实则必要，任何一个学习过程都是循序渐进的反复过程，一个同学默默地机械记忆反而不如几个同学一起交流切磋有效。

在关键的仪器操作练习培训过程中，先从样品性质出发，让学生明确样品测试条件，准确设置测试参数。再讲述操作要点，学生亲自动手上机练习。一开始，每个同学轮流就位，老师一边陈述，一边向学生详细讲解每一步骤如何操作拍摄，包括在不同模式下显微镜中确定样品视野、切换扫描模式、调节扫描参数、拍摄各种模式图片等。学生听从老师指令，一步一步地操作，而后每个同学依次上机。这样的手把手教学方法开始很辛苦也很费时间，但是几个同学轮流一次后，相当于反复学习了几次，记忆比较深刻，有利于学生后面快速上手。在此过程中，采取先易后难，先简后繁的原则。低倍镜头景深长，视野范围大，相对容易观测到样品，因此选择从低倍镜头开始练习；检测荧光标记的细胞，其难易程度跟样品前处理有很大关系，比如细胞接种密度，细胞状态、标记效果等因素，而某些荧光标记的材料状态相对稳定，焦面易确定，所以开始练习时往往选择荧光标记的材料进行适应性训练。通过前面3次课程的适应训练要达到如下考核目标：① 明确仪器开关机使用顺序，知晓基础硬件名称和功能；② 根据样品性质，设置合理的拍摄参数；③ 掌握高倍、低倍镜头显微镜明场找视野的步骤和方法；④ 掌握预览图像、确认焦面、调整参数、优化图像以及拍摄二维图像的步骤和方法。在阶段总结时要告知同学们容易出现错误的环节，及时纠正。此时，再给他们说明一些应急策略，比如应对仪器开机软件无法连接、桌面快捷方式失灵、如何调用以往参数设置等等。并多次强调用4项法则来训练:尽量慢、不怕停、多动手、积累经验。

接下来的3节课是第2阶段，这个阶段是仪器操作的进一步深入练习，所授知识涵盖所有仪器操作要素，同时老师根据每个同学情况进行针对性的指导。在第1阶段4项目标(①-④)的基础上，要求达到以下目标：⑤掌握高倍、低倍镜头显微镜荧光场找视野的步骤和方法；⑥掌握明场DIC(微分干涉)拍摄的步骤和方法；⑦掌握三维图像的扫描和重构；⑧掌握扫描区域电子放大的方法和步骤；⑨掌握扫描大图的方法和步骤；⑩掌握拍摄X-Y平面时间序列图片的方法和步骤；掌握图片的后期图像、数据处理等软件附加功能。此过程中，强调两多一少法则：多尝试、多调节、少失误。加上前面4项法则，形成LSCM自主上机课程培训黄金七法则。

经过6次课训练，学生一定程度上已经具有独立操作能力，但是熟练程度不够。最后2次课完全放开，让他们继续练习，做到有的放矢、准确操作、提高速度、降低失误。8次课程过后，基本上每个同学都可以胜任自主上机。个别不熟练的同学可以在合适的时间内再加强练习。

3.6 培养良好的自主上机习惯

良好的实验习惯有助于学生获取理想的实验结果，有利于维持良好的自主上机秩序，是LSCM开放共享的基础。要求学生在自主上机过程中，做好大型仪器运行日志的记录和仪器自主上机交接记录本的记录，这是仪器使用情况的溯源保证，一旦发生仪器使用不当导致损坏，可以确保仪器损坏责任的公正认定和情况调查，是供需双方维权的根本保障。同时，要求学生确保实验室的各项卫生干净整洁。上机结束后，确保水、电、门窗关闭和安全。这些要求贯穿于整个培训课程过程中，需要每位同学在课程中时刻注意，形成习惯。

3.7 考核

LSCM分析实验技术B课考核内容包括样品的制备、检测设备相关知识、仪器操作及参数设置。要求每位同学准备两色或者三色荧光标记样品以备考核使用。每位同学单独上机，样品交叉盲样考核。考核过程中涉及软硬件启动顺序、显微镜确定视野、样品拍摄参数设置、常规图片采集及图像参数设置调整等。

历时8周，同学们基本上都能通过考核，顺利得到自主上机资格。如果综合素质确实不能符合要求的，也会果断给予成绩不达标，不予通过。必须做到严把人员第一关，确保仪器开放共享的有序顺利开展。

通过考核的同学方能签订三方协议，在预约系统里预约时间自主上机。

4 结 语

近年来，通过LSCM分析实验技术B课共培养自主上机同学100余名，得到全校师生们的极大支持和响应，每次选课都是供不应求，同学们也十分珍惜来之不易的学习机会。本课程的发展和研究生的培养共同发展，互为反哺。积极听取师生们的意见和建议，为了拓宽眼界，中心陆续开展了仪器应用讲座，邀请仪器应用工程师跟大家分享仪器使用技巧，图片处理工具的使用，进一步丰富了同学们的仪器应用知识，使得该课程建设上升为“一点带动，双箭齐发，三方共建”的局面，收效甚佳。

任何一个培训和学习的过程都是一个量变到质变，质变到飞跃的过程，在尊重学习过程客观规律的前提下，探索和构建了LSCM分析实验技术B课这一适合培养研究生仪器操作人员的独特模式，该培训课程既引人入胜又事半功倍，它为LSCM仪器开放共享奠定了坚实的人员基础。对于大型仪器开放共享的人员培训模式，也需要相关人员进一步地深入挖掘和探索，做到与时俱进，适应不断发展的时代和教育培养人才的需要。