近日，我校分析测试中心成功自主开发“多功能扫描电镜（SEM）虚拟仿真培训系统”（https://fz.chatseeing.com），标志着我校大型仪器设备开放共享与实验教学数字化建设迈出重要一步。分析测试中心作为校级公共测试服务平台，始终以支撑学科发展、服务科研创新为宗旨，持续为全校师生提供高质量分析测试服务。在实验室与设备管理处的大力支持下，中心持续推进大型设备开放共享，随着电镜设备全天候开放，自主操作培训需求显著增长。本系统应需而生，有效解决了传统线下培训中设备风险高、机时受限、效率低下等难题，为师生提供了一条安全、灵活、智能的线上实训新途径，显著提升了仪器共享服务能力与人才培养质量。
创新引领：从“不敢动手”到“沉浸式实操”，实现操作自由
扫描电子显微镜是支撑材料、物理、化学、生物、医学等多学科前沿研究的关键设备，但其价格昂贵、操作复杂，传统培训容错率极低，导致学生“不敢动手”，严重制约了自主操作人才的培养规模和设备共享效率。
面对这一瓶颈，分析测试中心组建专项攻坚团队，经广泛调研与系统论证，成功开发出集安全理论、高保真模拟操作与AI智能评估于一体的多功能扫描电镜虚拟仿真培训系统。该系统构建了40个精密仪器模型、整合97个核心知识点、嵌入20类安全规程、覆盖700余项分层交互操作节点，完整复现从SEM基础操作到背散射电子成像（BSD）、能谱分析（EDS）、电子背散射衍射（EBSD）等高级功能的全流程。学员可在高度沉浸的虚拟环境中无风险地反复练习，彻底摆脱时间与空间限制，真正实现了“零机时损耗、零设备风险、高效率培训”的新模式。
图1 Gemini300场发射扫描电镜虚拟仿真实训主页
图2 Gemini300场发射扫描电镜培训模块主界面
技术赋能：AI驱动，“学-练-考-评”闭环实现“授之以渔”
该虚拟仿真培训系统不仅将复杂的仪器操作经验转化为结构化的软件逻辑与交互模型，还创新性地将人工智能技术与仪器培训深度融合，首创了 “分级解锁+三维联动考核+AI智能评价”模式，为技能培训提供了超越传统、更加科学精准的路径。
· 学得透：将理论知识点和安全规范以弹窗、动画、交互提示等方式深度嵌入操作环节，实现“场景化认知”，帮助学员在模拟实践中理解原理，告别机械记忆。
图3 系统理论模块学习界面（包含引导及对应部件理论知识）
· 练得精：通过700余个分层交互操作点对电镜操作流程进行拆解，精准复现真实实验场景，确保专业技能高效转化，实现虚拟与现实无异的培训成效。
图4 系统实操演练模块学习界面（包含操作引导、知识点）
· 考得准：虚拟仿真培训系统不仅能判断操作的正误，还能持续追踪并记录交互过程，从操作规范性、准确性、熟练性三个维度进行综合评分，精准评估学员的综合能力。
图5 系统实操技能考核模块页面（包含考题、操作步骤、用时考核）
· 评得智能：AI系统能自动对操作错误进行精准定位和归类，并生成个人能力画像与强化训练方案，为每位学员提供“个性化”的指导，真正实现了“授之以渔”的教学目标。
图6 考核评价报告（含考核成绩、详细报告、AI评价、强化建议）
共享共赢：为中心和学校发展注入新动能
该系统的成功部署，不仅解决了长期制约中心的服务效率与设备安全问题，更通过标准化、低门槛的培训体系打破学科壁垒，重塑了开放共享服务生态。
根本转变培训模式，从“线下受限”到“线上泛在”
传统模式下，每期限额12人、全年仅两期、每期耗时5天。如今学员可随时随地接入虚拟仿真系统，完成自主培训，周期缩短至1.5天，效率提升76%，实现“培训无排队、资源无边界”。
破解“不敢放、不敢练”痛点，真正实现“零风险实操”
系统在虚拟环境中彻底杜绝误操作导致的设备损伤风险，极大缓解教师管理压力，释放百万元级精密仪器的实际可用机时，使其更专注于高水平科研任务。
服务能力实现数量级跨越，从“限额供给”到“全面普惠”
试运行两周以来，已成功支持22人通过线上仿真考核，14人通过最终认证获自主操作资格，获证人数接近以往半年总量。大型仪器培训从“稀缺资源”转型为“标准化服务”，显著提升了对多学科科研的支撑公平性与覆盖广度。
目前，该多功能扫描电镜虚拟仿真培训系统学员满意度达96%，已成为学校公共技术服务数字化改革的标杆案例。正如项目初衷所言：“我们构建的不只是一套工具，更是一种全新的科研服务生态——一个‘没有围墙的分析测试中心’。”
展望未来，中心将加快推广该成功模式，计划拓展至聚焦离子束（FIB）、扫描电镜-拉曼联用系统等更多大型设备，全面建设校级大型仪器虚拟仿真教学平台，为学校“双一流”建设与跨学科创新人才培养提供更坚实、更高效的支撑。
作者单位：分析测试中心
撰稿：郜鲜辉
审核：丁雨葵
