教育部2020年印发《高等学校课程思政建设指导纲要》通知，要求“让所有高校、所有教师、所有课程都承担好育人责任，守好一段渠、种好责任田，使各类课程与思政课程同向同行，将显性教育和隐性教育相统一，形成协同效应，构建全员全程全方位育人大格局。”课程思政的目的是为了协同育人，作用是强调在所有课程中融入思想政治教育，实现培养“德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人”。

近年来迅速发展的分析化学成为了高等院校化学、化工、材料、生物、制药、食品、环境等诸多专业学生必修的重要化学基础课。分析化学是指发展和应用各种理论、方法、仪器和策略以获取有关物质在相对时空的组成和性质信息的一门学科。目前国内分析化学教材多以经典定量分析为主，而由于各种大型分析仪器及先进分析手段的日新月异，如今的分析化学更应侧重于仪器分析^[1–4]，在教学过程中如何将分析化学动态的历史发展与其传统理论相结合通过课程思政的方式“润物细无声”地融入到课堂中，确保学生对分析化学课程内容的充分理解和把握，是当今分析化学教育工作者需要关注和具有挑战的难题。为此，可根据分析化学教学内容模块设计与探索分析化学课程思政案例，并在每个教学内容模块后给出一个详细的案例设计。

绪论及分析试样的采集与处理部分，内容主要是介绍分析化学的定义、任务作用、分类和计算，以及分析试样的采集、制备和分解等^[1]。课堂授课首先介绍新冠疫情与分析化学的具体案例(见2.1.2)，给学生一个日常生活中“分析化学无处不在”的深刻印象。此外，日常生活中各种食品添加剂以及大气、土壤、饮水用中各成分，甚至血液尿液等人体各项生理指标的快速检测都对分析化学提出了要求，更有赖于分析方法的发展与创新。课上从日常生活中的分析化学引入，可让学生在课下发现并延伸，这不仅能使学生更好地理解分析化学的社会服务功能，还能激发学生学习分析化学的热情和兴趣。然后课中或授课将近结束时再引用曾任耶鲁大学校长的理查德∙莱文的话，“如果一个学生从耶鲁大学毕业后，居然拥有了某种很专业的知识和技能，这是耶鲁教育最大的失败”，引发学生思考，学习知识不是目的，大学学习的目的是锻炼和培养能力，尤其要有意识培养自己自主学习的能力、思辨能力、分析问题和解决问题的能力、语言表达和沟通能力以及团队协作能力等，这些都是新时代大学生所需要的基本能力。

2019年新型冠状病毒感染的肺炎(COVID-19)疫情爆发后，迅速发展的疫情席卷全球，社会经济和人们的生活方式受到巨大影响，引起国际社会高度重视。我国研究团队最早从患者样本中分离出了COVID-19病毒(SARS-CoV-2)毒株并通过基因组测序方法获得了该病毒的基因组序列。之后面对SARS-CoV-2的迅速变异，虽然世界各国研制出的疫苗能提供有效保护、降低重症感染，但最有效的手段仍然是快速识别感染患者后将其隔离治疗。因此SARS-CoV-2的快速、准确检测方法一直都处在不断发展中。用核酸检测方法检测是否感染该肺炎的聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction，PCR)技术是一种广泛应用的可用于检测多种病原微生物的诊断方法，被认为是高灵敏度和特异性检测的“金标准”。PCR实质是一种用于放大扩增特定DNA片段的分子生物学分析技术，它可看作是生物体外的特殊DNA复制，PCR的最大特点是能将微量的DNA大幅增加^[5–8]。PCR反应试剂和反应步骤如图 1所示。

在绪论中介绍分析化学在日常生活中的应用实例时，让学生了解新冠疫情防控过程中的多种化学相关知识，SARS-CoV-2的结构分析、基因组测序、核酸检测、核酸检测试剂、各种治疗药物、消毒剂等都与化学息息相关，更离不开被誉为科学研究与实践活动“眼睛”的分析化学，如媒体报道最多的PCR核酸检测技术从核酸采样、反应试剂到试剂反应过程，展示了分析试样的采集和预处理过程，反应试剂中所用的缓冲溶液也是分析化学中的一个重要概念。在治疗COVID-19的有效方法中，我国的中医和中医药也大显身手，这极大地增强了我们的民族自豪感和文化自信，能培养学生的奉献精神，社会责任感、使命担当精神和家国情怀。

分析化学中的误差与数据处理部分，主要涵盖分析化学中的误差、有效数字及其运算规则、显著性检验、可疑值取舍及回归分析等^[1]，这部分内容十分基础，对各个专业的数据处理都有很大帮助。科学研究以及大型工程设备的数据处理要细致严谨，容不得半点马虎和作假。1996年阿丽亚娜5型火箭发射失败的原因是因为火箭加速度值输入到计算机系统的浮点数不一致。物理学家瑞利(Rayleigh)因不放过千分之五的定量误差而最终获得了诺贝尔奖(见2.2.2)。如今的我们处在一个互联网的大数据时代，能有效运用数据处理分析挖掘出海量数据背后的联系显得尤为重要，因此更有必要学好误差与数据处理这部分内容。

曾任剑桥大学校长的英国物理学家瑞利(Rayleigh)十分注重严格的定量研究，对研究结果要求极为准确。1892年他在测定氮气密度的实验过程中，发现把空气反复通过红热的装满铜粉的管子，清除掉氧气所得到的氮气密度为1.2572 g∙L⁻¹，而用氧氨的混合气通过赤热的氧化铜获得的氮气密度为1.2505 g∙L⁻¹，最初他先怀疑大气氮中残留了一些氧，但又认为“这不可能，因氮和氧密度相差很小，要混杂有大量的氧才会使密度相差千分之五”，他又疑惑来源于氨的氮气中混杂有氢气，但经仔细检验，也否定了。严谨的瑞利对这两种方法获得氮气密度仅千分之五的相对误差“迷惑不解”，经过反复实验后他得出：这绝不是实验误差造成的。1894年4月，瑞利在英国皇家学会宣读了他的实验报告，皇家学院的化学教授杜瓦向瑞利反映“一百多年前有研究认为空气中还有一种不与氧气反应的气体，总量不超过全部空气的1/120”。在同时，伦敦大学的化学家莱姆塞(Ramsay)愿与瑞利合作进行这项研究。

于是瑞利和莱姆塞(图 2)合作研究，最终圆满解决了该问题：即从化合物中制得的氮是纯氮，从空气中制得的氮不是纯氮气，空气中还有一种密度比较大的气体。莱姆塞根据该气体性质将其命名为“氩”。1894年8月，瑞利和莱姆塞在牛津召开的自然科学家代表大会上宣布了他们的重要发现。瑞利和莱姆塞也因此分别获得了1904年的诺贝尔物理学奖和化学奖^{[9, 10]}。瑞利和莱姆塞发现氩气的过程向我们展示了科学的伟大发现，往往来自于精确的量度和从大量数据中的明察秋毫。两位科学家严谨细致、客观求实、不断探索的科学精神更值得我们学习。

滴定分析部分，包括酸碱滴定法、配位滴定法、氧化还原滴定法、沉淀滴定和重量分析法等^[1]。配位化合物在日常生活中应用广泛，如1922年诺贝尔奖得主者丹麦物理学家玻尔在二次世界大战爆发期间曾把金牌溶于王水中以躲避法西斯的搜刮，就是金和王水生成了简单配合物[AuCl₄]⁻，而从金矿石用氰化法提金也是因为生成了配合物[Au(CN)₂]⁻。氧化还原滴定法中重铬酸钾法微量铬(VI)带来的环境污染不容忽视，必须处理实验室的含铬废液。如1993年美国加州的铬污染事件甚至被拍成了电影《永不妥协》，2011年我国云南曲靖铬污染事件等，这些案列可以让学生了解保护环境对人类的重要性，能让学生更能深刻理解“绿水青山就是金山银山”的环保理念。

在水溶液的酸碱平衡中，共轭酸碱对争夺氢质子，共轭酸和共轭碱作为矛盾的双方，能够相互转化、相互依存，同样在配位平衡、氧化还原平衡和沉淀溶解平衡中，平衡方程式的两侧即是矛盾的对立方，它们体现了矛盾的对立统一规律。在配位滴定中主反应的稳定常数是内因，是本质因素，外因包括溶液中的氢离子和氢氧根离子等其他共存离子的反应；而在氧化还原滴定中，氧化还原电对的电极电势是内因，外因是其他能引起氧化剂或还原剂浓度改变的因素；内因是变化的根据，外因是变化的条件，在一定条件下，外因通过内因而起作用，如外因有时能改变氧化还原反应的方向^[11–15]。还有酸碱滴定终点用酚酞指示剂时溶液为微红、氧化还原滴定中的高锰酸钾法的终点溶液也是微红色，这些相同的终点是“现象”，透过现象看它们的反应“本质”则截然不同，这些辩证法思想相对来说比较容易理解。最让学生印象深刻、反响热烈的辩证思想莫过于酸碱滴定突跃时对滴定本质的认知(见2.3.2)。

在酸碱滴定的强酸碱滴定中，用20 mL 0.1000 mol∙L⁻¹的NaOH滴定20 mL同浓度的HCl，滴定开始前纯HCl溶液的pH为1.00；当NaOH滴入19.80 mL时，溶液的pH为3.30；但当滴定到化学计量点附近差半滴(NaOH不足量半滴)时，溶液的pH为4.30，氢离子浓度变化速度加快；滴定到化学计量点时，NaOH和HCl恰好完全中和，溶液pH为7.00；在化学计量点之后滴定剂NaOH过量半滴，溶液呈碱性，pH经计算为9.70。化学计量点前后仅一滴滴定剂之差，溶液pH突变为ΔpH = 9.70 − 4.30 = 5.40，即由“量变引起质变”。溶液pH的这种急剧变化被称为滴定突跃。化学计量点之前的HCl溶液，随着滴定剂NaOH的一滴滴加入，pH变化缓慢，这是量的积累阶段；到化学计量时，强酸强碱完全中和，溶液为中性的NaCl溶液，pH = 7.00；一旦突破化学计量点，即突破了度的节点，随着NaOH滴定剂的再滴入，溶液立即由酸性溶液变为碱性溶液，发生了突变式质变。同理，在配位滴定、氧化还原滴定、沉淀滴定突跃中也存在此“量变引起质变”现象，由量变和质变的辩证关系引导学生，质变是量变的逐渐积累和必然结果，大学的学习过程也要日积月累、循序渐进，毕业时才能“突跃”为质变——综合素养和能力的突飞猛进，正所谓“不积跬步无以至千里”等警句所蕴含的深刻含义。滴定分析中这些朴素的唯物辩证法思想，一方面可以帮助学生更加全面、正确地理解和掌握滴定分析的本质；一方面可以培养学生的辩证唯物主义世界观，实现授课过程中知识传授与价值观培养的有机统一。

光谱分析法，包括光谱分析法导论、原子吸收/发射光谱法、紫外-可见吸收光谱法、红外吸收光谱法等章节内容。根据光谱分析仪组成结构上的差异，光谱仪一般可分为：吸收光谱仪、发射光谱仪、吸收/发射和光散射光谱仪三大类^[1]。如1859年德国科学家本生(Bunsen)和基尔霍夫(Kirchhoff)用本生灯、三棱镜和望远镜自制的世界上第一台光谱分析仪，是最原始的原子发射光谱仪，用这台简易的光谱仪，他们先后发现了元素铯和铷，他们的发现为世界打开了光谱定性分析的大门。而在1852年的英国，科学家斯托克斯(Stokes)在用分光计观察奎宁和叶绿素溶液时发现它们发出的光的波长稍长于入射光的波长，由此他认为是这些物质吸收了光并能重新发出不同波长的光，而不是由光的漫反射作用引起的，他把这种光称为荧光；基于该发光原理设计的荧光光谱仪属于吸收/发射光谱仪。还有一类光谱仪为吸收光谱仪，其设计的基础为光吸收定律，见2.4.2具体案例。

比色法和光度法基本原理的光吸收定律，最早始于1729年法国物理学家布古厄(Bougouer)发表的一篇论文，其试验光源为烛光，吸收层为玻璃片(图 3a)，试验结果表明“一束光通过玻璃片后被吸收的份数与光源强度无关，若光路中玻璃片层数以算术级数增加，则光强度以几何级数减弱”。1760年，德国物理学家兼数学家朗伯(Lambert)通过对布古厄结论的进一步研究，强调：布古厄的结论只对单色光才是严格准确的；于是，他表述该结论为“如果一束单色光通过某吸收层(玻璃片)，则光密度(透光率I/I₀的负对数)与吸收层的厚度l成正比：lg(I₀/I) = al”。1850年，德国数学家比尔读到了这篇文献，通过研究各种无机盐水溶液对红光的吸收，比尔得出结论“光的吸收与光所遇到的吸光分子的数目有关，如果吸光物质溶于非吸收的溶剂中，则光密度与吸光质点的浓度c成正比，即：lg(I₀/I) = bc”。合并朗伯和比尔两定律，于是得到：lg(I₀/I) = klc，这就是著名的朗伯-比尔定律，其中a、b、k为比例常数。1854年，杜包斯克(Duboscq)等人将此理论应用于定量分析化学领域，并且设计了第一台比色计。到19世纪30年代，随着棱镜制造及汞灯、氢灯等的出现，比色分析法的发展达到了高峰，各种类型的光度计相继问世。至今典型的光度计仍然主要由光源、样品池、单色器、检测器和信号处理及显示器五部分组成。最近发展的新型数码比色分析和食品安全快速检测仪(图 3b)，其定量分析的基础依然是朗伯-比尔定律^{[9, 16–18]}。

简单的烛光和玻璃片组合的实验，看似简单的吸收公式，却经过了科学家百余多年的研究。而几十年之前的文献，读到后对文献结论继续研究的能有多少人？现代光度分析仪器设计的基础仍然是古老的光吸收定律，但借鉴了现代数码电子技术和电池发展技术，这有助于使学生了解现代光学分析仪器的设计原理及发展动态，有助于培养和提高学生的创新意识和创造性地运用知识的能力。

根据物质在溶液中的电化学性质及其变化而建立的电分析化学方法，包括电解分析法、库仑分析法、极谱分析法等^[1]。曾于南京大学和西北大学任教的我国分析化学家高鸿院士，擅长仪器分析，特别致力于电化学分析的研究，通过系统地研究和发展示波分析方法，他开辟了一个分析化学的新领域。高鸿院士青年时期曾考取中央大学(原南京大学)航空系，后转入化学系学习，毕业后赴美留学本欲攻读有机化学专业却因祖国需要而改学分析化学，后回国任教，对我国分析化学学科的发展作出了不可磨灭的贡献。他的事迹可激发学生的爱国热情和为祖国奋斗终生的理想信念。电化学分析基础的能斯特方程是德国科学家能斯特在24岁时就发现的一个公式，能斯特事迹见2.5.2。

德国著名科学家能斯特(Nernst) (图 2c)是能斯特方程的发现者，能斯特所取得的成就与他在多所学校学习的经历有关：1883年4–7月，能斯特在苏黎世大学跟随导师主要学习物理和数学。同年10月，能斯特进入柏林大学主修物理，选修化学和天文学等课程；1885年，他前往格拉茨大学原计划听玻尔兹曼的理论物理课，但该课程在此学期恰好没有开设，能斯特跟随其他导师开始研究电学和磁学。1887年，能斯特又前往维尔茨堡大学学习实验物理^[19–21]。1889年，能斯特提出电池的渗透理论，并导出了电极电势与溶液浓度关系的能斯特方程；此外，能斯特还引入溶度积概念来解释沉淀平衡。他提出了被溶解物质在两种溶剂中的分配定律。1906年，根据对低温现象的研究，能斯特得出了热力学第三定律，有效解决了计算平衡常数和许多工业生产的难题。能斯特也是能斯特灯(白炽灯)前身的创造者；他是第一个在高压条件下研究合成氨反应的人；在合成硝酸方面作出了很大的贡献；1920年，因发现热力学第三定律和在化学热力学研究上的贡献，能斯特获诺贝尔化学奖。不像诺贝尔化学奖获得者哈伯替纳粹研制毒气弹，成为罪恶的化学武器之父，能斯特选择坚持正义并公开批评纳粹主义的暴行，因而他于1933年被迫终止了自己的科研生涯。

能斯特是一位尊师重道、注重传承的科学家，跟随不同的导师，他始终在不断地学习、不断地进步，青年时期多学科、高效的学习使他具备了过硬的专业知识和技能，更为他之后在物理和化学交叉领域的研究之路打下了坚实的基础。从能斯特在科学研究中所取得的一系列重大成就和发现可知，能斯特是一位具有多方面才能的人，是青年学者学习的榜样，但能斯特的成功离不开青年求学时期的勤奋努力和打下的坚实基础，因此只有踏踏实实、循序渐进地夯实基础，才能在以后的工作中厚积薄发，推陈出新。能斯特还是一位坚持真理和正义的科学家，面对纳粹的威胁，能斯特宁肯放弃自己热爱的科研工作也不愿与纳粹同流合污，因而青年学子在求真务实的学研生涯中也要树立正确的价值观和人生观，切记莫让自己掌握的知识成为迫害人类的武器。

色谱法包括色谱法导论、气相色谱法、高效液相色谱法和分子质谱法等章节内容^[1]。色谱法也叫层析法、色层法，是一种分离分析方法。色谱法具有超高的分离能力，且分析对象都是混合物，为了分析鉴定他们的组成和含量，必须先用色谱分析法进行分离，因而色谱分析现在是分析化学的重要组成，是石油化工、化学工业部门不可缺少的分析检测工具，是生命、材料、环境、医药、食品、司法鉴定以及航天科学等研究领域的重要手段。

色谱法最有名的应用案例莫过于2008年9月牛奶中的三聚氰胺事件；同年11月，三聚氰胺检测的国家标准方法高效液相色谱法、液相色谱法-质谱法/质谱法和气相色谱-质谱联用法被公布。三聚氰胺事件可引发对企业家的良知、社会责任和担当精神的思考。另一个案例是对我国色谱事业发展贡献突出的被称为“中国色谱之父”的卢佩章院士的介绍，卢院士研究色谱分析半个多世纪，他曾设计出我国第一台体积色谱仪，使分析石油样品的速度缩短到原来的1/30，而用样量仅为原来的1/1000；他曾率团队研制出当时世界上最先进的船用色谱仪；他一直坚持“科学家必须有坚实的理论和技术基础，一颗热爱科学的心”的创新理念，坚持“一个科学家最大的幸福是能对社会、人类做贡献”的奉献精神^[22]。课上授课教师还可以通过展示气相色谱、高效液相色谱仪、离子色谱仪等常用色谱分析仪，着重介绍我国精密仪器的整体现状，让学生对我国分析仪器的现状有整体认识，并鼓励他们在日后的学习工作中要学习老一辈科学家的敬业、奉献和创新精神，从现在起严格要求自己，为把我国建设成世界科技强国而努力奋斗。在“色谱法导论”中包含色谱法的创建和发展，色谱法的创建和发展史有助于培养学生的科学探究精神和科学态度，可以向学生介绍色谱技术的产生、发展和色谱创始人茨维特的工作，见2.6.2。

最初色谱法只是一种分离手段，1850年有学者记录了观察现象“把一滴染料混合物溶液点滴到吸墨纸上会扩成一层层的圆环”。1861年德国物理学家申拜恩(Schönbein)观察到：如果把上端被悬挂的滤纸的下端浸在混合盐溶液中，则各组分会以不同的速度缓缓“上爬”。他的学生高贝尔斯勒德(Goppelsröder)接着便系统研究了多种有机和无机化合物在滤纸上的行为，并在1901年发表了他的研究报道。1906年俄国植物学家茨维特(Tswett)因欲分离植物色素而注意到了这种分离方法，茨维特系统地试验了近百种吸附剂和几种淋洗液的性能，他最有名的实验是在一根玻璃管的狭小一端塞上棉花，在管中填充碳酸钙沉淀，然后将该填充柱与吸滤瓶相连，使植物叶的石油醚溶液自柱中通过(图 4)。结果植物叶中的色素在柱上展开，柱最上面的是叶绿素，接着是两、三种黄色的叶黄素，最下面是黄色的胡萝卜素；按照色素的位置分别剪开，再用醇溶剂分别溶解它们，就得到了各组分的纯溶液。他把这种方法命名为色层法，一种分析化学中极重要的实验方法。这种方法是分离鉴别复杂混合物的一条崭新有效的途径，依靠这种方法，许多化学反应的过程都能被探讨。

但由于1905年获诺贝尔化学奖的德国化学家维尔斯泰特对色谱法的排斥和不信任，茨维特的实验在当时并没有受到科学界的重视。25年后的1931年(茨维特已去世12年)，奥地利化学家库恩(Kuhn)等利用茨维特的方法将过去多年公认为单一的胡萝卜素分离成α和β两个同分异构体，并解析了其分子式。同年他又分离提纯并解析了其他8种新的类胡萝卜素以及维生素A和B₂的结构式，为此库恩获得了1938年的诺贝尔化学奖。他的获奖也使色谱法获得了“重生”，色谱法很快便进入了飞速发展阶段。据统计，迄今为止诺贝尔化学奖得主中有超过12位科学家的获奖工作与色谱是分不开的^{[9, 23, 24]}。

色谱法的发展史告诉我们如果没有维尔斯泰特等权威的排斥，茨维特和他的色谱法或许能更早地为人类服务。这可以告诫学生日后从事科研工作须保持尊重事实、谦虚谨慎的科学态度。茨维特是植物学家，因分离植物色素的需要而开创了色谱层析法，这也表明：科学研究没有学科划分，以解决问题为驱动的研究就是科学研究，科学研究的根本目的就是为了更好地服务人类和建立人与自然更加和谐发展的关系。

利用有限的课堂时间，授课教师既要完成课堂教学目标，又要无缝且有效地插入一些课程思政内容，把知识技能上的“成长”和精神上的“成人”有机结合起来，让学生发自内心地“悟道”，同步实现专业知识学习和道德情操修为的统一。为此，高校教师应严格要求自己，不断学习兼收并蓄；不忘初心坚守师德师风，教书育人立德树人；紧跟时代步伐，积极主动挑起“思政担”，努力成为业务能力精湛、育人水平高超的好老师^[25]。