循环与运输

动物的循环系统与血液运输动物的循环系统是保证身体正常运作的重要组成部分。

血液运输是循环系统的核心功能之一，它通过携带氧气和养分、运输代谢废物和维持体温等方式，确保动物体内各个组织和器官的正常运行。

一、循环系统的基本结构动物的循环系统由心脏、血管和血液三个主要组成部分构成。

心脏是循环系统的中枢，它通过收缩和舒张的方式将血液推送到全身。

血管分为动脉、静脉和毛细血管三种类型，其中动脉将氧气丰富的血液从心脏输送到各个组织和器官，静脉则将含有代谢废物的血液返回心脏，毛细血管则将血液与组织细胞相接触，实现气体、养分和废物的交换。

二、循环系统的机制1. 心脏收缩与舒张循环系统的运作始于心脏的收缩和舒张，这是由心脏自身的电生理活动控制的。

心脏由心房和心室组成，心房收缩时将血液送往心室，随后心室收缩将血液推送到全身。

心脏收缩和舒张的协调工作确保了血液的单向流动，防止了血液逆流。

2. 血管的结构和功能动脉、静脉和毛细血管在结构和功能上有所区别。

动脉具有较厚的血管壁，能够承受较高的血压，将氧气和养分输送到各个组织和器官。

静脉的血管壁相对较薄，具有较大的内径，能够容纳较多的血液，将含有代谢废物的血液返回心脏。

毛细血管则起到连接动脉和静脉的桥梁作用，其壁面积巨大，便于气体和养分的交换。

3. 血液的组成和功能血液是循环系统中的重要介质，它主要由血细胞和血浆组成。

血细胞包括红细胞、白细胞和血小板，红细胞携带氧气，白细胞参与免疫反应，血小板则参与血液的凝固。

血浆是血液中的液态部分，含有水、蛋白质、电解质、激素等物质，它们在体内起到运输营养物质、代谢废物和调节体温的作用。

三、血液运输的过程血液通过循环系统运输氧气、养分和代谢废物，确保全身各个组织和器官的正常功能。

在循环系统中，氧气和养分由动脉输送到毛细血管，与组织细胞进行气体和物质的交换，同时代谢废物被回收并从毛细血管通过静脉返回心脏。

1. 氧气和养分的运输心脏的收缩使血液被推入动脉，动脉将氧气和养分输送到各个组织和器官。

第31卷第4期吉首大学学报(自然科学版)Vol.31No .42010年7月Journ al of Ji shou Universit y (Nat ural Science Edit ion)July.2010文章编号:1007-2985(2010)04-0031-04垂直循环法在运输问题中的应用吴建平,吴上民(湖南科技学院,湖南永州425100)摘要:用一种新的表上作业方法垂直循环法确定初始调运方案.针对最小元素法只考虑局部运输费用最小化,以及伏格法的运算量大、步骤繁琐等不足,垂直循环法根据交叉行、列元素的大小比较确定每一行、列的运量配送,使得整体取值尽量小时形成的一个运输问题,在初始基可行解确定的情况下,通过方案的调整即可确定最优解.关键词:运输问题;垂直循环法;最优解中图分类号:O224文献标志码:A表上作业法是一种求解运输问题的特殊方法,在手工运算时简便而有效.其比较普遍使用的方法有西北角法、最小元素法和伏格法,运输问题的数学模型为min z =n i=1nj=1c i j x i j s.t.m i=1x ij =a i ,nj=1x i j =b j i =1,2,!,m;j =1,2,!,nx ij0i =1,2,!,m;j =1,2,!,n.当m i=1a i =n j =1b j 时,这里假设所有的运输问题为平衡运输问题,又因为不平衡问题转化为平衡运输问题较为容易,所以在这里的研究都以平衡运输问题为例.1求解初始基可行解的相关算法表上作业法,是直接在运价表上求最优解的一种方法,求初始基行可行解(初始调运方案).常用的方法有最小元素法、元素差额法(Vogel 近似法)、西北角法.1.1西北角法求解初始基可行解西北角法[1](亦称左上角法)是优先从运价表的左上角的变量开始赋值,所对应的变量x ij 优先赋值min =(a i ,b i ),然后从剩下的m #n 矩阵运价表中再在表中余下部分的左上角赋值,同时满足约束,依次类推直到右下角元素分配完毕,最后得到1个初始基可行解.虽然西北角法比较简单、易掌握,但是相对于其他几种方法,它所确定的方案质量最差.1.2最小元素法求解初始基可行解最小元素法[1]是以找出最小元素优先配送为思想的方法,即对产销运价表中最小运价c ij 所对应的变量x ij 优先赋值min =(a i ,b i ),然后从剩下的m #n 矩阵运价表中继续取最小运价对应的变量赋值,同时应满足约束,依次取剩下运价表中的最小元素,直到最后得到1个初始基可行解.但最小元素法的思想只考虑了局部运输费用最小化,有时为了使某地的运费最节省,而可能使得其他地方的运费很大,因此相对于整体来说其运费偏大.*收稿日期33基金项目湖南省科技厅专项计划科研课题(F 6)作者简介吴建平(),男,湖南永州人,湖南科技学院助教,硕士研究生,主要从事运筹学研究:2010-0-0:2009J400:1981-.1.3Vogel 近似法求解初始基可行解Vogel 近似法对最小元素法进行了改进,在考虑到产地到销地的最小运价的同时也考虑到了与次小运价之间的差额,如果差额相差很大,最小运价就优先调运(确保费用较低).Vogel 近似法要求首先求出每行次小运价与最小运价之差u i ,同时求出每列次小运价与最小运价之差v j ;找出所有行、列差额的最大值,即L =max{u i ,v j },差额L 对应行或列的最小运价处优先调运.虽然Vogel 近似法所确定的初始基可行解近似最优方案,但它相对来说运算量大,步骤繁琐,容易出错.特别是在产地和销地的数目较多的情况下,当有1列或1行调运完毕,再在剩下的运价中应用最大差额,继续进行第2次调运,依次循环下去,直到最后全部调运完毕,最终才能确定1个初始调运方案.2垂直循环法求解初始基可行解求解步骤第1步:确定产销与运价表中的1行或1列,从中找出最小的元素(或可取的最小元素).第2步:以该元素为交点,查看与前面所选中的行或列垂直的列或行是否存在比选中的元素还小的元素.若不存在,则可确定最小元素点的量的取值,其值应取产量与销量二者的较小者,同时将较大者划去,将其改为较大者与较小者的差值,完成了1个量的确定;若存在,则可重复第2步直至可以确定取值.第3步:完成1次定量后,选定另1行或1列重复以上步骤,直至确定运输问题的分配方案.这里规定行为产地,列为销地,当同一列或同一行存在相同的元素时,以产量或销量较大者优先足额分配.3算法实例分析及求解比较例1某食品公司拥有6个分厂A 1,!,A 6,有7个销售公司B 1,!,B 7,其各个分厂每日的产量、各销售公司每日的销售以及各分厂运往各个销售公司的单位运价如表1所示,表中产量与销量的单位为t,运价的单位为百元/t.问该公司如何在满足各销点需求的前提下调运产品的总运费最少?表1例1基本情况这是一个产销平衡运输问题,为此不需要再设假想产地和销地了.从第1列开始,确定其最小元素为x 31=1,而以x 31为交点垂直的行没有比其更小的元素,在这里将x i j 所在的空格记为x i j ,则可为x 31分配运输量为min(13,13)=13,将A 3和B 1的量改为13-13=0,完成了1次分配;在第2列中确定其最小元素为x 22=4,而以x 22为交点的行有比其更小的元素x 25=1,而以x 25为交点垂直的列没有比其更小的元素,则可为x 25分配运输量为min(9,12)=9,将A 2的量改为0,B 5的量改为3;在第3列中确定其最小元素为x 63=7,而以x 63为交点垂直的行有比其更小的元素x 67=2,以x 67为交点垂直的列没有比2更小的元素,则可为x 6分配运输量为(6,6)=6,将6的量改为,B 的量改为;在第列中因为其最小元素项已经不能再分配量,则选其次小元素为x =,而以x 为交点垂直的行有比其更小的元素x 6=,而以x 6为交点垂直的列没有比更小的元素,则可为x 6分配运输量为(,)=,将的量改为,32吉首大学学报(自然科学版)第31卷7min 1A 1070414111414141min 9109A 11B 6的量改为0;在第5列中因为其可取的最小元素项为x 45=9,而以x 45为交点垂直的行没有比其更小的可取元素,则可为x 45分配运输量为min(3,7)=3,将A 4的量改为4,B 5的量改为0;!!依次重复做下去,直到所有产量分配完毕,最后1列和行的余量为0(用运输表求解结果见表2).表2用运输表求解例1的结果垂直循环法求解:总运费min z =n i=1nj-1c i j x ij =13#1+10#8+!+2#6=339个单位.西北角法求解(求解过程详见文献[2-3]):总运费=10#3+3#5+4#6+4#15+8#13+1#4+7#13+11#10+17+9#18+6#2=629个单位.最小元素法求解(求解过程详见文献[2-3]):总运费=13#1+1#6+7#7+2#8+8#7+6#17+2#13+9#1+3#10+9#4+2#6=355个单位.由例1求解可知,垂直循环法所确定的初始基可行解优于最小元素法和西北角法.为了便于说明例题的任意性,下面再举1例.例2某公司有5个生产基地和6个销售基地,其各生产基地和销售基地的每日产量、销量以及各生产基地到各销售基地的单位运价如表3所示,表中产量与销量的单位为t,运价的单价为百元/t,问如何安排调运使运费最小?表3例2基本情况33第4期吴建平,等:垂直循环法在运输问题中的应用34吉首大学学报(自然科学版)第31卷垂直循环法求解(类似于例1的方法):总运费=6#1+2#7+3#8+4#5+2#3+1#5+4#3+2#7+4#8=133个单位.Vogel近似法求解(求解过程详见文献[4]):总运费=6#1+2#7+3#8+4#5+2#3+1#5+4#3+2#7+4#8=133个单位.运用管理运筹学软件求解此运输问题的成本或收益为133个单位.例2求解表明,垂直循环法、Vogel近似法、管理运筹学软件所求得的结果相同,垂直循环法在达到与Vogel近似法等效的情况下,较V ogel近似法简单、方便,是一种可取的方法.4结语垂直循环法和最小元素法是在同一原理下的以最小元素为基础定量的一种确定初始基可行解的方法,此方法针对最小元素法只考虑了局部运输费用最小化,以及伏格法的运算量大、步骤繁琐、容易出现失误的情况,改进了运算方法,简便、快速地解决运输问题初始基可行解,然后通过方案的调整即可确定最优解.参考文献:[1]韩伯棠.管理运筹学[M].第2版.北京:高等教育出版社,2004.[3]郭秀英.论运输问题表上作业法[J].科技与管理,2007(3):33-35.[3]刘大为,蒋方华.运输问题表上作业法的改进[J].科技资讯,2008(12):248-249.[4]谢凡荣.产销平衡运输问题的表上作业法解法的一个注记[J].运筹与管理,2005,14(4):44-46.Application of Vertical Circulation Method in the Transportation ProblemWU Jian ping,WU Shang min(Hunan University of Science and Engineering,Yongzhou425100,Hunan China)Abstr act:A new method on the table,the vertical cir culation method,is used to determine the initial scheduling schemes.Minimum element method only considers the local transportation cost minimization, and vogel method has heavy computation and tedious steps.While vertical circulation method determines the tr ansportation volume distribution of each row and column according the cr ossing row and column el ement size.T his method forms a tr ansportation pr oblem when the global volume is as small as possible. When the initial basic feasible solution is determined,thr ough the adjustment of the scheme,the optimal solution can be determined.Key words:tr ansportation pr oblem;vertical circulation method;optimal solution(责任编辑向阳洁)。

《循环与运输》导学案一、导学目标：1. 理解生物体内循环系统的结构和功能。

2. 掌握人体循环系统的组成和作用。

3. 了解植物的输水输食方式。

4. 理解运输系统在生物体内的重要性。

二、导学内容：1. 生物体内循环系统的结构和功能。

2. 人体循环系统的组成和作用。

3. 植物的输水输食方式。

4. 运输系统在生物体内的重要性。

三、导学步骤：1. 引入导学内容：通过观察生活中的例子，引导学生了解循环与运输的重要性，引发学生对循环与运输的思考。

2. 进修生物体内循环系统的结构和功能：介绍生物体内循环系统的观点、结构和功能，让学生了解循环系统在生物体内的作用。

3. 进修人体循环系统的组成和作用：详细讲解人体循环系统的组成包括心脏、血管和血液，以及其作用和功能。

4. 了解植物的输水输食方式：介绍植物的输水输食方式，包括根系的吸收水分和养分的过程，引导学生了解植物的运输系统。

5. 探讨运输系统在生物体内的重要性：讨论运输系统在生物体内的重要性，引导学生思考运输系统在维持生物体正常运作中的作用。

四、教室练习：1. 选择题：生物体内循环系统的主要功能是（A. 呼吸B. 运输 C. 消化 D. 分泌）2. 判断题：人体循环系统由心脏、血管和血液三部分组成。

（√）3. 解答题：简要描述人体循环系统的工作原理。

五、课后作业：1. 阅读相关教材，进一步稳固对循环与运输的理解。

2. 完成相关练习题，检验对知识点的掌握水平。

3. 思考生物体内循环系统和运输系统的重要性，写一篇心得体会。

六、拓展延伸：1. 观察植物的根系结构，了解植物的输水输食方式。

2. 调查人体循环系统的疾病和预防方法。

3. 制作模型展示生物体内循环系统的结构和功能。

加快推进绿色循环低碳交通运输发展指导意见交通运输是国民经济和社会发展的基础性、先导性和服务性行业，也是国家节能减排和应对气候变化的重点领域之一。

为全面落实党的十八大提出全面建成小康社会的宏伟目标和“五位一体”的总体布局，加快推进绿色循环低碳交通运输发展，特提出以下指导意见：一、总体要求1.指导思想。

深入贯彻落实党的十八大精神，按照建设“五位一体”总体布局的要求，以科学发展观为指导，以节约资源、提高能效、控制排放、保护环境为目标，以加快推进绿色循环低碳交通基础设施建设、节能环保运输装备应用、集约高效运输组织体系建设、科技创新与信息化建设、行业监管能力提升为主要任务，以试点示范和专项行动为主要推进方式，将生态文明建设融入交通运输发展的各方面和全过程，加快建成资源节约型、环境友好型交通运输行业，实现交通运输绿色发展、循环发展、低碳发展。

2.基本原则。

——政府主导，合力推动。

积极争取各级政府支持，主动加强与相关政府部门的协调，发挥政策叠加优势，突出政府主导作用。

同时，充分发挥市场调节作用、企业主体作用和行业协会作用，引导社会公众广泛参与，形成政府、企业和公众共同参与的协同推进机制。

——优化结构，创新管理。

在继续加强绿色循环低碳循环技术研发和推广应用的基础上，更加注重优化交通基础设施结构、运输装备结构、运输组织结构和能源消费结构，更加注重提升行业监管能力和企业组织管理水平，充分挖掘结构性和管理性绿色循环低碳发展潜力。

——法规约束，强化责任。

积极推进绿色循环低碳交通运输法律法规和标准体系建设，着力改善法制环境，建立健全目标责任制和考核评价制度，加强监督检查，加大奖惩力度，增强绿色循环低碳发展的目标责任与制度约束。

——试点示范，典型引路。

建立部省共同推进绿色循环低碳交通运输发展新机制，推进区域性和主题性试点，深化绿色循环低碳交通运输专项行动，树立行业典型，以点带面，推动全行业绿色循环低碳发展。

3.发展目标。

到2020年，在保障实现国务院确定的单位GDP碳排放目标的前提下，全行业绿色循环低碳发展意识明显增强，节能减排体制机制更加完善，科技创新驱动能力明显提高，监管水平明显提升，行业能源和资源利用效率明显提高，控制温室气体排放取得明显成效，适应气候变化能力明显增强，生态保护得到全面落实，环境污染得到有效控制，基本建成绿色循环低碳交通运输体系。

《循环与运输》作业设计方案一、设计背景《循环与运输》是高中生物课程中的重要内容之一，涉及到生物体内外物质的循环和运输过程。

通过本次作业设计，旨在帮助学生加深对循环与运输知识的理解，培养其观察、实验和分析问题的能力。

二、设计目标1. 理解人体内外物质的循环和运输过程；2. 掌握相关实验方法和技巧；3. 培养学生的动手能力和团队合作精神。

三、设计内容1. 实验一：观察植物的水分运输实验目标：观察植物水分的运输过程，了解植物的输水现象。

实验步骤：1）将一株鲜活的多叶植物放入带有色素的水中；2）观察植物叶子的变化，记录水分运输的过程；3）分析实验结果，总结植物水分运输的规律。

2. 实验二：模拟血液在血管中的流动实验目标：通过模拟实验，了解血液在血管中的运输过程。

实验步骤：1）准备一根通明的软管，将红色液体注入其中；2）用手轻轻捏住软管两端，模拟心脏的收缩和舒张；3）观察液体在软管中的流动情况，分析血液运输的原理。

3. 实验三：观察人体的呼吸运输过程实验目标：观察人体呼吸过程中氧气的运输情况。

实验步骤：1）让学生进行有氧运动，如跑步、跳绳等；2）观察学生的呼吸频率和深度变化；3）记录实验数据，分析呼吸运输过程中氧气的作用。

四、设计要求1. 学生需按照实验步骤进行实验操作，注意安全；2. 学生需认真记录实验数据，并进行分析和总结；3. 学生可以在小组内进行实验，培养团队合作精神。

五、评判方式1. 实验报告：学生需撰写实验报告，包括实验目标、步骤、结果和分析；2. 实验操作：老师将根据学生的实验操作情况和实验数据进行评分；3. 学生讨论：学生可以结合实验结果进行讨论，展示对循环与运输知识的理解。

六、总结与展望通过本次《循环与运输》作业设计，学生将深入了解生物体内外物质的循环和运输过程，培养实验操作能力和分析问题的能力。

未来，可以结合更多实例和案例，进一步拓展学生的思维，提高他们的综合素质。

第四章第三节物质运输的途径——体循环和肺循环学习目标：1.概述体循环和肺循环的途径2.说明血液循环过程中成分的变化3.阐明血液循环的意义4.培养良好的生活习惯，确立积极、健康的生活态度。

教学过程：驱动问题：第二章我们学习了消化系统，第三章学习了呼吸系统，那么消化后吸收的营养物质及呼吸所获得的的氧气，都要通过血液循环系统被运到哪里利用？那么营养物质和氧气进入血液后是通过怎样的途径被运到组织细胞的呢？本节课我们来学习物质运输的途径：体循环和肺循环任务一：概述体循环和肺循环的途径1.总起点和终点我们知道物质运输的动力器官是心脏，心脏的四个腔中泵出血液的腔是什么？回收血液的腔是什么？所以体、肺循环的起点是什么，终点是什么？2.总路径物质运输的管道是血管，那么血液在三种血管中的流动方向是怎样的？根据动脉和静脉的定义，与心室相连的血管是动脉，与心房相连的血管是静脉，所以，体肺循环的总路线是怎样的？3.体肺循环起点和相连血管心脏的四个腔中壁最厚的是什么，为什么，它连什么血管？所以体循环输送血液路线最长，它的起点是什么？肺循环路线短起点是什么？4.体循环和肺循环的路线下面请同学们观看微视频，然后自己画出体循环和肺循环的路线。

参考课本74-75页，小组讨论，像老师这样用文字和箭头表示，画出体循环的路线和肺循环的路线，写完的组可以到黑板上填写完整，正确的+2分。

如果有不同意见，可以用红笔改正。

左心房和左心室，以及右心房和右心室之间都有什么结构，保证血液只能从左心房流向左心室，右心房流向右心室。

所以体循环和肺循环就构成了一条完整的血液循环途径。

心房和心室都属于心脏，所以体循环和肺循环在哪里汇合到一起？构成一条完整的血液循环途径。

5.接龙小游戏：下面我们玩一个接龙小游戏，老师随便说出一条路线的起点，其他同学要依次说出血液循环的路线，一次一个同学只说一个名称，好的组加2分。

说错的组要减2分，给大家2分钟的时间做准备。

哪个小组来评价一下哪个组表现最好：思考问题：体循环和肺循环构成完整的血液循环途径，那么体循环和肺循环是一前一后进行的，还是同时进行的？师和同学一起做旋转的动作，体验体肺循环是同时进行的。

7．循环与运输教学设计教学设计思想：本课将引导学生进入血液循环系统的学习。

以问题的形式引入，激发学生探究氧气和养料的运输问题，通过观察教科书中的插图（利用泵灌溉图、人体循环系统示意图、食物传送示意图——孩子们从传送带上取食物并将垃圾放回到传送带上）引导学生用类比的方法进行分析，是什么力量“推动”血液在我们体内的血管中不停地循环往复流动。

教学目标：一、科学探究目标1．能用类比或联想的方法对所要探究的问题进行假设。

2．能想出2种以上测量和计算心率或脉搏的方法。

3．能通过挤压网球推测并描述心脏是怎样工作的。

4．能初步制定比较完整的探究计划。

5．能运用一种调查的方法寻找治疗心脏疾病的新技术。

二、情感态度与价值观目标能将自己的方法或观点与其他同学进行交流。

三、科学知识目标1．能正确说出心率的定义。

2．能举例说明哪些因素能影响心率的变化。

四、科学、技术、社会、环境目标能举实例说明新技术如何帮助人们解除疾病。

教学重点和难点：指导学生通过综合运用以往学过的方法探究与“心脏和血管的作用及保健”相关的问题教学方法：教师讲授与学生活动相结合的互动教学法。

教学媒体：多媒体设备，人体循环系统图，医用听诊器，计时工具。

课时建议：2课时。

教学过程：（一）导课教师：一个工厂要不断地运来它所需要的原材料，并要运走它生产出来的合格产品和废物，可以用什么工具来运呢？学生：飞机、火车、汽车、轮船……教师：汽车、火车、飞机、轮船我们可以用运输系统来概括。

也就是说，一个工厂需要一个运输系统。

我们的人体好比一个工厂，也需要一个运输系统，需要把肺吸进的氧气和小肠吸收的养料运到全身各处，也要把细胞产生的二氧化碳等废物运到肺和其他器官，排出体外。

那么，人体的运输系统是什么呢？今天我们就来一起学习。

（二）新课教学出示人体循环系统图。

教师：是什么力量“推动”血液在我们体内的血管中不停地循环往复流动呢？学生：观察水泵及食品传送图，从中寻找答案。

◆活动1：测量心率1．介绍心率及测量心率的方法。

循环与运输第二课时
教学过程：
（一）导课
讲述：在一天中我们的心跳快慢会发生一些变化，有些时候会感到心跳加快，全身发热，甚至流出汗来。

那么，心跳的快慢究竟与哪些因素有关呢？让我们一起来研究吧！
（二）新课教学
◆活动2：探究影响心跳快慢的因素
1．提出问题：心跳的快慢与哪些因素有关？
学生：猜想假设。

教师：怎样证明自己的假设呢？
学生：
（1）分组讨论，设计实验方案。

（2）交流完善实验方案。

（3）分组开展探究活动。

（4）汇报交流探究结果。

教师小结：影响心跳快慢的因素是多方面的，心跳加快时，输送到全身的血液增多，以满足人体的需要。

◆活动3：调查新技术在医疗中的作用。

教师：新技术在医疗中的发展和应用能够帮助人们摆脱病痛，甚至重新获得生命；你知道哪些医疗方面的新技术？这些新技术又是怎样帮助人们的呢？
学生：交流自己组搜集到的有关医疗方面的新技术。

板书设计：
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