例談高考生物試題中的逆向思維題型與解題應(yīng)用

河北 周悅寒 侯金海

在高考生物試題中，所見的題型一般是通過(guò)題干信息的引導(dǎo)，進(jìn)行正向分析并作答的試題，這種題型屬于正向思維題型。然而在近些年的高考題中也不乏一些逆向思維題型，此類題型往往是題中給出結(jié)果，要求學(xué)生推理原因或發(fā)生的條件等，簡(jiǎn)單理解就是“倒過(guò)來(lái)想一想”。這類題型往往需要不同于常規(guī)的正向思維解題過(guò)程，跳出常規(guī)思維模式，以另類角度思考問題。常見的逆向思維題型及其解答方法分析如下：

一、由子代推親代——分析親代的基因型

2018 年海南卷中的一道關(guān)于蜜蜂的遺傳題是比較典型的由子代逆推親代的題型，在此之前，學(xué)生進(jìn)行了大量的正向思維訓(xùn)練，練習(xí)的很多遺傳題很多都呈現(xiàn)出“由條件至比值”“由親代推子代”的命題套路。而像2018 年海南卷中的17 題則應(yīng)由子代入手逆向推導(dǎo)。

【典例1】（2018 年，海南卷，第17 題）蜜蜂中，雌蜂是雌雄配子結(jié)合產(chǎn)生的二倍體，雄蜂是由未受精的卵直接發(fā)育而來(lái)的。某對(duì)蜜蜂所產(chǎn)生子代的基因型為：雌蜂是 AADD、AADd、AaDD、AaDd；雄蜂是AD、Ad、aD、ad。這對(duì)蜜蜂的基因型是（ ）

A.AADd 和 ad B.AaDd 和 aD

C.AaDd 和AD D.Aadd 和 AD

【答案】C

【逆向思維命題分析】此題考查學(xué)生對(duì)于蜜蜂這種特殊群體的遺傳規(guī)律是否了解。題目首先給出已知條件：雌蜂是雌雄配子結(jié)合產(chǎn)生的二倍體，雄蜂是由未受精的卵直接發(fā)育而來(lái)的，進(jìn)而分別給出子代的雌蜂和雄蜂的基因型，最終需要推知親代的基因型。仔細(xì)想來(lái)，這是典型的“由子代推親代”類逆向思維命題。

【逆向思維解題策略】此題中“由子代推親代”可以分兩步進(jìn)行：第一步是由子代雄蜂基因型推知親代雌蜂基因型。此時(shí)應(yīng)該注意到子代雄蜂的基因型有4 種，分別是AD、Ad、aD、ad，由于雄蜂是親代卵細(xì)胞發(fā)育來(lái)的，因此很容易推知親代雌蜂的基因型為AaDd；第二步是綜合子代雌蜂和親代雌蜂的基因型來(lái)推知親代雄蜂的基因型。子代雌蜂的基因型是 AADD、AADd、AaDD、AaDd，每種基因型中分別去除掉親代產(chǎn)生的雌配子AD、Ad、aD、ad 后，不難看出親代雄蜂產(chǎn)生的精子只有一種，即AD，因此答案應(yīng)該選C。

二、追結(jié)果溯原因——尋求現(xiàn)象的合理解釋

近年來(lái)，高考題中的“原因表述”類問題屢見不鮮，尤其是設(shè)問時(shí)若分為兩個(gè)空，第一空需填寫“是（能）”或“否（不能）”，第二空則進(jìn)一步要求寫出判斷的原因，這類問題在表述時(shí)通常也能采用“逆向思維”作答，原因表述得會(huì)更加清晰、規(guī)范、易懂。

【典例2】（2016 年，全國(guó)卷Ⅰ，第32 題改編）已知果蠅的灰體和黃體受一對(duì)等位基因控制，但這對(duì)相對(duì)性狀的顯隱性關(guān)系和該等位基因所在的染色體是未知的。同學(xué)甲用一只灰體雌蠅與一只黃體雄蠅雜交，子代中♀灰體∶ ♀黃體∶灰體∶黃體為1∶1∶1∶1。同學(xué)乙用兩種不同的雜交實(shí)驗(yàn)都證實(shí)了控制黃體的基因位于X 染色體上，并表現(xiàn)為隱性。請(qǐng)根據(jù)上述結(jié)果，回答下列問題：

僅根據(jù)同學(xué)甲的實(shí)驗(yàn)，能不能證明控制黃體的基因位于X 染色體上，并表現(xiàn)為隱性?請(qǐng)說(shuō)明理由。

【答案】不能 若灰為隱性，黃為顯性，基因位于常染色體上，灰雌與黃雄雜交為 aa×Aa，結(jié)果也會(huì)出現(xiàn)灰雌∶黃雌∶灰雄∶黃雄＝1∶1∶1∶1

【逆向思維命題分析】此題命題的信息點(diǎn)在于同學(xué)甲用一只灰體雌蠅與一只黃體雄蠅雜交，子代中♀灰體∶♀黃體∶灰體∶黃體為1∶1∶1∶1。問題點(diǎn)是僅根據(jù)同學(xué)甲的實(shí)驗(yàn)，能不能證明控制黃體的基因位于X 染色體上，并表現(xiàn)為隱性？根據(jù)經(jīng)驗(yàn)不難判斷出“不能”，但是如果書寫原因時(shí)，總是定向思考如何解釋“為什么不能證明控制黃體的基因位于X 染色體上，并表現(xiàn)為隱性？”這個(gè)問題，就會(huì)讓人陷入表述不清晰的陷阱。

【逆向思維解題策略】綜合上述分析，可以拋開定向思維，從反向思考：若基因不位于X 染色體上也能出現(xiàn)同樣的子代表現(xiàn)型及比例，問題就迎刃而解了。具體解題思路如下：由一只灰體雌蠅與一只黃體雄蠅雜交，子代中♀灰體∶♀黃體∶灰體∶黃體為1∶1∶1∶1 可知，在子代雌性中，灰體∶黃體＝1∶1，在子代雄性中，灰體∶黃體＝1∶1，即該性狀分離比在雌雄個(gè)體中相同，因此若黃體為顯性，基因位于常染色體上，灰雌與黃雄雜交為 aa×Aa，結(jié)果也會(huì)出現(xiàn)灰雌∶黃雌∶灰雄∶黃雄＝1∶1∶1∶1，再注意逆向表述即可清晰表達(dá)出原因。

三、據(jù)結(jié)果析過(guò)程——分析基因表達(dá)過(guò)程

科學(xué)思維的考查往往需要厘清思路，有時(shí)逆向思維可以幫助學(xué)生們從結(jié)果入手逐級(jí)分析生命過(guò)程，下面這道基因表達(dá)的題目就可以很好地應(yīng)用結(jié)果來(lái)推導(dǎo)過(guò)程，幫助學(xué)生更加直觀地分析問題、解決問題。

【典例3】（2020 年，全國(guó)卷Ⅱ，第29 題節(jié)選）大豆蛋白在人體內(nèi)經(jīng)消化道中酶的作用后，可形成小肽（短的肽鏈）?；卮鹣铝袉栴}：

（3）部分氨基酸的密碼子如表所示。若來(lái)自大豆的某小肽對(duì)應(yīng)的編碼序列為UACGAACAUUGG，則該小肽的氨基酸序列是______________________________。若該小肽對(duì)應(yīng)的DNA序列有3 處堿基發(fā)生了替換，但小肽的氨基酸序列不變，則此時(shí)編碼小肽的RNA 序列為_____________。

【答案】酪氨酸—谷氨酸—組氨酸—色氨酸UAUGAGCACUGG

【逆向思維命題分析】此題很容易寫出小肽的氨基酸序列是酪氨酸—谷氨酸—組氨酸—色氨酸，然后直接給出小肽的氨基酸序列不變這個(gè)條件，并指出該小肽對(duì)應(yīng)的DNA 序列有3 處堿基發(fā)生了替換，需要推測(cè)此時(shí)編碼小肽的RNA 序列是什么，這是典型的“據(jù)結(jié)果析過(guò)程”的逆向思維命題。

【逆向思維解題策略】首先根據(jù)該小肽對(duì)應(yīng)的編碼序列，結(jié)合表格中部分氨基酸的密碼子可知，該小肽的氨基酸序列是酪氨酸—谷氨酸—組氨酸—色氨酸。若該小肽對(duì)應(yīng)的DNA 序列有3 處堿基發(fā)生了替換，但小肽的氨基酸序列不變，結(jié)合表格中部分氨基酸的密碼子可知，谷氨酸、酪氨酸和組氨酸的密碼子均有兩個(gè)，且均為最后一個(gè)堿基不同，因此應(yīng)該是這三種氨基酸分別對(duì)應(yīng)的密碼子的最后一個(gè)堿基發(fā)生了替換，此時(shí)編碼小肽的RNA 序列為UAUGAGCACUGG。分析過(guò)程如圖1：

圖1

基于以上分析，筆者嘗試命制了一道逆向思維原創(chuàng)題，可供大家參考：

【原創(chuàng)】某雌雄動(dòng)物的毛色由兩對(duì)等位基因A、a 和B、b 控制，B、b 基因位于X 染色體上，毛色的形成原理如圖2 所示。某人用純合的黑毛雌性個(gè)體與純合的白毛雄性個(gè)體進(jìn)行雜交，F(xiàn)1得到的全是黑毛，讓F1雌雄個(gè)體相互交配，F(xiàn)2黑毛雌∶黑毛雄∶白毛雌∶白毛雄∶黃毛雄=2∶3∶2∶2∶3，有人推測(cè)產(chǎn)生這種比例的原因是親代產(chǎn)生的___________________________________________________________________________________，而卵細(xì)胞可育。

圖2

【答案】基因型是AXB的精子不可育

【逆向思維命題分析】一般的遺傳題都是給出已知條件讓學(xué)生推導(dǎo)子代的性狀分離比，此題卻給出雜交結(jié)果，讓學(xué)生分析形成此結(jié)果的條件，類似于前文提到的第一種類型逆向思維題目，即“由比值至條件”。

【逆向思維解題策略】逆向思考：F2會(huì)出現(xiàn)黑毛雌∶黑毛雄∶白毛雌∶白毛雄∶黃毛雄=2∶3∶2∶2∶3，推知F2中基因型為AAXBXB、AAXBXb、AaXBXB、AaXBXb的植株都缺少1 份，進(jìn)而推知F1產(chǎn)生的基因型是AXB的精子不可育。

綜上，逆向思維在高考題中的考查比較廣泛，尤其是遇到思路復(fù)雜、計(jì)算不方便、正向思維行不通的時(shí)候，學(xué)生們可以嘗試進(jìn)行逆向思維，往往會(huì)有另辟蹊徑、豁然開朗的感覺。平時(shí)上課時(shí)教師將課堂知識(shí)融入逆向思維，養(yǎng)成多角度、多維度的思維習(xí)慣，才能充分應(yīng)對(duì)新教材、新課標(biāo)、新高考。