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，簡單理解就是“倒過來想一想”。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，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，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)果析過程——分析基因表達(dá)過程

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)果來推導(dǎo)過程，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）。回答下列問題：

（3）部分氨基酸的密碼子如表所示。若來自大豆的某小肽對(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。