逆向思维类试题的解题思路——以2022年高考生物全国甲卷为例

四川 王阳兰

高考命题坚持稳中有变的策略，在难度平稳、区分度良好的前提下，每年的试卷和试题都有一定的变化。2022年高考生物全国甲卷的突出变化之一是逆向思维类试题比重增大。这种设问形式的改变，增强了对科学思维、科学探究等核心素养的考查，有利于提升考查难度和区分度。

1.逆向思维类试题的解题思路

逆向思维类试题是指在已知结果或结论的前提下，推测产生这种结果或结论的实验思路、原因、条件等。解答逆向思维类试题需要打破固有思维，借助假设法、搭桥法、转换法等策略突破思维障碍，从而创造性地解决问题。

1.1假设法：突破“结果—原因”类试题

在逆向思维类选择题中，题设选项的本质是科学探究中的多种可能性假设。“假设法”解题思路是将各选项变为假设，再依据各假设推理出预期结论，最后对比预期结论是否与题设结论一致。假设法将逆向思维的问题进行二次转换，体现了假说—演绎法在解题中的运用。

【例1】(2022年，全国甲卷，第3题)植物激素通常与其受体结合才能发挥生理作用。喷施某种植物激素，能使某种作物的矮生突变体长高。关于该矮生突变体矮生的原因，下列推测合理的是

(A)

A.赤霉素合成途径受阻

B.赤霉素受体合成受阻

C.脱落酸合成途径受阻

D.脱落酸受体合成受阻

例1为“结果—原因”类试题，从实验结果倒推原因，需要解决两个问题：一是喷施的某种激素是赤霉素还是脱落酸？二是矮生原因是激素合成受阻还是受体合成受阻？通过如表1所示的两轮假设，结合已有学科知识，检验预期结论是否符合题设要求，从而筛选出合理答案。

表1 假设法运用示例

1.2搭桥法：简化“结果—思路”类试题

“搭桥法”解题思路的关键在于寻找已知条件与答案之间的联系点，将解题步骤拆分为两步：先分析已知条件与联系点的关系，再基于联系点分步梳理答案要点。由于逆向推理与学生的思维惯性相悖，且分步逆向推理的难度较大，合理运用搭桥法能够将推理过程进行拆分，用化整为零的方式简化复杂问题。

【例2】(2022年，全国甲卷，第37题节选)(3)为了比较A、B降解石油的能力，某同学利用步骤②所得到的平板Ⅰ、Ⅱ进行实验，结果如表所示(“+”表示有透明圈，“+”越多表示透明圈越大，“-”表示无透明圈)，推测该同学的实验思路是在无菌条件下，将等量等浓度的A菌液和B菌液分别接种到平板Ⅰ的甲、乙两孔处，平板Ⅱ也进行同样的操作，在相同且适宜的条件下培养一段时间，比较两个平板两孔处的透明圈大小并记录，根据透明圈大降解能力强，透明圈小降解能力弱，比较A、B降解石油的能力。

菌株透明圈大小平板Ⅰ平板ⅡA+++++B++-

例2为“结果—思路”类试题，要求学生已知实验结果逆向写出实验思路。解题的关键在于找到结果与思路之间的联系点，即自变量和因变量(如表2所示)。首先，从实验结果分析出自变量为菌株种类、平板种类，因变量为菌株降解石油的能力。然后，基于以下两个问题梳理实验思路。一是如何处理自变量？应将菌株A、B分别接种到平板Ⅰ、Ⅱ。二是如何观测因变量？菌株降解石油能力的观测指标为透明圈大小，且透明圈大小与降解能力成正比。

表2 搭桥法运用示例

1.3转换法：巧解“结论—结果”类试题

“转换法”是一种将逆向思维转换为顺向思维的解题思路。具体方法是将题设问题进行等价转换，通过转变提问角度将思维方式“反逆为顺”。转换法有利于将陌生的设问方式归化为熟悉的解题思路，从而降低思维难度。

【例3】(2022年，全国甲卷，第32题改编)已知玉米籽粒的糯和非糯是由1对等位基因控制的相对性状。为了确定这对相对性状的显隐性，某研究人员将糯玉米纯合体与非糯玉米纯合体(两种玉米均为雌雄同株)间行种植进行实验，果穗成熟后依据果穗上籽粒的性状，可判断糯与非糯的显隐性。若实验结果是糯性植株上全为糯性籽粒，非糯植株上既有糯性籽粒又有非糯籽粒，则糯是显性；若实验结果是非糯性植株上只有非糯籽粒，糯性植株上既有糯性籽粒又有非糯籽粒，则非糯是显性。

本题改编自教材课后习题，原题考查玉米甜与非甜的显隐性判断。教材习题是顺向思维，由实验结果推出实验结论。例3则与之相反，为“结论—结果”类试题，要求学生在已知实验结论的情况下去倒推实验结果。题设的预期实验结论可以等价看作实验假设(如表3所示)，将解题思路转换为顺向推理。比如，若糯是显性，则假设糯性植株的基因型为AA，非糯性植株的基因型为aa。由实验假设顺向推出实验结果，糯性植株上的自交子代为AA，杂交子代为Aa，全为糯性；非糯性植株上的自交子代为aa，杂交子代为Aa，既有糯性又有非糯性。

表3 转换法运用示例

2.培养逆向思维的启示

在高考复习中可以通过发展理性思维、增强实证意识、启蒙科学论证等途径，提升逆向思维能力，落实科学思维和科学探究核心素养。

2.1发展理性思维

面对多种可能性假说时，科学家需要基于实验证据或理论依据进行理性分析。在复习中，可以基于教材经典实验结果，培养提出假说与评价假说的能力，有利于提高“结果—原因”类试题的解题能力。

以肺炎链球菌体内转化实验为例，可以基于实验结果提出多种假说并讨论其合理性：①S型菌未被高温杀死，②S型菌死而复生，③加热杀死的S型菌使R型菌转化为S型菌，④S型菌的DNA使R型菌转化为S型菌。讨论：以蛋白质在高温变性且不可逆为依据，反驳假说①②；以DNA无毒性、基因控制合成的英膜使菌体产生致病性为依据，反驳假说④；以基因重组的原理为依据，支持假说③。

2.2增强实证意识

北大附中于璇老师曾说，每一节生物课都是实验课。从教材结论出发，去逆向寻找结论背后的证据，有利于提高“结果—思路”类试题的解题能力。

以寻找内共生假说的支持性证据为例，可以思考讨论：如何验证真核细胞的线粒体来源于原核细胞？第一种思路：从线粒体的功能出发，已知有氧呼吸第三阶段的场所在线粒体内膜。若线粒体来源于被内吞的原核细胞，则线粒体内膜来源于原核细胞，即原核细胞相应的反应场所应为细胞膜。若原核细胞与线粒体内膜上含有相同的呼吸酶，则支持内共生假说。第二种思路：从线粒体的结构出发，已知真核细胞与原核细胞的核糖体结构不同，且某抗生素只能与原核细胞核糖体结合。若该抗生素能够与线粒体的核糖体结合，则支持内共生假说。

2.3启蒙科学论证

逆向思维是对结果或结论的逆向论证，其本质为科学论证。适当补充了解经典科学实验作为支持性证据，有利于从科学家的思维方式中获得启发，增强分析复杂情境信息的能力。在已知结论的前提下，预测经典科学实验的结果，能够像科学家一样思考，有利于提高“结论—结果”类试题的解题能力。

以证明核糖体RNA不是遗传信息传递的信使为例，Volkin和Astrachan等人的经典实验：①在15N培养基中培养大肠杆菌，使其核糖体为比重大的重核糖体；②转移到含14N的培养基中继续培养，同时用噬菌体侵染细菌；③用密度梯度离心将轻、重核糖体分离。阅读实验设计后，分析预期的实验结果为核糖体全为重核糖体。