本研究蒐集資料的部分包括相關課程之概念測驗、科學探究能力測驗、主題相依推 理測驗、科學推理測驗，其測驗部分的數據資料主要是以 SPSS 12.0 套裝軟體進行統計 分析，而學習單則是加以說明其統計分析的結果，增加研究的多元性。
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一、概念測驗
以「教學模式」變項進行單因子多變量共變數分析（one-way MANCOVA），當分析資 料時以「教學模式」為自變項，共變量為「概念測驗之前測成績」，依變項為「概念測 驗後測和追蹤測成績」，比較教學模式（實驗組—科學推理融入探究教學、對照組—探 究教學）在後測及追蹤測的成績表現有何差異。
二、主題相依推理測驗
以「教學模式」變項進行單因子多變量共變數分析（one-way MANCOVA），當分 析資料時以「教學模式」為自變項，共變量為「主題相依推理測驗前測成績」，依變項 為「主題相依推理測驗後測與追蹤測成績」，比較教學模式（實驗組—科學推理融入探 究教學、對照組—探究教學）在後測及追蹤測的成績表現有何差異。
三、科學探究能力測驗
以「教學模式」變項進行單因子多變量共變數分析（one-way MANCOVA），當分 析資料時以「教學模式」為自變項，共變量為「科學探究能力測驗前測成績」，依變項 為「科學探究能力測驗後測和追蹤之成績」，比較教學模式（實驗組—科學推理融入探 究教學、對照組—探究教學）在後測及追蹤測的成績表現有何差異。
四、科學推理測驗
以「教學模式」變項進行單因子多變量共變數分析（one-way MANCOVA），當分 析資料時以「教學模式」為自變項，共變量為「科學推理測驗前測成績」，依變項為「科 學推理測驗後測及追蹤測成績」，比較教學模式（實驗組—科學推理融入探究教學、對 照組—探究教學）在後測和追蹤測的成績表現有何差異。
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五、學習單
「美麗的星空」、「熱傳播與保溫」、「聲音與樂器」三個單元共十一個活動，依據本 研究所用之探究能力分成三個部分，包含「形成假設」、「變因」、「做出結論」進行分析。
從兩組學生的所寫出學習單之探究能力內容依其概念正確性及假設的可驗證性進行分 析，前者分成完全正確（C）、部分正確（PC）、完全不正確（IC）三個項目各自進行分 析，其各單元評分者間信度為.96、.96及.99。在「形成假設」與「做出結論」中依照學 生所寫出之學習單內容，將其概念分成概念之完全正確（C）、部分正確（PC）、完全不 正確（IC），若有則給1分，沒有則是0分。例如「直笛為什麼可以吹出高低不同的聲音？」，
若回答「假如按的越用力，則聲音越低/高」，在完全不正確的項目上給1分，其他兩個 項目給0分；若是寫出「假如沒按洞（直笛全放）/全按時，聲音越高/低」則是在部分正 確的項目給1分，其他兩個項目給0分；若是呈現「假如按住的孔（洞）數越多/少，聲 音越低/高」，在完全正確的項目給1分，其他兩個項目給0分(詳見附錄五)。
而假設的可驗證性則是依據學生所呈現之內容，依照是否可現驗證性之分別給予2 分、1分和0分來進行分析，例如「如何讓0℃的冰溫度上升最慢?」，若孩童所寫出之內 容為「水的溫度越低，冰熔化得越快」是給0分，如果「放進冰箱（冷凍庫）」則是給1 分，那如果是「將冰放在密閉盒內（保麗龍），溫度上升較慢」者給2分。
在實驗組的學習單中對於概念推理層級分析，因應國小五年級學生的推理能力，而 依據Hogan等人（2000）的推理層級定義進行修改，將學生對問題所推理之想法將其區 分為無（None, N）、概述（Generativity, G）、精緻化（Elaboration, EL）、辯證（Justification, J）四個層級，其各單元評分者間信度為.88、.89及.90（詳見附錄六）。
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