根據Duit (2007)的 STCSE 資料庫所蒐錄的研究論文，可以瞭解 學者主要利用三種方式探究學生的概念，分別是晤談、紙筆測驗和 概念圖（或認知圖形），以下分別針對這三種探究方法加以說明。
一、晤談
晤談是透過和學生面對面的溝通方式，利用一些問題的引導，
讓學生將心中的想法表達出來，以瞭解學生概念理解的方式，通常 可以分為結構式晤談、半結構式晤談和開放式晤談三種。結構式晤
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談利用許多問題當作探針（probes），促使學生釐清他們對特定科學 概念的想法，晤談的過程是一對一的情境，學生使用自己的用語來 解釋概念，有時候，晤談者會要求學生利用科學概念解決問題或應 用科學概念，晤談者盡可能的聆聽學生的解釋和描述，適時的發問 以釐清學生的說法和行為舉動，記錄學生的思考過程和表情。因 此，結構式晤談有明確的晤談架構、晤談問題，晤談進行的過程，
按照一定的程序與學生進行對談，以瞭解學生的想法 (Southerland, Smith, & Cummins, 2000)。結構式晤談可依探究學生對概念理解程度 的高低，分為事例晤談（interview about instances, IAI）、預測晤談
（prediction interview）、分類晤談（sorting interview）和問題解決晤 談（problem-solving interview）等不同的晤談策略（表 1），例如：
若想探究學生是否能辨識概念，或學生對於概念的定義，則可採用 事例晤談；若要偵測學生是否能應用概念，則可運用預測晤談或問 題解決晤談的方式。
IAI 是探究學生對特定事物所存有的概念的晤談方法，晤談過程 中，晤談者提供一系列不同的圖畫給學生觀看，要求學生區分圖畫 中的物體是否屬於特定概念的例子，並進一步追問學生分類例子與 非例子的標準，晤談者由學生的回答可以瞭解其是否理解科學概 念，例如：若要瞭解學生對於植物的概念，晤談者會準備許多不同
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資料來源：Southerland, S. A., Smith, M. U., & Cummins, C. L. (2000). "What do you mean by that?": Using structured interviews to assess science understanding. In J. J. Mintzes, J. H. Wandersee & J. D. Novak (Eds.), Assessing science
understanding - A human constructivist view (pp. 71-93). San Diego: Academic Press.
生物的圖卡，接著詢問學生圖卡上的生物是否屬於植物，並說明理 由，晤談者經由分析學生對不同圖卡的答案及理由，可以瞭解學生 對植物這個概念的想法。事件晤談（interview about events, IAE）也 是結構式晤談的一種，晤談過程與IAI 一樣，不過晤談內容主要是 探究學生對日常生活現象的想法，晤談過程通常利用實際的例子或 圖片來詢問學生的意見，要求學生解釋圖片發生的事件，經由學生 的說明來瞭解學生的概念 (Carr, 1996; Southerland et al., 2000)。
預測晤談是要求學生預測特定情境的結果，並針對預測結果提 供解釋或辯證的過程，預測晤談強調概念的應用，通常透過四種不
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同的方式達成晤談的目的，分別為：(1)預測事件的結果；(2)為預測 做出解釋或辯證；(3)描述事件的實際結果的圖像；(4)調和個人預測 和實際結果的衝突 (White & Gunstone, 1992)。
分類晤談是利用許多與特定科學概念相關的圖卡讓學生排序或 分類，並請學生解釋原因以瞭解學生的想法，例如安排數個圖卡分 別代表生物演化過程的卡片，要求學生依據他們的演化概念依序排 列圖卡，學生的排列結果及說明可以代表學生的演化概念。
問題解決晤談或過程晤談（process interview）的重點在探究學 生解決問題過程中的行為表現，通常搭配放聲思考（think aloud）的 方式釐清學生解決問題的思考過程，這樣的晤談方式可以判斷學生 是否屬於好的問題解決者，也可經由學生在晤談過程的表現，瞭解 學生如何使用科學概念，進而分析學生的概念理解。對於具有較多 問題解決認知需求的學科，如：數學、化學、物理或遺傳學等領域 的概念學習評測，十分有價值 (Southerland et al., 2000)。
半結構式晤談與結構式晤談類似，具有設計過的晤談架構與晤 談問題，但是在晤談的過程中會依據學生的回答進行追問，深入瞭 解學生的想法。至於開放式的晤談則類似對談或聊天的方式，利用 開放性問題來探究學生的想法 (Carr, 1996; Mintzes, Wandersee, &
Novak, 2001; Osborne & Gilbert, 1980)。
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進行科學概念探究時，可依據探究概念的屬性、範圍，選擇合 適的方法或策略，而晤談是目前科學概念學習研究最常使用的研究 方法，因為晤談可以深入且精確的偵測學生的另有概念和判斷學生 的概念理解，有效反映學生的概念學習成效或概念改變的情形 (Southerland et al., 2000)。但是晤談的方式耗時耗力，無法進行大規 模的調查，而且未受過訓練的科學教師或晤談者可能因為晤談過程 中的暗示或期望，無法獲得預期的結果 (Sadler, 2000)。
二、紙筆測驗（概念診斷測驗）
紙筆測驗是研究者、教師和學生最熟悉也最方便的概念診斷工 具，但紙筆測驗在概念研究發展之初，並非評量學生另有概念的主 要方法，探究學生的概念主要還是透過晤談的方式。由於晤談有其 限制，教師或晤談者必須受過訓練才能有效地診斷學生的想法，若 教師或晤談者訓練不足，在晤談過程中很難避免對正確回答的贊 同，造成學生在回答問題時傾向提供能得到教師或晤談者認同的答 案，因而無法真實反應學生的想法。另一個問題在於教師或晤談者 在晤談過程中聽到科學術語、科學概念、科學名詞或科學理論的回 答後就會停止追問，認為學生已經理解概念，造成誤判。因為晤談 的方法有這些缺失，學者便開始利用晤談診斷出的另有概念為基
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礎，設計紙筆測驗做為探究學生概念理解的工具 (Sadler, 2000)。
選擇題（multiple-choice test）是最常見的概念診斷測驗型式，
但用於概念診斷的選擇題與標準化測驗不同，因為測驗的目的在於 診斷學生的概念，設計測驗時採用學生的另有概念做為選項，與標 準化測驗由測驗編製者發展選項的方式不同。以學生的另有概念做 為選項可能造成選項的難度提高，降低鑑別度 (Narode, 1987)，但選 項代表的是學生的真實想法，可以有效達成診斷學生另有概念的目 的。目前用來探究概念學習或概念改變的選擇題式概念診斷測驗，
題目設計通常是由一個概念問題和多個學生另有概念的選項組成，
概念問題是欲探究的科學概念，選項則由一個科學概念與多個學生 對概念問題的另有解釋所組成，有的研究者會加上「其他」的選項 供學生書寫自己的概念 (Sadler, 2000)。因此，分析學生的回答情 況，就可以瞭解學生具有那些另有概念。
除了選擇題式概念診斷測驗之外，開放式測驗（open-ended test）也常被用於診斷學生的概念。研究者將欲探究的概念設計成概 念問題，讓學生主動書寫答案，透過分析學生的回答瞭解學生的概 念。開放式測驗比選擇題式測驗能獲得更多學生的概念，但結果分 析與施測的方便性則不及選擇題式測驗。而Treagust (1988)結合選擇 題與開放式測驗的要素設計兩階層診斷測驗（two-tier diagnostic
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test）做為診斷學生概念的測驗工具，兩階層診斷測驗與選擇題式診 斷測驗相同，都具有一個概念問題及多個另有概念的選項，但答案 的選項分成兩個階層，第一層詢問學生對概念問題的答案，第二層 則進一步詢問學生選擇答案的理由。兩階層的診斷測驗可以診斷較 為複雜的概念，分析學生對於答案與理由的配合，可以更明確的瞭 解學生的想法，目前已廣泛使用於診斷不同學科領域的概念，例 如：Odum 和 Barrow (1995)用以調查大學生的擴散和滲透概念、Lin (2004)用以調查植物的生長和發育概念、Wang (2004)則發展兩階層 診斷測驗探究學生的生物運輸作用相關概念。
概念診斷測驗可以大規模施測，快速瞭解大部分學生的想法，
但學生在填答測驗的過程，可能對診斷測驗的文字敘述產生誤解，
或者利用測驗技巧回答問題，未必能反應學生真實的概念或想法，
而學生在兩階層診斷測驗的填答上，也會出現答案與理由相互矛盾 的情況 (Griffard & Wandersee, 2001)，造成解釋學生所具有的另有概 念的困難。因此，概念診斷測驗應配合其他的概念探究方式，才能 完整瞭解學生的想法。
三、概念圖或各種認知圖形
概念圖是一種圖形表徵（graphic representation）的型式，是一
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個二維、樹枝狀、許多概念階層式排列的圖形，概念與概念之間利 用許多線段連結，線段上附有連接詞，表達概念間的關係，此為概 念圖的基本元素命題（proposition）。因此，概念圖是利用命題代表 概念間有意義連結的網狀圖形，可以真實反應學習者的知識架構 (Edmondson, 2000; Novak & Gowin, 1984; Wandersee, 2000b)。概念圖 具有多元化的用途，可以幫助學生進行有意義的學習（meaningful learning），教師可以利用概念圖做為教學工具，概念圖也可做為評 量工具，診斷學生的概念理解，而概念圖也可做為課程評鑑及師資 培育的工具 (Edmondson, 2000; Novak & Gowin, 1984; Wandersee, 2000b)。
因為概念圖可以代表學習者的知識架構，透過分析學習者的概 念圖可以瞭解其概念結構，反映學習者的概念理解。而應用概念圖 評量概念理解的主要方式為分析學習者概念圖中的命題，釐清學習 者是否具有另有概念，若進一步計算學習者在概念圖中使用的概念 數目、連接詞數目、正確命題數、階層數、分支數與交叉連結數等 概念圖的性質，可以完整描繪學習者的知識結構並得到量化的數 據，有利於進行統計的比較，瞭解不同學生、教學前後的概念理解 的差異。所以概念圖的評量結果除了可以進行質的分析，也可以進 行量的比較，是探究概念學習的有利工具 (Novak & Gowin, 1984;
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Wandersee, 2000)。
Kinchin (2001)主張概念圖是反映概念生態中概念結構的有效工 具，對於探究概念改變的過程也十分有效。目前已有許多研究採用
Kinchin (2001)主張概念圖是反映概念生態中概念結構的有效工 具，對於探究概念改變的過程也十分有效。目前已有許多研究採用