Um experimentelle Kompetenzen gezielt zu fördern, bedarf es einer differenzierten Diagnose, z. ,B. durch Tests mit Realexperimenten. Von Schüler:innen angefertigte Protokolle bieten dabei eine zeitökonomische Möglichkeit, die Kompetenzen zu erfassen. Es stellt sich aber die Frage, ob sie eine genaue Diagnose zulassen und inwiefern zusätzliche Methoden, wie Videos oder Interviews, die Genauigkeit der Diagnose erhöhen. In der vorliegenden Studie wurden die Ergebnisse der Diagnose bei Tests mit Realexperimenten anhand verschiedener Methoden verglichen. Zudem wurde das Testverfahren kognitiv validiert. Hierfür bearbeiteten 27 Jugendliche jeweils vier Experimentieraufgaben zum naturwissenschaftlichen Messen (N ,= ,108). Währenddessen füllten sie Protokolle aus und wurden videografiert sowie anschließend interviewt. Um Hinweise auf kognitive Validität zu untersuchen, wurden die Aussagen der Schüler:innen in den Interviews ausgewertet und von Expert:innen hinsichtlich der Passung mit den durch die Aufgaben intendierten Konzepten zum naturwissenschaftlichen Messen eingeschätzt. Die Ergebnisse zeigen, dass für eine genaue Diagnose experimenteller Kompetenzen bei Tests mit Realexperimenten Protokolle und Interviews nötig sind. Zudem ließen sich Hinweise für kognitive Validität finden. Somit konnte eine kognitiv valide Möglichkeit zur Diagnose experimenteller Kompetenzen im Bereich des Messens aufgezeigt werden, die nahelegt, Schüler:innen auch zu ihrem Handeln beim Experimentieren zu befragen.