Keskustelimme luvussa 1 siitä, että vaikka tutkimus voi olla eksploratiivista, kuvailevaa tai selittävää, suurin osa tieteellisistä tutkimuksista on yleensä selittävää tyyppiä, sillä niissä etsitään mahdollisia selityksiä havaituille luonnollisille tai sosiaalisille ilmiöille. Selitykset edellyttävät käsitteiden tai esineisiin, tapahtumiin tai ihmisiin liittyvien yleistettävien ominaisuuksien tai piirteiden kehittämistä. Vaikka objektit, kuten ihminen, yritys tai auto, eivät ole käsitteitä, niiden erityisiä ominaisuuksia tai käyttäytymistä, kuten ihmisen suhtautumista maahanmuuttajiin, yrityksen innovaatiokykyä ja auton painoa, voidaan pitää käsitteinä.
Tietoisesti tai tietämättämme käytämme erilaisia käsitteitä jokapäiväisissä keskusteluissamme. Osa näistä käsitteistä on kehittynyt ajan kuluessa yhteisen kielemme kautta. Joskus lainaamme käsitteitä muilta tieteenaloilta tai kieliltä selittääksemme kiinnostavaa ilmiötä. Esimerkiksi fysiikasta lainattua painovoiman käsitettä voidaan käyttää liike-elämässä kuvaamaan, miksi ihmisillä on taipumus ”painautua” haluamiinsa ostoskohteisiin. Samoin etäisyyden käsitettä voidaan käyttää selittämään kahden muuten lähekkäin olevan henkilön välisen sosiaalisen eron astetta. Joskus luomme omia käsitteitä kuvaamaan ainutlaatuista ominaisuutta, jota ei ole kuvattu aiemmissa tutkimuksissa. Esimerkiksi teknostressi on uusi käsite, jolla viitataan henkiseen stressiin, jota ihminen voi kohdata, kun häntä pyydetään opettelemaan uutta teknologiaa.
Käsitteillä voi olla myös asteittaisia abstraktiotasoja. Jotkin käsitteet, kuten henkilön paino, ovat tarkkoja ja objektiivisia, kun taas toiset käsitteet, kuten henkilön persoonallisuus, voivat olla abstraktimpia ja vaikeammin visualisoitavia. Konstruktio on abstrakti käsite, joka on erityisesti valittu (tai ”luotu”) tietyn ilmiön selittämiseksi. Konstruktio voi olla yksinkertainen käsite, kuten henkilön paino, tai useiden toisiinsa liittyvien käsitteiden yhdistelmä, kuten henkilön kommunikointitaito, joka voi koostua useista peruskäsitteistä, kuten henkilön sanavarastosta, syntaksista ja oikeinkirjoituksesta. Edellinen tapaus (paino) on yksiulotteinen konstruktio, kun taas jälkimmäinen (viestintätaito) on moniulotteinen konstruktio (eli se koostuu useista taustalla olevista käsitteistä). Konstruktioiden ja käsitteiden välinen ero on selkeämpi moniulotteisissa konstruktioissa, joissa korkeamman asteen abstraktiota kutsutaan konstruktioksi ja alemman asteen abstraktioita käsitteiksi. Yksiulotteisten konstruktioiden tapauksessa tämä ero on kuitenkin yleensä hämärtymässä.
Tieteellisessä tutkimuksessa käytettävillä konstruktioilla on oltava täsmälliset ja selkeät määritelmät, joiden avulla muut voivat ymmärtää tarkalleen, mitä se tarkoittaa ja mitä se ei tarkoita. Esimerkiksi näennäisen yksinkertainen konstruktio, kuten tulot, voi viitata kuukausi- tai vuosituloihin, tuloihin ennen veroja tai verojen jälkeen sekä henkilökohtaisiin tai perheen tuloihin, eikä se näin ollen ole tarkka eikä selkeä. Määritelmiä on kahdenlaisia: sanakirjamääritelmiä ja toiminnallisia määritelmiä. Tutummassa sanakirjamääritelmässä konstruktio määritellään usein synonyymin avulla. Esimerkiksi asenne voidaan määritellä dispositioksi, tunteeksi tai affektiksi, ja affekti puolestaan määritellään asenteeksi. Tällaiset luonteeltaan ympäripyöreät määritelmät eivät ole erityisen hyödyllisiä tieteellisessä tutkimuksessa kyseisen konstruktion merkityksen ja sisällön tarkentamiseksi. Tieteellisessä tutkimuksessa tarvitaan operatiivisia määritelmiä, joissa konstruktiot määritellään sen mukaan, miten niitä empiirisesti mitataan. Esimerkiksi lämpötilan kaltaisen konstruktion operatiivisessa määritelmässä on täsmennettävä, aiotaanko lämpötila mitata Celsius-, Fahrenheit- vai Kelvin-asteikolla. Tulojen kaltaisessa konstruktiossa on määriteltävä, ollaanko kiinnostuneita kuukausi- vai vuosituloista, tuloista ennen veroja vai jälkeen verojen sekä henkilökohtaisista vai perheen tuloista. Voidaan kuvitella, että oppimisen, persoonallisuuden ja älykkyyden kaltaisia konstruktioita voi olla varsin vaikea määritellä operationaalisesti.
Kuva 2.1. Tutkimuksen teoreettinen ja empiirinen taso
Konstruktioon usein liittyvä ja joskus sen kanssa vaihdellen käytetty termi on muuttuja. Etymologisesti katsottuna muuttuja on suure, joka voi vaihdella (esim. pienestä suureen, negatiivisesta positiiviseen jne.), toisin kuin vakiot, jotka eivät vaihtele (eli pysyvät vakiona). Tieteellisessä tutkimuksessa muuttuja on kuitenkin abstraktin konstruktion mitattavissa oleva esitys. Abstrakteina kokonaisuuksina konstruktiot eivät ole suoraan mitattavissa, ja siksi etsimme sijaismittareita, joita kutsutaan muuttujiksi. Esimerkiksi henkilön älykkyyttä mitataan usein hänen älykkyysosamääränsä (älykkyysosamäärän) pistemääränä, joka on ihmisille annettavasta analyyttisestä ja kuvioita yhdistävästä testistä saatu indeksi. Tässä tapauksessa älykkyys on konstruktio, ja älykkyysosamäärä on muuttuja, joka mittaa älykkyyskonstruktiota. Se, mittaako älykkyysosamäärä todella henkilön älykkyyttä, on arvailujen varassa (vaikka monet uskovat niin), ja riippuen siitä, kuinka hyvin se mittaa älykkyyttä, älykkyysosamäärä voi olla hyvä tai huono älykkyyskonstruktion mittari. Kuten kuviossa 2.1 esitetään, tieteellinen tutkimus etenee kahdella tasolla: teoreettisella ja empiirisellä tasolla. Konstruktiot käsitteellistetään teoreettisella (abstraktilla) tasolla, kun taas muuttujat operationalisoidaan ja mitataan empiirisellä (havainnollisella) tasolla. Tutkijan ajattelu edellyttää kykyä liikkua edestakaisin näiden kahden tason välillä.
Muuttujat voidaan luokitella käyttötarkoituksesta riippuen riippumattomiksi, riippuvaisiksi, moderoiviksi, välittäviksi tai kontrollimuuttujiksi. Muuttujia, jotka selittävät muita muuttujia, kutsutaan riippumattomiksi muuttujiksi, muuttujia, joita muut muuttujat selittävät, kutsutaan riippuvaisiksi muuttujiksi, muuttujia, joita riippumattomat muuttujat selittävät selittäen samalla myös riippuvaisia muuttujia, kutsutaan välittäviksi muuttujiksi (tai välimuuttujiksi), ja muuttujia, jotka vaikuttavat riippumattomien ja riippuvaisten muuttujien väliseen suhteeseen, kutsutaan moderoiviksi muuttujiksi. Jos esimerkiksi todetaan, että korkeampi älykkyysosamäärä parantaa oppilaiden oppimista, älykkyysosamäärä on riippumaton muuttuja ja oppiminen on riippuvainen muuttuja. Voi olla muitakin ulkoisia muuttujia, jotka eivät ole olennaisia tietyn riippuvan muuttujan selittämisen kannalta, mutta joilla voi olla jonkinlainen vaikutus riippuvaan muuttujaan. Näitä muuttujia on valvottava tieteellisessä tutkimuksessa, ja siksi niitä kutsutaan kontrollimuuttujiksi.
Kuva 2.2. Konstruktioiden nomologinen verkko
Ymmärtääksemme näiden eri muuttujatyyppien välisiä eroja tarkastellaan kuviossa 2.2 esitettyä esimerkkiä. Jos uskomme, että älykkyys vaikuttaa (tai selittää) opiskelijoiden akateemiseen menestykseen, älykkyyden mittari, kuten älykkyysosamäärä, on riippumaton muuttuja, kun taas akateemisen menestyksen mittari, kuten arvosanojen keskiarvo, on riippuvainen muuttuja. Jos uskomme, että älykkyyden vaikutus akateemiseen menestykseen riippuu myös opiskelijan oppimisprosessiin panostamasta ponnistuksesta (eli jos kahden yhtä älykkään opiskelijan välillä on kaksi yhtä älykästä opiskelijaa, opiskelija, joka ponnistelee enemmän, saavuttaa korkeamman akateemisen menestyksen kuin opiskelija, joka ponnistelee vähemmän), ponnistuksesta tulee maltillinen muuttuja. Muuten ponnistelua voidaan pitää myös riippumattomana muuttujana ja älykkyyttä säätelevänä muuttujana. Jos akateemista suoritusta pidetään välivaiheena kohti korkeampia ansiomahdollisuuksia, ansiomahdollisuuksista tulee riippuvainen muuttuja riippumattomalle muuttujalle akateeminen suoritus, ja akateemisesta suorituksesta tulee välittävä muuttuja älykkyyden ja ansiomahdollisuuksien välisessä suhteessa. Näin ollen muuttujat määritellään riippumattomiksi, riippuvaisiksi, maltillisiksi tai välittäviksi muuttujiksi sen perusteella, millainen yhteys niillä on toisiinsa. Toisiinsa liittyvien konstruktioiden välisten suhteiden kokonaisverkostoa kutsutaan nomologiseksi verkostoksi (ks. kuva 2.2). Tutkijan tavoin ajatteleminen edellyttää paitsi kykyä abstrahoida konstruktioita havainnoista, myös kykyä visualisoida henkisesti nomologinen verkosto, joka yhdistää nämä abstraktit konstruktiot.