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구체적인 KSES의 개발은 “과학적 소양 나무(ToSL: Tree of Scientific Literacy) 모형”이라는 개념의 기초 위에서 이루어졌다. ToSL 모형은 3가지 뿌리가 서로 뒤엉키면서 풍성하게 성장하는 나무의 모습으로 KSES가 지향하는 과학적 소양의 특징을 비유적으로 나타내준다. ToSL 모형의 세 뿌리는 과학적 소양의 세 가지 차원(dimension), 즉 역량 차원(competence dimension), 지식 차원(knowledge dimension), 참여와 실천 차원(participation & action dimension)을 가리킨다. 과학적 소양은 역량과 지식 그리고 참여와 실천이 함께 어우러질 때 완성된다는 의미이다. 그중 어느 하나가 다른 것들의 전제조건이 아니라, 세 차원이 모두 상호보완 관계를 갖는다. 지식과 참여와 실천으로 역량이 길러지며, 역량과 지식이 참여와 실천의 바탕이 되고, 역량과 참여와 실천이 새로운 지식의 바탕이 된다. ToSL의 세 차원은 각각 여러 개의 영역(category)으로 나뉘는데, 역량 차원은 5개, 지식 차원은 6개, 참여와 실천은 5개의 영역으로 구성된다.
KSES의 개발은 ToSL모형(과학적 소양 나무)의 개념위에 이루어졌다. 과학적 소양은 역량과 지식 그리고 참여와 실천이 함께 어우러질 때 완성된다는 의미로 역량차원, 지식차원, 참여와 실천 차원으로 이루어져 있으며 세 차원은 각각 여러개의 영역으로 나뉜다.