미래세대 과학교육표준의 5단계 연구에서는 학생의 성장 단계를 2년을 기준으로 하여 총 6단계로 설정하고, 각 단계별로  ‘역량’ 차원의 5개 영역, ‘지식’ 차원의 6개 영역, ‘참여와 실천’ 차원의 5개 영역의 과학적 소양의 수행기대를 개발하였다.
미래세대 과학교육표준의 마지막 단계 연구인 5단계 연구에서는 학생의 성장 단계를 6단계로 설정하고 각 단계별로 과학적 소양의 수행기대를 개발하였다. 과학학습 기간을 2년 기준으로 Stage 1(K-2학년), Stage 2(3-4학년), Stage 3(5-6학년), Stage 4(7-8학년), Stage 5(9-10학년), Stage 6(11-12학년)으로 총 6단계(Stage)로 구분하였다. ‘역량’ 차원의 5개 영역, ‘지식’ 차원의 6개 영역, ‘참여와 실천’ 차원의 5개 영역을 각각 Stage 1부터 Stage 6까지 해당하는 수행기대, 수행기대의 핵심요소, 하위 영역별 수행기대 등을 제시하였다. 4단계 연구에서 제안된 ‘역량’ 차원의 4개 영역(과학적 탐구력, 과학적 사고력, 의사소통과 협업 능력, 정보처리와 의사결정 능력)에 대한 현장 의견을 반영하여 ‘초연결사회 대응과 평생 학습 능력’을 추가하여 5개 영역으로 재설정하였다.