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.
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.