El éxito de reformas educativas basadas en resultados de la investigación en educación de las ciencias depende de la capacidad de los docentes para implementar formas de enseñanza ambiciosas y responsivas tanto a las expectativas de desempeño establecidas en estándares educativos nacionales como a las experiencias, ideas e intereses de los estudiantes. En este ensayo se describen, analizan y discuten tres elementos formativos que se consideran fundamentales en la preparación de tales docentes. Estos elementos incluyen (1) la conceptualización de la disciplina no como un cuerpo de conocimientos especializados, sino como una forma productiva de pensar y actuar sobre el mundo que nos rodea; (2) la habilidad para seleccionar o diseñar tareas instruccionales retadoras que involucren a los estudiantes de manera activa en la construcción de explicaciones y soluciones a fenómenos o problemas concretos de interés, y (3) la capacidad para implementar dichas tareas instruccionales de manera responsiva, usando evaluación formativa continuamente para hacer visible, promover, apoyar, enriquecer, cuestionar y dirigir el pensamiento de los estudiantes. Estas prácticas son necesarias para crear oportunidades de aprendizaje con un nivel apropiado de reto intelectual, el cual pueda ser sostenido a lo largo de toda tarea instruccional o unidad de trabajo. La enseñanza centrada en estos elementos satisface múltiples metas de la educación de las ciencias en la actualidad, tales como desarrollar la comprensión significativa de conceptos e ideas centrales en cada disciplina, promover la participación de los estudiantes en diversas prácticas científicas, involucrar a los estudiantes en argumentación y otras formas discursivas utilizadas en la construcción y evaluación del conocimiento científico, e integrar conocimientos y prácticas científicas en la generación de explicaciones y el diseño de soluciones de interés para los estudiantes y las sociedades en las que viven. La enseñanza ambiciosa y responsiva de la disciplina también facilita la participación equitativa de todo tipo de estudiantes en el aula y favorece el desarrollo profesional continuo de los docentes involucrados, quienes deben aprender a responder de manera productiva a las ideas de sus estudiantes en situaciones específicas y contextos variados. Sin embargo, el desarrollo de estas competencias demanda la transformación de los programas de formación docente para enseñar a enseñar en congruencia con los tres elementos formativos mencionados.