Esta investigación analiza la innovación pedagógica en las ciencias experimentales a partir de considerar la existencia de un desfasaje entre los ritmos de cambio social, científico y tecnológico y los procesos de transformación y cambio de la educación. El estudio tuvo como objetivos: identificar y describir experiencias didácticas innovadoras de ciencias experimentales en centros de formación inicial de docentes y quienes las desarrollan, comprender cuáles son sus propósitos y a qué problemáticas educativas responden, y analizar las tensiones que se generan en la interacción de la comunidad educativa con los aspectos pedagógicos y organizacionales de la institución. El diseño metodológico aplicado fue de tipo mixto y secuencial, combinando el análisis multivariado con la implementación de entrevistas y análisis de contenido. Los resultados revelan que las experiencias didácticas innovadoras están lideradas por docentes expertos, son interdisciplinares pero escasamente interinstitucionales, se proponen mejorar la formación en temas curriculares y carecen de apoyos económicos en su mayoría. La investigación sustenta que para sostener el cambio educativo es necesario propiciar la instrumentación de cargos docentes de alta dedicación en cada centro; aumentar la disponibilidad de fondos para la innovación; reformar la regulación de la función docente e impulsar la evaluación interna y externa de los proyectos innovadores. El estudio identifica un conjunto de indicadores de progreso de las experiencias didácticas innovadoras, que podrían ser un instrumento útil a los tomadores de decisiones, investigadores y responsables de políticas de innovación en la formación inicial de profesores.