La educación científica en los Estados Unidos debería cambiar para incorporar tecnologías innovadoras y currículos que preparen a los estudiantes en las competencias necesarias para el éxito en carreras de ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas (STEM). Aquí empleamos un análisis de estudio de caso cualitativo para investigar las variables del sistema que apoyaron o impidieron un esfuerzo de reforma destinado a mejorar el aprendizaje de ciencias de los estudiantes de primaria. Encontramos que, si bien algunas características del diseño del programa contribuyeron al éxito del mismo (es decir, una fuerte asociación multiinstitucional y un enfoque en la formación docente y los apoyos instruccionales), otras características presentaron barreras para el cambio a largo plazo a nivel del sistema necesario para la reforma (es decir, bajos niveles de activación del capital social, baja priorización del aprendizaje de ciencias y alta rotación de personal clave). A la luz de estos hallazgos, discutimos las implicaciones más amplias para construir la capacidad de superar las barreras del sistema. De esta manera, un examen en profundidad de las barreras específicas del contexto para la reforma en este sistema educativo puede informar los esfuerzos para futuras reformas y el diseño de innovaciones.