תפקיד המפתח של המורה בהקניית חינוך מדעי איכותי בא לידי ביטוי מאז ומעולם בספרות המקצועית. חשיבותו של המורה הודגשה ביתר שאת בכנס הרצליה 2008 באמירה: "לא קיימת מערכת חינוך שאיכותה עולה על איכות המורים המלמדים בה, ומכאן שהמורים הם הגורם החשוב ביותר להצלחה." מסמכי עמדה בין-לאומיים משקפים גם הם קונצנזוס לגבי חשיבותם של המורים בתהליך החינוכי.
ממצאי מחקרים לגבי יעילות המורים מצביעים על חשיבותו החיונית של פיתוח מקצועי מתמשך בהעשרת הידע וההתלהבות שהם מגלים. מורים למדעים שסיימו את הכשרתם המקצועית לפני כ-10 שנים, אינם מגלים בקיאות והיכרות עם ממצאים מדעיים עכשוויים והתפתחויות בתחום החינוך המדעי, ואינם מיישמים שיטות הוראה חדשניות בכיתותיהם. קיימות ראיות רבות לכך שהמורים מאבדים עניין בעבודתם וסובלים משחיקה.
נוסף על כן, מורים למדע בדרך כלל מתמחים בתחום מסוים - ביולוגיה, כימיה, פיסיקה ומתמטיקה - ולכן נתקלים בקשיים בבואם ללמד נושאים חדשים אשר משלבים ידע בין-תחומי, דוגמת ביוטכנולוגיה ומדעי הסביבה.
למחלקה להוראת המדעים במכון ויצמן למדע ניסיון נרחב בהכשרה של מורים למדע ובהעשרתם המקצועית. עבודתם של חברי המחלקה זכתה להכרה בין-לאומית והשפיעה על הפעילות בתחום, הן בישראל והן בחו"ל.
במהלך העשור האחרון, המחלקה להוראת המדעים מנהלת ארבעה מרכזי מורים ארציים לקידום מקצועי של מורים למתמטיקה, כימיה, פיסיקה, ומדע וטכנולוגיה בחטיבות הביניים. ארבעת המרכזים מטפחים מנהיגות בקרב המורים, אולם בשל מימון ממשלתי מוגבל, הם אינם מסוגלים למשוך אליהם מורים ומחנכים מובילים אשר היו יכולים בעזרת קידום מקצועי, ליצור השפעה משמעותית על מערכת החינוך. למעשה, היעדר הפיצוי הכספי על השתתפות בפעילויות העשרה מקצועית מרתיעה רבים מהמורים מעיסוק במחקר ודומיו.
המשבר במערכת החינוך הישראלית מחד, ומשאבי האנוש המקצועיים שברשות המחלקה להוראת המדעים מאידך, הובילו את מכון ויצמן להקים את תוכנית רוטשילד-ויצמן למצוינות בהוראת המדעים.