Nossa pesquisa buscou por intencionalidades e significados quanto à escolha de estratégias adequadas e eficazes para um trabalho didático-pedagógico promissor na formação científica inicial de estudantes da Educação Básica, com estudos que subsidiem o professor quanto à sua utilização como estratégia pedagógica de ação investigativa no ambiente escolar. Trabalhamos com a questão de pesquisa: os Clubes de Ciências, ambientes não formais de educação, têm desempenho significativo no trabalho pedagógico de caráter investigativo na escola e podem se constituir como estratégia eficaz no processo de Iniciação à Ciência na Educação Básica, mais especificamente no Ensino Médio? A pesquisa foi qualitativa e se constituiu no estudo de caso de um Clube de Ciências em funcionamento há 13 anos num Centro de Ensino Médio de Brasília, Distrito Federal, onde analisamos os projetos desenvolvidos por estudantes e professores e registros em arquivos. Realizamos entrevistas semiestruturadas numa observação direta e participante. Baseamos nossa investigação na convergência entre a Pedagogia Dialógica de Paulo Freire e a Epistemologia Histórico-Crítica de Gaston Bachelard - referenciais pedagógico e epistemológico do processo de Educação Científica. É no núcleo desse processo que situamos a Iniciação à Ciência - um processo ativo, fundado em bases cognitivas e contextuais, onde o estudante tem a oportunidade de investigar, formular e resolver problemas, conjecturar e discutir como se faz na ciência. Os dados reunidos ao longo da pesquisa possibilitaram avaliar que aplicando uma metodologia centrada na investigação científica, as atividades desenvolvidas no Clube de Ciências pesquisado possuem alto potencial no desenvolvimento de habilidades formativas e na aquisição de conceitos e conteúdos científicos.