O ensino médio, etapa final da Educação Básica brasileira, representa um momento de transição e incertezas sobre as escolhas profissionais dos estudantes. Nem sempre há estímulo para que os aprendentes dessa etapa sigam carreiras científicas, o que pode estar associado a oportunidade de vivenciar atividades que os aproximem da Ciência, de como é produzida e disseminada, descobrindo os princípios e interesses que a orientam. Neste relato de experiência pretende-se compartilhar as observações iniciais obtidas durante a sequência didática aplicada em uma atividade complementar de iniciação científica (IC) oferecida para estudantes da 1ª série do ensino médio, em uma escola de regime integral da cidade do Rio de Janeiro. O componente curricular tem uma carga horária semanal de 90 minutos e é desenvolvido ao longo do ano letivo com o propósito de apresentar, discutir e experenciar o que é a atividade de pesquisa em Ciências da Natureza. A inserção da IC no currículo é uma aposta na formação do estudante como sujeito crítico, a partir de sua curiosidade, que pode compreender as relações existentes entre a Ciência, Tecnologia, Sociedade e Ambiente. Para isso, as ações são inspiradas nas abordagens CTS/CTSA e freiriana. A vivência da investigação científica foi dividida temporalmente em 3 etapas (trimestres) com práticas voltadas para: conceitos teóricos sobre a atividade de pesquisa e início da produção dos projetos propostos pelos discentes; desenvolvimento do projeto e execução da pesquisa; a produção de documentos para a comunicação dos resultados da pesquisa. A atitude investigativa desenvolvida desde as primeiras atividades, tem contribuído para que o protagonismo e a autonomia dos participantes estejam refletidos na tomada de decisões, na produção de conhecimento, na autoria, na curiosidade, na aprendizagem, na reflexão e na compreensão do erro, da descoberta e das relações coletivas.