No ensino de Química, diversas pesquisas sugerem a integração entre os pressupostos freirianos e as questões sociocientíficas, dentro da perspectiva da educação Ciência-Tecnologia-Sociedade Ambiente (CTSA). Contudo, estudos sobre a identificação do Tema Gerador ainda são escassos. Este estudo tem como objetivo analisar as contribuições da Investigação Temática para a promoção do letramento científico dos alunos, ao articular a Educação Problematizadora com questões sociocientíficas, sob a abordagem CTSA, no contexto do ensino de Química na Educação Básica. Utilizando uma abordagem qualitativa, esse estudo foi realizado com educandos da segunda série do Ensino Médio de um Colégio da Rede Marista. Uma sequência de atividades foi estruturada a partir das etapas da Investigação Temática. Este estudo destaca a importância da integração entre o conhecimento científico e as dimensões sociais, pois os resultados revelam que a identificação do Tema Gerador “O Descarte de Lixo Eletrônico” se deu através do conhecimento da realidade dos estudantes (Estudo da Realidade), da compreensão das diversas contradições articuladas (Rede Temática) e do desvelamento dessas contradições (Círculos de Cultura) e do desenvolvimento da sequência didática (Trabalho em sala de aula). Essa abordagem, portanto, permite que os educandos tenham acesso a uma educação emancipatória, habilitando-os a tomar decisões informadas e desenvolver uma consciência crítica.