Neste trabalho é apresentada uma intervenção pedagógica desenvolvida na disciplina de Operações Unitárias, ofertada no quarto período do Curso Técnico em Química Concomitante, no Instituto Federal do Espírito Santo – Ifes campus Vila Velha. A intervenção foi fundamentada no uso de um tema gerador e de problematização inicial, com o objetivo de favorecer o interesse, a aprendizagem e a formação cidadã dos estudantes. Para tal, apoiou-se na metodologia dos Momentos Pedagógicos de Delizoicov, Angotti e Pernambuco, baseada na pedagogia de Paulo Freire. O tema gerador do Tratamento de Água e Efluentes foi selecionado de forma participativa pelos discentes para o estudo do assunto de Balanço de Massa, o qual muitas vezes é considerado complexo ou abstrato, visando promover contextualização com situações do cotidiano dos estudantes e favorecer o olhar crítico e cidadão. Os resultados obtidos demonstraram que o uso do tema gerador e da problematização contribuiu para um maior engajamento dos estudantes, melhorando a receptividade às etapas seguintes do estudo sobre Balanço de Massa, constituídas por cálculos técnicos relacionados ao tema, os quais geralmente são alvo de rejeição por muitos discentes. Além disso, tais instrumentos pedagógicos possibilitaram abordar aspectos sociais e ambientais relacionados ao tema do Tratamento de Água e Efluentes, contribuindo para a formação cidadã. Deste modo, conclui-se que o tema gerador e a problematização inicial favoreceram tanto a apropriação dos saberes técnicos quanto o desenvolvimento de uma formação crítica e cidadã, mostrando-se como estratégias eficientes para promover a integralidade do processo educativo.