As olimpíadas científicas têm se consolidado como importantes iniciativas de incentivo à ciência, capazes de despertar a curiosidade, promover o protagonismo estudantil e valorizar a educação. Entre elas, destacam-se a Olimpíada Brasileira de Física das Escolas Públicas (OBFEP) e a Olimpíada Brasileira de Astronomia (OBA), que mobilizam milhares de estudantes da educação básica em todo o país. Nesse sentido, este trabalho traz um relato de experiência de um licenciando em Física da UERJ, bolsista do Programa Institucional de Bolsa de Iniciação à Docência (PIBID), responsável por ministrar as aulas semanais em uma turma preparatória para olimpíadas científicas no Colégio Pedro II, em codocência com o professor supervisor do PIBID. As aulas possuem duração de 100 minutos, são precedidas por reuniões de planejamento entre bolsista e supervisor, e contam com a observação e devolutiva do supervisor. A turma possui sete estudantes do ensino médio inscritos na OBFEP e/ou na OBA. A proposta didática mobiliza questões das olimpíadas como desafios para fomentar a curiosidade, o raciocínio físico e a resolução de problemas, articulando conteúdos de mecânica, calor e eletricidade e tópicos introdutórios de astronomia. É possível observar um grande engajamento dos estudantes, ampliação da compreensão conceitual, e a superação nas resoluções dos problemas propostos. Do ponto de vista da formação docente, espera-se que essa experiência contribua para o desenvolvimento profissional do bolsista ao articular planejamento colaborativo, prática supervisionada e reflexão sobre a própria ação.