O ensino-aprendizado de química, pautado em práticas que abordam os conteúdos de maneira distanciada do contexto dos estudantes, torna-se um empecilho à construção efetiva do conhecimento, uma vez que a atuação dos estudantes como meros receptores de informações implicam na dificuldade de aplicação de conceitos químicos em circunstâncias diversas. A experimentação tem sido um recurso utilizado como maneira de contribuir para a superação das dificuldades existentes, no entanto, na maioria das situações, se restringe à verificação e comprovação de teorias, estando ausentes processos reflexivos e investigativos. Nesse sentido, objetivamos analisar efeitos da utilização da experimentação com foco na problematização, na aprendizagem de um grupo de estudantes do ensino médio. A implementação das atividades permitiu que os estudantes fossem envolvidos em processos investigativos, participando assiduamente das discussões promovidas e levantando hipóteses coerentes para os resultados obtidos na experimentação. Verificamos o desenvolvimento da capacidade de articulação dos conceitos químicos com os fenômenos observados e situações pertencentes ao seu contexto sociocultural. Percebemos que os estudantes assumiram uma postura crítico-reflexiva com relação ao conhecimento e seus usos, demonstrando que a abordagem adotada trouxe significativas contribuições na efetivação da aprendizagem.