Este trabalho traz uma investigação de natureza qualitativa que envolve uma proposta de estudo de caso, tendo como objetivo avaliar o uso do método estudo de caso, analisando como os alunos do ensino médio identificam as características do caso e como se familiarizam com a estratégia didática. Este método propicia aos estudantes a oportunidade de conduzir sua própria aprendizagem ao mesmo tempo em que examinam a ciência que está vinculada a situações que por vezes são complexas, dando ênfase no desenvolvimento de habilidades por tomada de decisão. Esta proposta foi vivenciada por estudantes do 3° ano do ensino médio de duas escolas de referência da cidade do Recife - PE. Acreditamos que o uso dessa estratégia inicial pode introduzir uma nova dinâmica em sala de aula, em que os alunos passam ficar familiarizados com a ferramenta de ensino a ser trabalhada. O caso trabalhado é uma situação fictícia classificada como estruturada, intitulada “Polímeros na Indústria Automobilística”, sendo uma abordagem temática sociocientífica, que tem os polímeros, como tema central. Os resultados da análise mostraram que os alunos familiarizaram-se e apreciaram o método, demostrando estar aptos para a realização desse e de outros casos que possam ser propostos. Concluímos, assim, que é importante que esse e outros métodos sejam introduzidos na formação inicial para que futuros professores vivenciem experiências inovadoras no ensino de química e possam incluí-las na sua prática docente. A reflexão e a posição crítica à análise, provocadas pela investigação realizada para identificação das características do caso, também são indícios de que esses alunos têm possibilidade de contribuir para seus respectivos processos de aprendizagem.