Neste artigo apresentamos uma sequência didática que foi elaborada para o ensino de conceitos de Termologia com base nos pressupostos teóricos da pedagogia histórico-crítica (PHC). Essa pedagogia considera o homem como ser histórico, construído ao longo do tempo, sendo a educação um processo fundamental para essa humanização. A sequência didática, que tem como tema “O aquecimento global”, foi estruturada com base nos cinco passos estruturadores da PHC e vivenciada com alunos da segunda série do Ensino Médio, durante aulas da disciplina Física. Ao longo das atividades os alunos foram observados e responderam a um questionário. Com as observações e análises das respostas, foi desenvolvido um estudo empírico de abordagem qualitativa. As análises dos dados após as atividades da sequência didática confirmaram um maior conhecimento de parte dos alunos sobre os conceitos de Termologia discutidos em comparação ao momento inicial da sequência. Reações diversas desses alunos, como demonstrações de autonomia, espontaneidade e expectativa para participar das ações da sequência, confirmaram que os cinco passos propostos na PHC contribuíram para a compreensão do contexto social.