Este artigo de pesquisa tem como foco a prática docente a partir de uma proposta didática sobre o tema agrotóxicos, desenvolvida na disciplina de Química em uma turma de terceiro ano do Ensino Médio, pautada nos pressupostos da Educação CTS (Ciência-Tecnologia-Sociedade). O tema, considerado controverso, estava relacionado ao contexto dos estudantes. Desta forma, a análise objetivou identificar as implicações, desafios e potencialidades no e para o ensino de Ciências. A abordagem metodológica é qualitativa, partindo da análise do diário de bordo, produzido no decorrer das aulas. Os excertos foram analisados de acordo com a Análise Textual Discursiva, emergindo uma categoria final intitulada: Reflexões sobre a prática docente frente a Educação CTS. Os resultados contribuem para evidenciar o ato de refletir sobre o que se deve ensinar e o que se ensina, promovendo debates voltados para o contexto que objetivam a formação de cidadãos críticos, do mesmo modo que auxilia positivamente na constituição do professor. Dentre os resultados destaca-se a falta de tempo dos professores, condições e ferramentas para promover o ensino de forma interdisciplinar e, ainda, a falta de formação inicial e/ou continuada pautada nos pressupostos da Educação CTS. Assim, as potencialidades se referem às modificações na prática docente, identificadas neste trabalho, sendo oriundas de reflexões e vivências de atividades em sala de aula a partir da Educação CTS.