Este trabalho relata a análise de indícios de aprendizagem conceitual e busca a prática de habilidades da ciência, procedimentais e atitudinais, em uma sequência didática de laboratório aberto. Para enfrentar o desconforto e o distanciamento dos alunos quanto ao ensino de ciências, muitas vezes limitado a métodos tradicionais baseados em abordagens expositivas e demonstrativas, explorou-se os saberes prévios dos alunos, promovendo seu protagonismo no processo de aprendizagem a partir dos conceitos de fenômenos físicos e químicos, visando o entendimento da diferenciação dos mesmos. Com metodologia de natureza qualitativa e com o registro de áudio e produção textual e a análise embasada na Análise de Conteúdo de Bardin como de coleta de dados, a pesquisa ocorreu em uma turma da escola "EEEM Professor Fernando Duarte Rabelo", localizada no estado do Espírito Santo. Os resultados indicam uma alternativa para aulas experimentais em laboratório e traz contribuições significativas para o processo de ensino-aprendizagem no ensino de ciências. A dificuldade inicial dos estudantes em conectar o conteúdo e o meio socioambiental pode ser solucionada com diferentes cenários abordados na perspectiva experimental investigativa, contribuindo para o trabalho em equipe, o pensamento crítico, a proatividade, o protagonismo e a cultura científica.