A compreensão de fundamentos dos processos de ensino e aprendizagem de conceitos ambientais na formação inicial de professores de ciências é um ponto relevante para se pensar nas potencialidades da Educação Ambiental Crítica (EAC). Nesse contexto, o objetivo desta investigação foi analisar, a partir dos pressupostos da teoria histórico-cultural, o processo de tomada de consciência e formação de conceitos ambientais na perspectiva crítica em professores de Ciências/Química. Para tanto, desenvolveu-se uma pesquisa participante por meio de um grupo de discussão ao longo de um semestre com estudantes de um curso de licenciatura em Química. Os encontros foram filmados, transcritos e analisados utilizando-se a análise microgenética. Devido à EAC questionar muitas significações estáveis para os estudantes observou-se o estranhamento de alguns conceitos/temas como a relação ser humano-natureza e a explicação sobre a crise ambiental. As intervenções verbais dos estudantes se basearam, predominantemente, em uma rede de conceitos espontâneos pautadas num projeto neoliberal de sociedade. Por outro lado, observou-se a importância e a potencialidade formativa de momentos de estudos e diálogos sistematizados para ampliação da rede conceitual dos estudantes, desnaturalizando as relações socioambientais e contribuindo para o processo de reflexão e apropriação dos conceitos científicos.