A disciplina de física no Ensino Médio é vista como vilã pelos alunos devido a ênfase em numerosos cálculos e na maioria das vezes sem aplicação prática, ficando o ensino abstrato, com o aluno tendo dificuldades de formar uma imagem mentalmente do que não conhece ou do que nunca ouviu falar. Ou ainda práticas com falta de conceitos físicos, puramente empírico ao aluno. Por isso este trabalho utiliza uma sequência de ensino-aprendizagem baseada nos princípios de design, para potencializar a aprendizagem de Termodinâmica e Física Moderna, a partir da questão motivadora “Como calcular a temperatura do Sol”. O presente estudo se baseou nas teorias de Piaget e de Vygotsky, como referências as entrevistas piagetianas e a mediação social, cultural e no uso da linguagem no processo de ensino aprendizagem propostos por Vygotsky. A sequência de conteúdos de física proposto segue o planejamento anual da segunda série do Ensino Médio, sendo dividida em cinco planos de atividades para ser desenvolvida em nove aulas. Os resultados mostram que é possível inserir conceitos Fundamentais de Física Moderna, motivando o aluno a ir além dos conhecimentos de sala de aula. É mostrado a partir de uma simples questão e atividades contextualizadas a possibilidade de se contribuir para uma aprendizagem com significado e motivadora.