Amplia-se no âmbito acadêmico as discussões em torno das alternativas de mudanças no ensino de química na tentativa de superar a ideia de transmissão e recepção de conceitos, e promover um processo de ensino aprendizagem orientado à alfabetização científica (AC). Nesse contexto, as metodologias investigativas ganham espaço por apresentarem recursos didáticos adequados para a superação de tal modelo e a orientação do processo pedagógico para a promoção de um ensino comprometido com a formação cidadã dos indivíduos. É nessa perspectiva que este trabalho apresenta uma pesquisa qualitativa orientada pelo seguinte questionamento: O ensino por investigação, ao ser considerado uma abordagem metodológica ao processo de ensino aprendizagem dos metais pesados, tem potencial de promover indicadores de alfabetização científica? O objetivo maior é contribuir com esta discussão, ao apresentar o desenvolvimento de uma Sequência de Ensino Investigativa (SEI) que aborda o conteúdo de metais pesados sob um enfoque socioambiental, aplicada em uma turma de Ensino Médio Integrado do IFRN Campus Apodi. Os dados foram coletados pela técnica de observação participante e pelos registros escritos produzidos pelos alunos e, posteriormente, analisados segundo o método de Análise Textual Discursiva (ATD). Como resultados, apresentamos, inicialmente, as discussões realizadas mediante a elaboração de um Estado da Arte sobre os trabalhos que tratam o ensino investigativo como uma abordagem/estratégia metodológica para promover a alfabetização científica, o qual se configurou como elemento basilar para a apropriação do tema desta pesquisa e posterior proposição da SEI. Em seguida são descritos os resultados obtidos durante a aplicação da SEI, os quais correspondem às etapas de levantamento de hipóteses, elaboração de um plano investigativo e redação de um parecer final sobre o problema de investigação. Essa discussão foi organizada de acordo com categorias e subcategorias definidas a priori referentes aos indicadores de AC propostos por Sasseron e Carvalho (2011). Com isso, concluímos que por meio do ensino investigativo, os alunos demonstraram habilidades e comportamentos próprios do fazer científico, aplicando os conhecimentos científicos em situações problemas cotidianas e contribuíram significativamente a discussões de ordem sociocientífica, isto é, apresentaram ao longo do processo pedagógico indícios de alfabetização científica.