Este trabalho tem como objetivo analisar a experimentação problematizadora no ensino de Modelos Atômicos com base na visão de Delizoicov, verificando suas contribuições metodológicas no aprendizado dos alunos do 1º ano do ensino médio. Realizamos a exposição de alguns pontos teóricos, que buscam oferecer aportes para o tema abordado, criando assim meios e significados para o caminho escolhido. Caracterizando o tema, apresentamos a compreensão de que o aluno pode utilizar de seus prévios conhecimentos acerca da natureza da matéria, e com o problema experimental, aprimorar sua compreensão de mundo, passando a ter um embasamento mais formal, ou seja, mais próximo do conceito científico aceito. Para ensinar Modelos atômicos apresentamos os três momentos pedagógicos de Delizoicov, onde o primeiro é a problematização inicial, o segundo momento, a organização do conhecimento e no terceiro e último momento, a aplicação do conhecimento. Observamos neste estudo que a aplicação dos momentos pedagógicos de Delizoicov contribuiu para a prática pedagógica do professor de química, favorecendo a participação dos alunos e possibilitando mais efetividadena aprendizagem.