Este texto apresenta uma pesquisa sobre educação ambiental desenvolvida a fim de compreender como se dá a reconstrução do conhecimento dos alunos sobre esta temática por meio de uma unidade de aprendizagem. A partir de trabalhos anteriores na área, considerou-se como pressupostos teóricos: a importância da estruturação do ensino em unidades de aprendizagem, a necessidade de organizar ações didáticas a partir dos conhecimentos prévios dos alunos, o seguimento dos Parâmetros Curriculares Nacionais. A pesquisa ocorreu no município de Camaquã (RS), envolvendo alunos de uma turma de 1º ano de ensino médio de uma escola pública na disciplina de Biologia. A análise dos dados foi realizada por meio da análise textual discursiva (MORAES e GALIAZZI, 2007), tendo como fonte de dados as respostas a questionários, as produções decorrentes das atividades realizadas durante a aplicação da unidade de aprendizagem e registros no diário do pesquisador. A análise desses materiais evidenciou que os alunos pesquisaram partindo de suas dúvidas e questionamentos, abordando, de maneira aprofundada, questões sociais relacionadas à educação ambiental e ao desenvolvimento sustentável. Ao final, foi possível identificar um crescimento em relação ao aprofundamento e contextualização dos conhecimentos, ao senso crítico e à autonomia. Assim, a investigação permitiu concluir que é preciso conhecer a comunidade escolar, partir dos conhecimentos prévios, relacionar teoria e prática e oferecer atividades diversificadas que contribuam para que os alunos atribuam novos significados, de modo que os conhecimentos se tornem mais complexos e científicos.