Um dos desafios da educação ambiental para o século XXI é a inserção da temática do aquecimento global e mudanças climáticas no ambiente escolar. Enquanto que a comunidade científica vem apontando para a urgência e necessidade da sociedade enfrentar o desafio das mudanças climáticas, a mesma resposta e preocupação parece não estar ocorrendo no contexto educacional, especialmente, no ensino de ciências. Diversos trabalhos da literatura têm identificado a presença de erros conceituais e concepções alternativas sobre aquecimento global e efeito estufa entre professores formados e em formação. Ao mesmo tempo, a inserção dessa temática na sala de aula e o seu devido aprofundamento, ainda ocorre de forma tímida, havendo um longo caminho a ser percorrido para que o tema receba a atenção que lhe cabe. De fato, a natureza complexa do tema torna o seu ensino uma tarefa difícil, especialmente no que concerne a identificação dos elementos controversos e não controversos dessa temática. Nesse sentido, a presente tese de doutorado visa contribuir para a inserção e aprofundamento da discussão sobre a temática do aquecimento global no contexto do ensino de ciências. Além disso, discute aspectos do ensino-aprendizagem de questões sociocientíficas complexas, conceitos da física básica do efeito estufa, a história da ciência do aquecimento global e a epistemologia da controvérsia científica. Num segundo momento, são apresentados os resultados de dois estudos empíricos realizados. O primeiro envolveu a aplicação e análise de um questionário, visando identificar opiniões e entendimentos de professores formados e em formação sobre os fenômenos do efeito estufa e aquecimento global. No segundo estudo empírico, são apresentados os resultados obtidos a partir de uma intervenção didática envolvendo o tema do aquecimento global, realizada junto a uma turma de licenciatura em Física. Com isso, espera-se contribuir com o aprofundamento de conceitos e apontando possíveis caminhos para a promoção de uma educação científica e ambiental voltada para a temática do aquecimento global e/ou mudanças climáticas.