Este trabalho apresenta uma pesquisa em educação ambiental crítica, destacando a justiça socioambiental, realizada em um colégio estadual do Rio de Janeiro, que se localiza próximo ao bairro de Ampliação, no município de Tanguá-RJ, com alunos do ensino médio. Ações educativas no âmbito do ensino de biologia e meio ambiente podem colaborar para que os estudantes e a população em geral passem a dispor de ferramentas para lutar por igualdade social e ambiental, cobrando de governantes uma postura responsável sobre essas questões. A pesquisa se referencia nos pressupostos da Pesquisa Participante. O trabalho de pesquisa foi pautado na atuação dos alunos na escola e junto à comunidade Ampliação, que sofre com problemas socioambientais referentes ao processo de degradação do rio Caceribu ali situado. O percurso metodológico foi orientado para a ação participativa, num processo educativo, desenvolvendo com os alunos ações transformadoras para o entendimento das questões socioambientais do território escolar. O processo buscou ainda envolver responsáveis e comunidade escolar a fim de reconhecerem o quadro de injustiça socioambiental local e seu direito a reivindicar por melhorias. O produto final do trabalho foi uma sequência didática investigativa (SDI) para o ensino de biologia/meio ambiente, composta por ações remotas e presenciais, em sala de aula, com a seleção de estratégias didáticas que objetivaram promover o protagonismo e formação de uma perspectiva crítica com os alunos. Foi observado o desenvolvimento de conhecimentos associados à percepção crítica dos estudantes em relação a sua realidade socioambiental, ocasionando um estranhamento sobre as condições locais, antes naturalizadas, que se caracterizam por um cenário de injustiça e racismo socioambiental.