Neste trabalho, caracterizamos o ensino de ciências por investigação e discutimos de que maneira atividades investigativas criam um ambiente de aprendizagem propício ao exercício da argumentação científica. Defendemos que a ampliação das dimensões do ensino de ciências para além da aprendizagem de conceitos envolve uma abordagem que contemple os três eixos estruturantes da Alfabetização Científica e que a perspectiva do Ensino de Ciências por Investigação contribui para isso. Ao investigar uma situação contextualizada, o estudante tem a possibilidade de elaborar uma pergunta científica, planejar um desenho para responder à pergunta, coletar dados, organizá-los e interpretá-los. Nesse processo, produz argumentos científicos ao relacionar variáveis e construir explicações baseadas em evidências. Por meio de um exemplo de sequência didática investigativa sobre ecologia, procuramos mostrar a importância da mediação do professor nesse processo.