O ensino da biologia deve pautar-se em processos de ensino-aprendizagem investigativos, contextualizados e integradores por meio de estratégias didáticas inovadoras que possibilitem a construção do conhecimento para além da memorização de conceitos científicos, fórmulas e definições de modo que se efetive a aprendizagem significativa. O presente estudo teve como objetivo construir conhecimentos ecológicos mediados por metodologias ativas no ensino médio, tendo como campo de ação os diferentes espaços urbanos da cidade de Caruaru-PE. A pesquisa pautou-se na abordagem do ensino por investigação e as estratégias da pesquisa foram a observação participante e a pesquisa exploratória. Os dados foram obtidos por meio de observação participante, roda de conversa, grupo focal e caderno de anotações. Foram desenvolvidos estudos ambientais voltados para os espaços urbanos explorando os seguintes temas: desmatamento, saneamento e tratamento de resíduos sólidos, conservação ambiental de áreas verdes e serviços ecossistêmicos. Como resultado do estudo foi feita a caracterização socioambiental, envolvendo os aspectos geográficos, demográficos, políticos e ambientais gerando indicadores relacionados ao potencial educativo em diferentes espaços urbanos. As atividades foram executadas por meio de visitas em ambientes urbanos, a partir dos quais foram realizados momentos reflexivos de discussões, debates e leituras sobre o tema que evidenciaram os conceitos ecológicos e conduziram para momentos de análises críticas e propostas de intervenções. A experiência confirmou a importância de um ensino dinâmico no qual os estudantes participam ativamente por meio do método investigativo, fazendo com que reflitam, elaborem e compreendam suas realidades por meio de fundamentos científicos.