O ensino investigativo é uma metodologia ativa que coloca o aluno em uma posição de destaque, na qual, com o auxílio do professor, ele é incentivado a analisar possíveis soluções para problemas, criar hipóteses sobre determinados assuntos, entre outras atividades. Embora essa forma de ensino seja amplamente estudada, os instrumentos utilizados normalmente seguem um padrão de experimentos realizados no ensino de ciências. Esses instrumentos, embora úteis para a demonstração visual de fenômenos da natureza, ainda mantêm as áreas de evolução e classificação dos seres vivos dentro de uma perspectiva tradicional de ensino, ou seja, o aluno apenas absorve passivamente o que é apresentado pelo professor. Portanto, o estudo objetiva o uso de coleções zoológicas, tanto físicas quanto virtuais, para que o aluno compreenda melhor a morfologia e a filogenética dos grupos apresentados em sala de aula. A coleção é formada por macrofotografias, microscopia eletrônica de varredura (MEV), caixa entomológica e modelos 3D — físicos e virtuais — e sua aplicação é feita por meio de uma sequência didática que considera o modelo piagetiano de ensino, que consiste na construção do conhecimento através da assimilação de novos conceitos. Os resultados demonstram que, com a utilização de coleções didáticas, os alunos, ao final da sequência, são capazes de distribuir os animais apresentados em grupos criados coletivamente pela turma. Além disso, a partir do uso das coleções, os alunos conseguem interagir com o material de forma que as características morfológicas de cada indivíduo são bem exploradas.