O artigo traz contribuições da Teoria da Atividade para o ensino investigativo de ciências ao propor o planejamento de um contexto de aprendizagem em que os estudantes têm a oportunidade de analisar as expressões de certo tema científico, não só na Ciência, mas também nos outros espaços por onde eles circulam: cultura popular, cotidiano, cultura escolar e outras disciplinas. Como concretização dessa proposta, descrevemos e analisamos a aplicação de uma sequência investigativa sobre as fases da Lua desenvolvida para alunos dos anos finais do ensino fundamental. Nossos resultados mostram que, ao longo das dez atividades, além dos estudantes elaborarem um modelo adequado para o fenômeno estudado: fases lunares, eles também desenvolveram sentidos que ultrapassaram a ciência escolar ao mobilizarem os conceitos, por exemplo, na discussão e apreciação de obras de arte e astrofotografias, ao entrevistarem seus familiares e corrigirem livros didáticos. Ainda, houve reflexos inesperados que permearam o sistema de atividades da escola, como a emergência de atividades em outras disciplinas e contextos.