O presente texto refere-se a uma investigação realizada com estudantes do quinto ano do ensino fundamental em que foram associados questionamentos metacognitivos à abordagem de ensino por indagação. O estudo buscou responder à seguinte pergunta: como o uso de questionamentos metacognitivos pode contribuir para qualificar a participação ativa dos estudantes em uma atividade de Ciências orientada pelo ensino por indagação? A partir dela buscamos desenvolver e aplicar uma proposta de ensino, tendo como objetivo analisar as contribuições da inserção de momentos explícitos de ativação do pensamento metacognitivo para qualificar as discussões dos estudantes decorrentes de um ensino por indagação. O referencial teórico esteve voltado às especificidades da metacognição e da metodologia por investigação, com ênfase nos questionamentos metacognitivos e nas etapas de um ensino por indagação. Como instrumentos para produção dos dados utilizamos videogravações de episódios de ensino e analisamos a interlocução dos estudantes entre si e deles com a professora/pesquisadora. Acrescentamos a isso, os registros em um diário de campo. Como resultados obtivemos que as discussões estabelecidas foram favorecidas pela tomada de consciência dos estudantes sobre seus próprios conhecimentos e do controle executivo da ação em desenvolvimento. Soma-se a isso que a metodologia por indagação proporcionou liberdade para a exposição de ideias, estruturação e testagem de hipótese, resgate de conhecimentos prévios, entre outros aspectos que estão associados à ativação do pensamento metacognitivo. Portanto, o estudo aponta para a importância de associar a metacognição ao ensino por indagação como forma de potencializar essa abordagem metodológica.reflexão metacognitiva; atividade experimental; ensino de Ciências