O entendimento dos conceitos e processos advindos da química nuclear é extremamente importante em diversas aplicações industriais e em áreas da saúde. Por outro lado, o tema é de interesse crescente em eixos pedagógicos de tecnologia, da saúde e do ambiente (CTSA, Auler e Bazzo, 2001) pela educação ambiental e produção de energia. Nesse trabalho, apresenta-se uma proposta construtivista onde um laboratório mínimo de ensino foi desenvolvido para possibilitar investigações educacionais sobre radiação nuclear, modelo atômico e nuclear e aplicações. A metodologia empregada em sala de aula foi a aprendizagem científica mediada pelo método científico, conforme a epistemologia de ensino de ciências de Mario Bunge (Westphal e Pinheiro 2004; Bunge, 1997) e que atenda os Parâmetros Curriculares Nacionais. A análise de duas turmas de curso técnico em química e citopatologia mostrou que o método possibilita um aumento considerável de competências na análise de questões de química nuclear, pois a turma que recebeu a experimentação apresentou uma média de 7.8 (±0.6) e a outra turma controle obteve uma média de 3.8 (±0.6). Concluiu-se, pela análise preliminar do uso do material em salas de aula, que é possível realizar pré-abordagens experimentais e conceituais em torno de 65% do conteúdo teórico de livros-texto padrão de ensino de física para ciências biológicas e cerca de 80% para os livros de química em nível de ensino médio como Feltre (2004).