O ensino médio brasileiro tem se caracterizado pelo dilema do atendimento a duas demandas específicas: a preparação para os estudos superiores e a preparação profissional. Seus percursos diferenciados têm atendido a uma divisão técnica e social do trabalho, marcada pela origem socioeconômica dos alunos e se traduz nos baixos índices de acesso ao ensino médio pelos jovens das camadas mais pobres da população. Diversas políticas, embates e articulações por parte dos poderes públicos e dos grupos de interesse envolvidos com a questão têm sido empreendidos, no sentido de superar a dualidade estrutural historicamente construída neste nível de ensino. A recente aprovação da obrigatoriedade do ensino médio no Brasil retoma reflexões sobre o sentido, finalidades e estrutura de um ensino que possa atender a um percentual maior do que os 50,9% dos jovens brasileiros de 15 a 17 anos que atualmente o frequenta. Neste artigo examinamos algumas questões, apresentadas por pesquisadores de diferentes centros de pesquisa do Rio de Janeiro, por professores e alunos de ensino médio, participantes de Programa de Iniciação Científica desenvolvido com alunos da escola média.The high school in Brazil has been characterized by the dilemma of meeting two specific demands: preparing students to higher education and to the job market. Their differentiated pathways have attended to a technical and social separation of labor, marked by the students’ socioeconomic background and revealed by the low levels of access to secondary education by young people from the poorest sections of the population. Several policies, disputes and articulated enterprises have been promoted by the government and by the interests of the groups involved with the issue, in order to overcome the structural and historical duality in this level of schooling. The recent adoption of compulsory secondary education in Brazil incorporates reflections about the meaning, the objectives and the structure of an education that can meet a higher percentage than the 50.9% of young Brazilians aged 15-17 that currently attends it. The present article examines some questions, presented by researchers from different research centers of Rio de Janeiro and by high school teachers and students participating in Scientific Initiation Program, developed with high school students.