En esta tesis se presentan los resultados de una investigación de diseño desarrollada en un dos versiones de un curso de geometría tridimensional para profesores en formación, en la Universidad Pedagógica Nacional de Colombia. La investigación de diseño consistió en el diseño, desarrollo y evaluación de una secuencia de instrucción en un curso de geometría tridimensional. Secuencia apoyada en el uso de modelos físicos y un entorno de geometría dinámica 3D, cuya intención es promover en los estudiantes futuros maestros la generación de incertidumbre y producción de necesidad intelectual para involucrarlos en procesos de argumentación y demostración. Los objetivos específicos del trabajo son: Diseñar experimentar y evaluar una secuencia de instrucción en geometría tridimensional, con el apoyo de Cabri 3D, que genere en los estudiantes incertidumbre e impulse en ellos la necesidad intelectual que le induzca a elaborar argumentación productiva. Describir las circunstancias específicas que rodean la generación de incertidumbre en el desarrollo de las tareas que componen la secuencia de instrucción. La secuencia de tareas reportada consta de seis tareas relacionadas con la visualización de diferentes planos en el espacio y las relaciones de perpendicularidad entre rectas y de rectas y planos en más de un plano. Estas tareas se desarrollan con la mediación de modelos físicos para su representación y un entorno de geometría dinámica 3D, en este caso Cabri 3D. El propósito de estas es estimular en los estudiantes la generación de incertidumbre y movilizar la producción de necesidad intelectual y justificación epistemológica, que motive la argumentación y conduzca eventualmente a la producción de demostraciones. El análisis de los resultados de la implementación de la secuencia de instrucción está basado en la comparación entre trayectorias hipotéticas de aprendizaje y trayectorias reales de aprendizaje como corresponde a la investigación de diseño. El diseño de las tareas y su análisis se hace con base en los elementos centrales del marco teórico que para este caso son la teoría de la mediación semiótica y las nociones de incertidumbre, necesidad intelectual y justificación epistemológica. En los resultados de esta tesis se presentan en primer lugar, los enunciados y los elementos de la mediación en el aula que resultaron mas efectivos para el alcance de los objetivos propuestos. En segundo lugar, se presentan los aspectos que permitieron una mejor descripción de las circunstancias específicas como se señala en el segundo de los objetivos específicos. En las conclusiones del trabajo se destacan los elementos del diseño que favorecieron la generación de incertidumbre y producción de necesidad intelectual y justificación epistemológica. Elementos como explotar el contraste entre los aspectos figurales y conceptuales de los objetos de la geometría tridimensional, la dificultad de los estudiantes para construir imágenes mentales de objetos y relaciones de la geometría 3D, el contraste entre los resultados obtenidos sin el uso de modelos físicos y con el uso de los mismos, la emergencia de resultados inesperados al hacer construcciones en el entorno de geometría dinámica y el uso de la herramienta redefinir de Cabri 3D. Por otro lado se mencionan los desarrollos metodológicos requeridos para el análisis de la información, particularmente la especificación de las trayectorias hipotéticas de aprendizaje con base en los elementos del marco teórico.