Se describe el proceso de diseño y evaluación de una secuencia de enseñanza-aprendizaje sobre elfenómeno de las fases lunares a partir de la implementación de una Investigación basada en diseño (IBD). La propuesta se diseñó utilizando el sistema de referencia topocéntrico con el fin de favorecer la construcción de un modelo explicativo basado en la observación del movimiento de la Luna en el cielo. La secuencia fue implementada en un curso de segundo año de educación secundaria, siendo evaluada mediante el análisis de las producciones de los estudiantes, el registro de las clases y la realización de entrevistas individuales. Los resultados obtenidos evidencian una evolución favorable de los conocimientos de los estudiantes, incluyendo la posibilidad de vincular el fenómeno con lo que pueden observar a diario en el cielo local. Se presentan conclusiones acerca de la secuencia y aportes para la enseñanza de la astronomía en nivel secundario.