La bitácora, un instrumento utilizado en los procesos de enseñanza-aprendizaje en diseño, suele utilizarse como registro del proyecto y no como un medio de externalización de los modelos mentales de los estudiantes y su transformación durante el curso de una asignatura. En este artículo de reflexión teórica se indaga por cómo la bitácora de diseño puede ser un artefacto cognitivo de aprendizaje para promover la metacognición en el proceso formativo. Para ello, se propone una aproximación cognitivista histórico-cultural en relación con el concepto de metacognición, como un aspecto fundamental para que se dé el aprendizaje en profundidad y comprender así la bitácora de diseño desde la noción de artefacto cognitivo, la cual se construye en las relaciones entre los agentes involucrados en el aula. Se establece el marco conceptual desde donde se formulan las categorías y posibles variables para comprender las representaciones externas que se presentan en la bitácora de diseño: sus niveles físico, simbólico y cognitivo. Las representaciones externas, como elementos simbólicos, son evidencia de los modelos mentales del sujeto y su aproximación a la solución de problemas desde el pensamiento diseñístico. Como resultado, se presenta una matriz con rasgos observables de las dimensiones y procesos metacognitivos.