RESUMEN: Este Trabajo de Grado es el informe final del proyecto de investigación adelantado en la Práctica Pedagógica de la Licenciatura en Matemáticas y Física de la Universidad de Antioquia (Medellín, Colombia). La investigación tuvo como propósito analizar cómo la experimentación cualitativa-exploratoria contribuye a articular el desarrollo de habilidades críticas y la comprensión de los fenómenos ondulatorios en la clase de física. Asumiendo como fundamento los aportes de las reflexiones de la historia y la epistemología de las ciencias en la enseñanza, se adelanta un análisis histórico-epistemológico sobre la acústica y la óptica, que permite identificar algunos episodios experimentales claves para la comprensión de los fenómenos ondulatorios; complementariamente, se conceptualiza acerca de la experimentación cualitativa-exploratoria como perspectiva pertinente para la comprensión de los fenómenos mencionados, y se discute su importancia el desarrollo del pensamiento crítico en la clase de física. El análisis adelantado permitió la estructuración de una secuencia didáctica, focalizada en actividades experimentales sobre el fenómeno ondulatorio, que se implementó en la Institución Educativa Comercial de Envigado con estudiantes del grado décimo. La investigación se desarrolló a través de una metodología cualitativa-interpretativa, con estudio de caso instrumental; para la sistematización y análisis de la información recolectada se construyó una red conceptual de categorías. El análisis de dicha información permite poner en evidencia que la experimentación cualitativa-exploratoria es un escenario idóneo para poner en juego en la clase de física habilidades críticas como la argumentación y la flexibilidad de pensamiento, a la vez que favorece la construcción colectiva del conocimiento.