El Trabajo de Laboratorio (TL) en la enseñanza de la física a partir de una situación-problema, es concebido como un conjunto de tareas del quehacer experimental científico (subproblemas) que demandan conceptualizaciones interrelacionadas de los dominios metodológico y teórico asociado con la situación. La complejidad del aprendizaje es interpretada mediante un modelo (MATLaF) construido con base a la Teoría de Campos Conceptuales (Vergnaud, 1990) y la epistemología de la ciencia (tendencias no estándar). La viabilidad y efectividad del modelo se estudió con un curso universitario de laboratorio del profesorado de física (Venezuela), mediante un estudio cualitativo. Al inicio, predominaba una concepción de ciencia próxima a la estándar, y las acciones experimentales mostraban desconexión entre lo teórico y lo metodológico, con énfasis en rutinas. El ensayo fue mediado y evaluado con el modelo MATLaF y favoreció el desarrollo conceptual de lo teórico-epistemológico-metodológico en la mayoría de los alumnos de manera integral.