Esta investigación describe el proceso de construcción colaborativa de conocimiento por parte de estudiantes virtuales de Psicología, mediante una herramienta sincrónica de representación diagramática. En este estudio mixto, los estudiantes hicieron una argumentación para representar diagramáticamente una solución. Los estudiantes se reunieron en grupos. El análisis consistió en identificar las fases de construcción del conocimiento, siguiendo estos pasos: a) organización basada en la comprensión del caso y acuerdos de participación, b) intercambio de información y argumentación, c) elaboración de construcciones y aprobación de significados, y d) diagramación de la solución del caso. Los resultados muestran la conveniencia de una herramienta sincrónica colaborativa, porque ofrece a los estudiantes interacción en tiempo real mediante la argumentación, teniendo en cuenta las implicaciones de la gestión en un entorno virtual, así como la intencionalidad formativa y la realimentación dada por el tutor. Los resultados también muestran que los estudiantes tienen interés por la organización de las actividades, el acuerdo y el acato a las normas establecidas, el intercambio de información y la elaboración de significados para producir conocimiento a través de diagramas desde la argumentación. Se puede concluir que los estudiantes pudieron establecer patrones de interacción derivados del nivel de implicación y la profundidad del diálogo durante la tarea. Finalmente, se plantean propuestas para la intervención del docente y la mejora de procesos colaborativos.