目前中小学教育阶段中,培养及提高学习者的空间思维能力是十分重要的一部分。良好的空间思维能力能够为学习者在接受大部分基础学科,如数学、物理、地理等科目的教育时,提供有效的帮助与支持,因而成为众多教育研究人员的关注点和研究内容。而在众多改善空间思维能力的方式中,虚拟现实技术以其独有的优势成为较为优秀的培养方式。科学、合理、充分地利用虚拟现实技术“交互性”、“沉浸性”等特点可以有效干预学习者的空间思维能力,极大地弥补了传统教学方式在培养空间思维能力上的不足,使学习者无论是在心理还是生理都更容易接受。空间思维能力具有抽象性、逻辑性、多元性等特点,绝大部分中学阶段的学习者在此能力的运用和开发上存在极大的提升空间。然而,能够充分利用虚拟现实技术达到改善学习者目的的空间思维能力教育应用极少。已有的虚拟现实技术复杂多样,如何运用合适并符合需要的虚拟现实技术来改善学习者的空间思维能力,从而为其他相关知识的学习打下基础,是目前最需要考虑的问题。桌面虚拟现实技术以其低成本、易实现、适用广、半沉浸的特点,成为本文开发技术的首选。因此,本文基于现有的学习理论及技术支持,选择桌面虚拟现实技术作为技术支持,针对空间思维能力中的旋转、折叠、展开等属性,开发出一个简洁、有效的虚拟现实应用模型作为本文的主要研究工具,用以改善初中生的空间思维能力,进行了一系列教学实验,并对实验进行充分研究。通过使用数据挖掘技术分析被试的表现特征、得分成绩、交互行为等数据,从性别、高低分差异等方面进行了研究分析。经研究,所得研究结果如下:1)被试学习者在使用本虚拟现实应用后,空间思维能力明显受到影响,并在干预下,得到有效提高。2)经实验数据对比,被试学习者在性别等方面,空间思维能力无明显差异,为此后的其它相关应用开发提供借鉴及指导。3)在学习者行为交互方面,通过数据挖掘技术及关联规则,对被试学习者的交互行为数据进行研究,发现被试者的交互行为与得分成绩有着显著性联系。综上表述,本文该模型既考虑了教育理论又考虑了虚拟现实技术,使得理论与技术相结合,为设计和实现VR支持的影响用户空间思维能力应用提供了一定的指导和支持。在应用的开发过程中,结合应用开发流程及系统开发理论,将教育理论融合其中,充分考虑到应用的用户体验性和交互设计使得用于空间能力方面的VR应用具有科学合理的教育支撑。为目前在有限资金和环境支持下,运用高利用性的桌面VR设备进行教育研究和教学实践提供了参考。