空间能力作为人类的基本智能之一,是与言语能力相对应的另一个独立的智力结构,是人类进行生产劳动、创造发明所必须的基本素质,也是当代学生获得学业成就所必须掌握的基本技能。3D打印技术作为3D建模成果实体化的主要技术之一,是3D建模与教育结合实现的主要途径,3D建模在教育教学活动中发挥积极的作用,也是提升学生空间能力的有效手段之一,学习如何构建3D模型的过程与学习者的空间能力密切相关,3D建模教师如何教、学生如何学会直接影响学生的空间能力。目前的研究多聚焦于3D打印是否可提升学生的空间能力,而少有研究探究3D打印如何有效提升学生的空间能力。本研究以工科的CDIO理念为基础,借鉴R.J.Urbanic提出的基于CDIO理念的3D打印学习活动流程,选取了适合进行迭代设计的课程主题,设计了基于CDIO理念的3D打印课程,采用非对等控制组前测——后测准实验设计,从空间能力的三个组成部分(空间知觉能力、心理旋转能力和空间想象能力)入手分析,通过问卷调查、访谈和作品分析等方法探索了该课程对初中生空间能力的影响。即主要围绕(1)基于CDIO理念的3D打印课程能否更显著地提升初中生的空间能力?(2)基于CDIO理念的3D打印课程对初中生空间能力的何种组成部分提升效果更为明显?(3)基于CDIO理念的3D打印课程对不同性别初中生的空间能力提升效果是否有显著差异?这三个核心问题展开研究。通过以上实验,本研究得出以下结论:(1)与传统的3D打印课程相比,基于CDIO理念的3D打印课程更能显著提升初中生的空间能力;(2)与传统的3D打印课程相比,基于CDIO理念的3D打印课程对初中生的心理旋转能力提升效果更为明显;(3)基于CDIO理念的3D打印课程在促进女生空间想象能力方面较男生更为显著。本研究聚焦于3D打印课程对初中生空间能力的影响,从社会、学校和学生个人对3D打印走进信息技术课堂的需求出发,结合初二年级学生的认知和学习规律,参考CDIO理念下的3D打印学习活动流程,开发出一套基于CDIO理念的3D打印课程,通过准实验研究探索该课程能否更有效地提升学生的空间能力,并关注此过程中性别差异所带来的影响。为培养学生的空间能力带来新的教育方法和理念,并且为创新教育新思路提供有价值的参考资料。