공간시각화 능력은 수리적 능력이나 인지적 능력과 더불어 지능의 한 구성요소로 수학 성취도와 밀접한 상관관계를 가지고 있으며, 여학생이 남학생에 비해 공간시각화 능력에 있어서 뒤떨어지는 것으로 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 공간시각화 능력을 향상시키는 방안으로 웹 기반 가상현실 프로그램과 지필 학습 프로그램을 개발하여 그 영향을 살펴보았고, 특히 성별에 따른 효과적인 프로그램을 알아보았다. 연구 대상은 서울의 두 남녀공학 중학교 3학년 학생 194명으로서, 두 가지 학습 프로그램을 각각 사용하는 실험집단과 비교집단으로 나누어 사전․사후 검사를 실시하였다. 사후 검사 결과에 대한 분산분석과 Tukey의 사후검증, 집단별 t-검증 결과, 두 프로그램 모두 학생들의 공간시각화 능력에 효과적임을 알 수 있었다. 또한 사전 검사의 평균점수는 t-검증 결과 남학생이 높았으나, 사전검사의 공변량 효과를 제거했을 때 사후 검사에서는 성별간 평균차이가 유의하지 않았으며, 특히 지필 환경에서는 여학생이 남학생보다 학습효과가 크게 나타났다. 이는 컴포터를 사용하는 교수-학습방법에서 컴퓨터 사용 경험의 성별 차이가 수학 성취도의 성별 격차를 가져올 수 있음을 의미하며, 이와 관련한 후속연구의 필요성을 제공한다.