Le but de cette étude est de questionner la place de l'enseignement des connaissances spatiales à l'école primaire, de proposer une ingénierie didactique intégrant ces connaissances et d'envisager les apports et les limites de leur enseignement à l'école primaire au moyen d'environnements virtuels (simulations 3D). Pour ce faire, nous commencerons par une revue de littérature dans les champs de la psychologie, de la didactique des mathématiques et des technologies numériques. Notre travail s'appuie aussi sur l'analyse d'une pré-étude menée en amont de notre projet. Elle nous a permis de soulever de premières questions et de redéfinir notre problématique de façon plus précise. La question de recherche générale, qui guide notre travail, est la suivante : comment améliorer les connaissances spatiales des élèves de l'école primaire, à travers une ingénierie didactique intégrant un environnement virtuel ?