В статье рассматривается педагогический потенциал учебной деятельности, основанной на 3D-моделировании исторических зданий, в развитии пространственного и креативного мышления студентов. Предложена методическая модель, интегрирующая наблюдение за историко-архитектурным объектом, геометрический анализ, цифровую реконструкцию, разработку 3D-модели, её поэтапное совершенствование, презентацию и рефлексивную оценку. Представлен квазиэкспериментальный дизайн исследования по схеме «претест–посттест», включающий критерии оценки пространственной визуализации, мысленного вращения, геометрико-композиционного анализа, оригинальности, гибкости мышления и функционально-эстетических проектных решений. Для демонстрации процедуры статистического анализа приведены смоделированные результаты исследования с участием 60 студентов, из которых 30 составили экспериментальную и 30 – контрольную группу. Представленные иллюстративные показатели в реальном исследовании должны быть заменены фактическими эмпирическими данными. Предложенная методика обеспечивает интеграцию цифрового изучения историко-культурного наследия, проектного обучения и 3D-моделирования в единый педагогический процесс.