У роботі обґрунтовано доцільність та необхідність впровадження інформаційно-комунікаційних технологій (ІКТ) у процес навчання вищої математики з метою подолання формалізму знань та розвитку просторової уяви студентів. Розкрито суть принципу когнітивної наочності, яка, на відміну від традиційної ілюстративної, виконує дослідницьку функцію та забезпечує синхронізацію логічного й образного мислення. Визначено та деталізовано чотири фундаментальні рівні комп'ютерної візуалізації: ілюстративно-дескриптивний, динамічно-маніпулятивний, параметрично-варіативний та конструктивно-моделюючий. На основі порівняльного аналізу традиційних калькуляторів та динамічних середовищ (зокрема, GRAN-3D та Advanced Grapher) доведено переваги безперервного інтерактивного взаємозв'язку між аналітичним виразом та графічним образом. Особливу увагу приділено практичному розв'язанню когнітивних труднощів під час вивчення проблемних тем стереометрії та математичного аналізу (зокрема, концепції «комп'ютерного мікроскопа»). Окреслено роль покрокової алгоритмізації мультимедійних презентацій для оптимізації когнітивного навантаження студентів..