Проаналізовано психолого-педагогічну літературу щодо типових змін у психічному та розумовому розвитку старшокласників, та прослідковано вікові зміни в їх пізнавальних процесах (увага, пам'ять, мислення, уява, мовлення та інше). Зауважено, що розумовий розвиток старшокласників полягає не стільки у зміні окремих властивостей інтелекту, скільки у формуванні індивідуального стилю розумової діяльності. Наголошено, що центром навчання в старшій школі має бути учень зі своїми потребами, цілями, інтересами, тобто зі своєю неповторністю. Всі вчительські впливи через зміст, форму і методи навчання мають стимулювати особистісну та інтелектуальну активність. Розглянуто прийоми, яких слід дотримуватись у навчанні математики, щоб учні поступово переходили від неусвідомлених форм діяльності до свідомих і самоуправлінських. Зазначено, що грамотно побудоване навчання старшокласників у школі полягає в науково обгрунтованій організації діяльності учнів, що здійснюється з урахуванням психолого-педагогічних основ формування та розвитку в старшокласників мислення та інших особистісних якостей. Вказано, що перед старшокласником постає необхідність самовизначення, вибору життєвого шляху та професії і це стає психологічним центром розвитку старшокласника. Формування компетентності учнів в математичному моделюванні визначено одним із основних завдань вчителя математики, оскільки математичне моделювання є важливим засобом реалізації прикладної спрямованості навчання. Виокремлено чинники, врахування яких позитивно впливає на ефективність навчання математики старшокласників: вікові психологічні особливості учня, мотивація навчальної діяльності, сформованість уміння вчитися, спеціальний відбір засобів, методів і прийомів навчання, здійснення диференціації та індивідуалізації навчання, а також, розуміння вчителем математики місця і ролі та можливостей математичного моделювання в системі інтелектуального розвитку учня. Зазначено як окреслена проблема розкрита в дослідженнях психологів з одного боку, та педагогів, з іншого. Зроблено висновок, що має відбуватися певна перебудова методів навчання, максимальне врахування вікових особливостей та інтересів учнів старшої школи і, як наслідок, має з'явитися простір для якісного розвитку їх мислення засобами навчання математики. Таке вдосконалення методичної діяльності вчителя має відбуватися з врахуванням психолого-педагогічних аспектів вікового розвитку старшокласників. Запропоновано певні методичні рекомендації щодо психолого-педагогічних аспектів формування умінь учнів математичного моделювання.