Исследования, представленные в статье, продолжают экспериментальный подход получения и анализа эмпирических данных и решения практических задач формирования естественных нейросетей мозга человека. Такой социально-психологический подход позволил рассмотреть нейродидактику как методический источник идей формирования у человека определенных навыков и компетенций. Основным исследовательским вопросом является то, как обеспечить целенаправленное формирование у человека необходимых компетенций, которые устойчиво сохраняются и воспроизводятся в течение заданного периода. Развитие идей нейродидактики расширяет спектр применения исследований в области инженерного образования, в частности формирования современного инженерного мышления, которое составляет основу профессиональных компетенций выпускников университетов и является востребованным на рынке труда. Предпринята попытка решения этой исследовательской задачи в условиях реального российского университетского образования на базе преподавания математических дисциплин в Уральском федеральном университете. Нейробиологическим базисом исследования явилась вычислительная структура, объединяющая теоретические представления, полученные в процессе изучения двух нейросистем: выбора множественных возможностей и системы зеркальных нейронов. Основные эмпирические данные, представленные в статье, демонстрируют значительную эффективность применяемых подходов нейродидактического моделирования; наблюдаются значительные различия между результатами работы в условиях нейрометодов и традиционных форм. Выявлено статистически значимое улучшение средних результатов по всей выборке студентов.