Methodological aspects of professional training of future mathematics teachers in studying integral calculus of a single variable function

Authors

DOI:

https://doi.org/10.46299/j.isjel.20260504.01

Keywords:

training of future mathematics teachers, mathematical analysis, school mathematics course, Klein’s double discontinuity, backward transfer, tasks with double context, form invariance of integral, improper integrals of the second kind, form and content

Abstract

The article theoretically substantiates the current methodological aspects of the fundamental training of future mathematics teachers in higher education institutions in the context of the development of specialized upper secondary school. The conceptual framework of the study is built around solving a fundamental problem of pedagogical education – overcoming Felix Klein’s «double discontinuity» between academic university mathematics and the school curriculum. The authors thoroughly reveal the essence and didactic potential of the backward transfer mechanism, which ensures the integration of students' fundamental knowledge into their future professional and pedagogical activities. The paper presents the results of a comprehensive comparative analysis of current educational programs and modern mathematics textbooks for specialized and advanced levels. Based on this analysis, the key cross-cutting content lines of the topic «Integral and its Applications» are identified, and the levels of requirements for students' mathematical preparation are differentiated. The expediency of introducing a system of special tasks with «double context» into the educational process of pedagogical universities is substantiated. Using specific mathematical examples, the advantages of shifting emphasis to the study of the form invariance of the indefinite integral and the technique of integration by substitution in the form of bringing a function under the differential sign are demonstrated, which allows rationalizing calculations and overcoming the school algorithmic pattern of linear substitution. Special attention is paid to the methodology of using the inverse geometric technique (calculating an integral through the area of known geometric shapes) and the analysis of improper integrals of the second kind. Through the philosophical categories of «form» and «content», the nature of typical errors associated with the unlawful application of the Newton-Leibniz formula to discontinuous functions is revealed. It is proved that the formation of such mathematical and didactic vigilance is a reliable tool for preventing formalism in students' knowledge and protects the future teacher from scientific and methodological errors when independently designing didactic materials for high school students.

References

Список літератури:

Klein, F. (2016). Elementary mathematics from a higher standpoint: Volume I: Arithmetic, algebra, analysis (G. Schubring, Trans.). Springer. (Original work published 1908).

Wasserman, N. (2025). Adding diversity to mathematical connections to counter Klein’s second discontinuity. Recherches en didactique des mathématiques, 45(1), 5–31. https://doi.org/10.46298/rdm.13675

Kilpatrick, J. (2008). A Higher Standpoint. In Proceedings of the 11th International Congress on Mathematical Education (ICME-11).

Cho, H., & Kwon, O. N. (2017). Understanding future teachers’ mathematical knowing to overcome double discontinuities. Empowering Mathematics Learners, 75–97. https://doi.org/10.1142/9789813224223_0005

Rasslan, S., & Tall, D. (2002). Definitions and images for the concrete integral concept. Proceedings of the British Society for Research into Learning Mathematics, 22(2), 89–94.

Глухівський національний педагогічний університет імені Олександра Довженка. (2026). Робоча програма навчальної дисципліни Математичний аналіз. https://gnpu.edu.ua/

Ізмаїльський державний гуманітарний університет. (2026). Робоча програма навчальної дисципліни Математичний аналіз. https://idgu.edu.ua/wp-content/uploads/2020/05/2020-ok_13_matematychnyj-analiz.pdf

Тернопільський національний педагогічний університет імені Володимира Гнатюка. (2026). Робоча програма навчальної дисципліни Математичний аналіз. https://tnpu.edu.ua/faculty/fizmat/index.php

Wasserman, N. H., Buchbinder, O., & Buchholtz, N. (2023). Making university mathematics matter for secondary teacher preparation. ZDM – Mathematics Education, 55, 1–13. https://doi.org/10.1007/s11858-023-01484-5

Шроль, Т. С. (2017). Формування ІКТ-компетентності майбутніх учителів математики (Дис. канд. пед. наук). Інститут вищої освіти НАПН України, Київ.

Рудик, А. В. (2021). Професійна підготовка майбутніх учителів математики до технологізації освітнього процесу в умовах профільної школи (Дис. канд. пед. наук). Житомирський державний університет імені Івана Франка, Житомир.

Ковтонюк, М. М. (2012). Застосування принципу фундування у процесі вивчення математичних дисциплін. Збірник наукових праць "Педагогічні науки", 1(61), 250–256.

Дейниченко, Т., Липовий, В., Величко, Г., & Усиченко, О. (2023). Елементи інтегрального числення та його використання в курсі алгебри і початків аналізу. В Матеріали XXI Всеукраїнської науково-методичної конференції здобувачів вищої освіти та молодих вчених «Наумовські читання» (сс. 95–98). Харків.

Панкратова, Н. М., & Синюкова, О. М. (2023). Щодо теоретичних та практичних аспектів розкриття поняття про інтеграл в курсах математики закладів загальної середньої освіти. Наукові записки. Серія: Педагогічні науки, (210), 223–229. https://doi.org/10.36550/2415-7988-2023-1-210-223-229

Міністерство освіти і науки України. (2026). Навчальна програма з математики (алгебра і початки аналізу та геометрія) для учнів 10-11 класів загальноосвітніх навчальних закладів. Рівень стандарту. https://mon.gov.ua/osvita-2/zagalna-serednya-osvita/osvitni-programi/navchalni-programi-dlya-10-11-klasiv

Міністерство освіти і науки України. (2026). Навчальна програма з математики (алгебра і початки аналізу та геометрія) для учнів 10-11 класів загальноосвітніх навчальних закладів. Профільний рівень. https://mon.gov.ua/osvita-2/zagalna-serednya-osvita/osvitni-programi/navchalni-programi-dlya-10-11-klasiv

Міністерство освіти і науки України. (2026). Навчальна програма з математики (алгебра і початки аналізу та геометрія) для учнів 10-11 класів загальноосвітніх навчальних закладів. Поглиблений рівень. https://mon.gov.ua/osvita-2/zagalna-serednya-osvita/osvitni-programi/navchalni-programi-dlya-10-11-klasiv

Мерзляк, А. Г., Номіровський, Д. А., Полонський, В. Б., & Якір, М. С. (2019). Математика: алгебра і початки аналізу та геометрія, рівень стандарту: підручник для 11 кл. закладів загальної середньої освіти. Гімназія.

Мерзляк, А. Г., Номіровський, Д. А., Полонський, В. Б., & Якір, М. С. (2019). Алгебра і початки аналізу: проф. рівень: підруч. для 11 кл. закладів загальної середньої освіти. Гімназія.

Мерзляк, А. Г., Номіровський, Д. А., Полонський, В. Б., & Якір, М. С. (2019). Математика: алгебра і початки аналізу: початок вивчення на поглибленому рівні з 8 класу: профільний рівень: підручник для 11 кл. закладів загальної середньої освіти. Гімназія.

Дюженкова, Л. І., Колесник, Т. В., Ляшенко, М. Я., & Михайленко, В. В. (2002). Математичний аналіз у задачах і прикладах: у 2 ч.: Навчальний посібник. Ч. 1. Вища школа.

Кугай, Н. В., & Калініченко, М. М. (2020). Підготовка майбутніх учителів математики: методологічний аспект: монографія. https://doi.org/10.5281/zenodo.14710482

Published

2026-08-01

How to Cite

Kuhai, N., Paul, V., & Paul, I. (2026). Methodological aspects of professional training of future mathematics teachers in studying integral calculus of a single variable function. International Science Journal of Education & Linguistics, 5(4), 1–11. https://doi.org/10.46299/j.isjel.20260504.01

Issue

Section

Social pedagogy