В статье формулируются и анализируются проблемы формирования математических компетенций студентов в процессе изучения систематических курсов математики в вузах. Среди них выделяется проблема, обусловленная несоответствием требований к результатам подготовки студентов с позиций компетентностного подхода структуре основной образовательной программы, заданной ФГОС ВПО. Введено понятие поликонтекстного математического образовательного модуля и разработана авторская концепция разрешения выделенного противоречия на основе такого модуля. Обоснованы и сформулированы требования к его содержанию, принципы разработки рабочей учебной программы и описан опыт создания и реализации поликонтекстных математических образовательных модулей: «Инженерная математика» и «Профильное исследование», направленных на формирование математических компетенций студентов.