Ante la escasez y penuria en la que se encuentran los locales destinados a la enseñanza en España a finales del siglo XIX, desde la Institución Libre de Enseñanza y el Museo Pedagógico Nacional se inicia un proceso de renovación de lo que debe ser el edificio de la escuela. A este proceso se vincula Antonio Flórez tras su vuelta de Roma, participando en 1909 en el concurso para las nuevas escuelas Froebel de Pontevedra, que finalmente gana.
Después de un primer ensayo en el pabellón Macpherson de la Institución, los grupos escolares Cervantes y Príncipe de Asturias, ambos en Madrid, y los pabellones escolares de la Fundación González Allende de Toro (Zamora) son las primeras escuelas modelo construidas por Flórez en las que se atiende tanto a nuevos principios pedagógicos como arquitectónicos. Su funcionalidad, las condiciones higiénicas de las aulas, su cubicación, orientación, ventilación o iluminación son los parámetros sobre los que se define una arquitectura racional, sincera y económica, en la que los materiales, de manera preferente y ejemplar el ladrillo, cumplen un papel revelador. Los pabellones de la Residencia de Estudiantes, cuya imagen física constituye todo un programa cultural, culminarán esta primera etapa de su arquitectura.
Un paso decisivo en su carrera será su nombramiento como arquitecto jefe de la Oficina Técnica de Construcciones Escolares del Ministerio de Instrucción Pública, creada en 1920, desde la que construye los grupos escolares Concepción Arenal, Jaime Vera, Joaquín Costa, Menéndez Pelayo, Pardo Bazán y Pérez Galdós de Madrid. Repartidas por otras provincias, las escuelas normales de maestros y maestras de Granada y Valladolid, entre otras, ponen de manifiesto la importancia que tuvo la arquitectura escolar en una época en la que la transformación social del país se confiaba a la pedagogía.

La enseñanza de la arquitectura
A su vuelta a España después de su periplo europeo, Flórez inicia una de las labores a las que dedicaría toda su vida: la enseñanza de la arquitectura. En 1909 ingresó en el cuerpo de profesores de la Escuela Superior de Arquitectura de Madrid como profesor de Historia de la Arquitectura y Dibujo de Conjuntos Arquitectónicos y posteriormente ganó la cátedra de Copia de Elementos Ornamentales, asignatura conocida como cachos en el argot académico.
Flórez intenta trasladar a la enseñanza de la arquitectura los métodos pedagógicos ensayados por la Institución Libre de Enseñanza. La reivindicación de los viajes, el contacto directo del alumno con la arquitectura y el dibujo como recurso y lenguaje propio, están presentes en su quehacer cotidiano como profesor de varias generaciones de arquitectos. También contribuirá a la renovación de la enseñanza a través de su participación en la reforma de los planes de estudio universitarios impulsada por la II República. La formación de los arquitectos será el tema de su discurso de ingreso en la Academia de Bellas Artes de San Fernando, leído en 1932.