可视化在教学中应用的有效性已经是不争的事实,可视化教学也一直是教育研究者们关注的领域。随着技术的更新迭代以及社会发展对人才培养的新要求,可视化教学在内涵和模式上都发生了改变,且逐渐对教学环境有所要求。与此同时,课堂作为教学的主阵地也在发生着变革,未来课堂即是在这样的影响下衍生出的新式教学环境。未来课堂的可视化环境设计可以为可视化教学的开展提供极大的支持和便利。在实践中很多教师也尝试将可视化技术纳入到未来课堂环境中,试图构建可视化教学课堂。但在进行活动设计时往往由于教师对于可视化教学理解浮于表面,未能充分利用未来课堂环境中的可视化设计。因此如何基于未来课堂环境进行可视化教学活动设计亟待解决。本研究主要采用了文献分析法、准实验法、调查问卷法和半结构访谈法。首先从活动理论的视角对未来课堂及可视化教学活动进行了分析,在此基础上提出了未来课堂环境下可视化教学活动的要素及系统结构。并在学习支架理论及认知结构理论的指导下以期最终实现学生良好认知结构的建构。其次结合可视化教学特点及未来课堂的可视化环境架构具体分析了未来课堂环境下可视化教学的特点,并在活动要素及系统结构的基础上提出了未来课堂环境下的可视化教学设计要素及设计过程,同时针对各个设计要素做了详尽的阐述,尤其对可视化支持层进行了着重的分析。在此基础上提出了未来课堂环境下的可视化教学活动设计框架。接着,基于提出的活动设计框架进行了两轮案例设计与实施以验证活动设计方法的可行性与有效性,并根据实施的情况对活动设计做了进一步完善。之后对案例实施的结果进行了分析。总体而言教师及学生对活动执行的满意度较高,且检测成绩以优秀居多。教师表示未来课堂环境下的可视化教学对理解抽象、复杂知识以及建立完整知识结构体系具有帮助和促进作用,且学生可视化思维、可视化交流以及可视化学习的能力也得到了提升;学生表示课堂中的可视化教学活动加深了他们对知识的记忆和理解,有利于提高他们的可视化协作能力,且更愿意参与到教学活动当中。最后对研究过程和结果进行了总结、反思,由此提出了接下来研究的方向。