สภาพแวดล้อมทางธรรมชาติในปัจจุบันมีแนวโน้มเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว ส่งผลให้ชุมชนท้องถิ่นที่มีการออกแบบโดยใช้ประโยชน์จากสภาพแวดล้อมธรรมชาติที่ดีเป็นหลักไม่สามารถตอบสนองการใช้งานได้อย่างเหมาะสม อาคารโรงเรียนที่มีความสำคัญต่อการพัฒนาชุมชนก็ได้รับผลดังกล่าวเช่นกัน จากสภาพแวดล้อมที่ไม่เอื้ออำนวยต่อกิจกรรมการเรียนรู้ของนักเรียน การเรียนขาดประสิทธิภาพ การวิจัยเรื่องการออกแบบโรงเรียนท้องถิ่นภาคตะวันออกเฉียงเหนือ โดยวิธีการธรรมชาตินี้ มีวัตถุประสงค์เพื่อหาแนวทางของรูปแบบอาคารโรงเรียนที่มีความเหมาะสมกับสภาพแวดล้อมที่รุนแรงในท้องถิ่น ด้วยการใช้ปัจจัยธรรมชาติให้เป็นประโยชน์มากที่สุด แนวความคิดในการออกแบบที่คำนึงถึงธรรมชาติที่มีความเป็นไปได้ในการนำไปใช้งานจริง การวิเคราะห์ผสมผสาน เพื่อให้ได้เป็นแบบอาคารโรงเรียนที่มีสภาวะน่าสบายและเหมาะสมมากที่สุด วิทยานิพนธ์นี้เป็นส่วนหนึ่งของการวิจัยในโครงการโรงเรียนต้นแบบไม่ปรับอากาศภาคตะวันออกเฉียงเหนือ การวิจัยเริ่มด้วยการศึกษาอิทธิพลของตัวแปรแบบครบวงจร ที่เกี่ยวข้องกับการใช้ประโยชน์จากธรรมชาติเพื่อสร้างภาวะการเรียนรู้ที่ดีภายในห้องเรียน ตัวแปรที่มีอิทธิพลมากที่สุดต่อรูปแบบของห้องเรียนที่พึ่งพาระบบธรรมชาติ คือ อุณหภูมิอากาศ และแสงธรรมชาติ นำอิทธิพลตัวแปรดังกล่าวมาวิเคราะห์ ผสมผสานกับผลการศึกษาเทคนิคการออกแบบด้านต่าง ๆ ของผู้วิจัยร่วมในโครงการ โรงเรียนต้นแบบไม่ปรับอากาศภาคตะวันออกเฉียงเหนือท้งด้านการออกแบบส่วนของอาคารและวัสดุก่อสร้าง เทคนิคด้านแสงสว่างและการมองเห็นเทคนิคด้านการปรับปรุงสภาพแวดล้อมภายนอกอาคาร และเทคนิคการประเมินอาคารด้านต่าง ๆได้รูปแบบของอาคารที่มีความเหมาะสมกับสภาพแวดล้อมธรรมชาติ ดำเนินการทดลองโดยสร้างอาคารจำลองย่อส่วน เพื่อทำการทดสอบการใช้งานอาคารภายใต้สภาพแวดล้อมของภูมิอากาศจริงที่มีความแตกต่างกัน โดยแบ่งการทดสอบอาคารเป็น 2 กรณี ตามฤดูกาล ได้แก่ วิธีการใช้งานห้องเรียนในฤดูหนาว โดยการปิดช่องประตู หน้าต่างทั้งหมด โดยใช้ระบบเปลือกอาคารป้องกันสภาพอากาศภายนอกที่มีความรุนแรง วิธีการใช้งานอาคารในฤดูร้อนนั้น ห้องชั้นล่างใช้ประโยชน์จากอากาศเย็นช่วงเวลากลางคืน และใช้ความเย็นจากการระเหยของน้ำที่ผิววัสดุในการปรับอุณหภูมิรอบอาคารในเวลากลางวัน ส่วนห้องชั้นบนใช้ประโยชน์จากอากาศเย็นเวลากลางคืน และใช้ความเย็นจากผิวหลังคา โดยป้องกันความร้อนจากภายนอกในช่วงเวลากลางวัน รูปแบบอาคารโรงเรียนที่มีความเหมาะสมกับสภาพแวดล้อม ที่ได้จากผลการวิจัยนี้คือ อาคารควรใช้ระบบผนังที่มีฉนวนภายนอกและมวลสารภายใน เพื่อป้องกันความรุนแรงของสภาพแวดล้อม ระบบหลังคามวลสารน้อยเพื่อใช้ประโยชน์จากอุณหภูมิผิวที่ต่ำในเวลากลางคืนมีระบบช่องเปิด-ปิดอาคารที่สามารถปรับเปลี่ยนได้สะดวก และมีการปรับสภาพแวดล้อมโดยรอบให้เอื้อประโยชน์ต่อสภาวะการใช้งานภายในอาคาร สามารถทำให้อาคารเรียนมีสภาวะในที่ใกล้เคียงกับภาวะน่าสบายมากกว่าแบบอาคารเรียนที่เป็นอยู่ในปัจจุบันจริง โดยในสภาพภูมิอากาศฤดูหนาวอุณหภูมิภายในอาคารทดลองทั้ง 2 ชั้นค่อนข้างคงที่ อยู่ในเขตน่าสบายในช่วงเวลาใช้งาน 8.00-16.00 น. ห้องชั้นล่างและชั้นบนมีอุณหภูมิ 25.9(+,ฐ)C และ26.2(+,ฐ)C ตามลำดับ ในขณะที่อุณหภูมิอากาศภายนอกเฉลี่ยมีค่า 32.3(+,ฐ)C ส่วนในสภาพภูมิอากาศฤดูร้อนสามารถทำให้อุณหภูมิเฉลี่ยภายในอาคารทดลองช่วงเวลา 8.00-16.00 น.มีค่าต่ำกว่าอุณหภูมิอากาศภายนอกเฉลี่ยประมาณ 5.0(+,ฐ)C ทั้งห้องชั้นล่างและชั้นบนแนวทางนี้สามารถนำไปประยุกต์ใช้กับอาคารประเภทอื่น เพื่อลดการใช้พลังงานในอาคารได้อย่างเป็นรูปธรรม