近年来,随着绿色校园建设的不断推进,校园能耗与室内环境受到广泛关注。教学楼作为校园中使用人数最多,使用频率最高的建筑,对其能耗与室内环境的控制对于营造良好的校园环境有着至关重要的作用。高中教学楼由于其使用人群与使用时间的特殊性,在节能与室内环境提升方面都具有较大的潜力,其中,光环境作为室内环境中的重要组成部分,与师生的学习效率与视觉健康息息相关。而建筑形态作为方案阶段首要考虑的因素,对建筑能耗的控制与室内环境舒适度的提升有着重要影响。本文旨在从高中教学楼空间形态出发,构建教学楼多目标优化流程,在降低武汉高中教学楼能耗的同时,提升天然采光性能,推动绿色校园的建设。首先,本文对教学楼能耗与天然采光的相关理论,教学楼空间特征,教学楼形态影响因素等内容进行了详细的分析,并且对多目标优化理论进行阐述,为下文的多目标优化研究提供理论基础;其次本文基于优化理论构建多目标优化平台,并提出多目标优化设计流程,共包括参数化建模,性能模拟,多目标优化,非支配解集分析四个模块;接下来,本文通过对武汉高中教学楼的形态参数进行调研分析,并收集整理相关规范,总结出武汉高中教学楼常见的空间形态以及参数值域,构建教学楼模型并对其进行简化,为下文优化提供模型基础;然后通过控制变量法分析形态参数对优化目标的影响程度,筛选出相关度高的参数并确定优化值域与模拟步长,为多目标优化实验提供参数基础。最后,本文立足能耗与天然采光性能,基于多目标优化流程对武汉高中教学楼进行多目标优化实验。通过筛选后的形态参数与简化模型基础,建立教学楼参数化模型,设置模拟参数与优化目标函数,应用遗传算法展开多目标优化求解。经过30代优化计算后达到收敛,得到帕累托前沿解集,并通过相关规范与目标性能边界的筛选,最终得到一系列优秀非支配解集,并从中选取目标性能最为均衡的方案作为优选方案,将其与其它非支配解的目标性能进行对比与可视化分析,证明该方案的均衡性,并提出设计策略,为武汉高中教学楼的设计提供借鉴与参考。