從零開始建置Python、Thonny與Google Colab學習環境
《從風土資料到智慧生活的程式設計》——先準備好工具，再用一行程式認識水井村。
- 分辨Python、Thonny與Google Colab各自扮演的角色。
- 在Windows電腦完成Python或Thonny安裝。
- 不安裝軟體，也能在瀏覽器使用Google Colab執行Python。
- 完成第一支具有虎科大USR地方情境的Python程式。
- 能檢查Python版本，並處理常見的安裝與執行問題。
一、為什麼從學習環境開始？
學習Python，就像準備走進水井村進行一場USR場域實作。出發以前，我們要先確認交通工具、地圖與記錄設備；開始寫程式以前，也要先準備好Python執行環境和程式編輯工具。
這套教材後續會使用Python處理水井村的農漁產資料、智慧養殖感測值、地方故事及環境開放資料。因此，第一步不是背語法，而是建立一個能放心練習、容易除錯，也能帶到教室與場域使用的環境。
Python
真正負責讀懂並執行程式的語言與執行環境。
Thonny
為初學者設計的Python整合開發環境，包含編輯、執行與除錯工具。
Google Colab
在瀏覽器中使用的雲端Notebook，不必先在電腦安裝Python。
二、三種學習方式怎麼選？
| 方式 | 適合對象 | 優點 | 需要注意 |
|---|---|---|---|
| 只安裝Thonny | 第一次接觸Python的學生 | 安裝簡單；通常已附帶Python；介面清楚 | 進階專案日後可能改用其他編輯器 |
| 安裝Python＋Thonny | 要長期學習及開發專案者 | 可在命令列執行；環境較完整 | 必須分辨Thonny正在使用哪一個Python |
| 使用Google Colab | 共用電腦、平板、Chromebook或無安裝權限者 | 免安裝；分享容易；適合資料分析 | 需要網路；執行階段與暫存檔可能中斷或消失 |
三、方法A：在Windows安裝Python
請從Python官方下載頁面取得安裝工具。Windows新版安裝流程已逐步改用Python install manager，因此畫面可能和舊教材中的傳統安裝程式不同；請以官方頁面當時顯示的建議方式為準。
- 開啟官方網站。
進入python.org的Downloads頁面，不要從來路不明的下載站安裝。 - 選擇Windows建議的安裝方式。
一般Intel或AMD電腦選擇x64；使用Snapdragon等Windows裝置時，才選擇ARM64。 - 完成Python執行環境安裝。
若使用傳統安裝程式並看到「Add Python to PATH」，建議勾選；若使用新版Python install manager，依畫面引導安裝即可。 - 開啟命令提示字元進行檢查。
在開始功能表搜尋「cmd」，輸入下列指令。
python --version部分Windows環境可使用Python啟動器：
py --version如果畫面出現Python版本號，表示安裝成功。版本號會隨時間更新，不需要和本文畫面完全相同。
四、方法B：安裝最適合初學者的Thonny
Thonny官方網站將它定位為「Python IDE for beginners」。官方Windows安裝版通常已附帶Python，因此初學者可以只安裝Thonny就開始上課。
- 開啟Thonny官方網站。
依電腦處理器選擇x64或ARM64版本。多數Windows桌機與筆電使用x64。 - 執行安裝程式。
依序完成安裝。學校共用電腦若沒有管理員權限，可詢問電腦教室管理人員，或評估官方提供的可攜版。 - 第一次開啟Thonny。
選擇介面語言與基本設定；主畫面通常分為上方程式編輯區與下方Shell互動區。 - 確認直譯器。
進入「工具／選項／直譯器」，初學階段可選擇Thonny內建的Python。若已另外安裝Python，也可指定外部直譯器。
在Thonny執行第一支程式
在上方編輯區輸入：
print("你好，Python！")
print("我是虎科大USR的學習者。")
print("今天要用程式認識水井村。")按下工具列的綠色執行按鈕，或按鍵盤上的F5。第一次執行時，請將檔案儲存為：
hello_shuijing.py下方Shell若顯示三行文字，就表示程式已成功執行。
Shell和程式編輯區有什麼不同？
| 區域 | 用途 | 適合情況 |
|---|---|---|
| Shell | 輸入一行、立即執行一行 | 試算、查看變數、測試小指令 |
| 程式編輯區 | 撰寫並儲存完整的.py檔 | 課堂練習、作業及USR專題 |
五、方法C：免安裝的Google Colab
Google Colab是雲端Jupyter Notebook服務。官方說明指出，它不需要事先設定環境，適合機器學習、資料科學與教育使用；免費資源仍會受到可用性與使用量限制。
- 使用瀏覽器開啟Google Colab。
登入Google帳號後建立新的Notebook。 - 修改檔名。
把左上角名稱改為「Python一下_01_學習環境.ipynb」。 - 在程式碼儲存格輸入Python程式。
- 按左側播放按鈕。
第一次執行可能需要等待雲端執行階段啟動。
place = "雲林縣口湖鄉水井村"
treasures = ["白馬", "烏龜", "姻緣花"]
print("USR場域：", place)
print("水井三寶：", treasures)
print("我要用Python讀懂地方資料，解決場域問題。")在Colab查看Python版本
import sys
print(sys.version)六、同一支程式，三種環境都能執行
下列程式只使用Python基本語法，可以在Python命令列、Thonny與Google Colab執行：
course = "Python一下：從風土資料到智慧生活"
community = "水井村"
temperature = 28.5
print("課程：", course)
print("USR場域：", community)
print("模擬水溫：", temperature, "°C")七、常見問題與排除方法
| 問題 | 可能原因 | 處理方法 |
|---|---|---|
| 輸入python卻找不到指令 | Python未安裝、PATH尚未生效或Windows啟動別名干擾 | 重新開啟命令提示字元；試用py；檢查安裝管理工具及應用程式執行別名 |
| Thonny顯示不同版本 | Thonny使用內建Python，而命令列使用另一個Python | 在「工具／選項／直譯器」確認目前直譯器 |
| 中文出現亂碼 | 檔案編碼或終端機編碼不一致 | 將程式存為UTF-8；先在Thonny或Colab測試 |
| 按F5沒有結果 | 程式尚未儲存、游標在錯誤視窗或執行階段未連線 | 先存成.py檔；確認Shell；Colab則重新連線執行階段 |
| Colab檔案不見了 | 檔案只放在暫時執行階段 | 下載檔案或存到雲端硬碟，不要只放在/content |
| 無法安裝套件 | 網路、權限或Python版本相容性問題 | 先記下完整錯誤訊息，再確認套件支援版本；不要只反覆重裝 |
八、USR情境練習
練習1：修改地方資料
把下列程式中的姓名、場域及地方特色改成你自己的內容：
name = "林同學"
place = "水井村"
feature = "智慧養殖"
print("我是", name)
print("我關心的USR場域是", place)
print("我想用Python協助", feature)練習2：建立自己的USR資料夾
在電腦建立下列結構，養成整理教材與資料的習慣：
Python一下_USR/
├─ ch01_learning_environment/
│ └─ hello_shuijing.py
├─ data/
├─ images/
└─ notes/練習3：三種環境比較
分別在Thonny與Google Colab執行第一支程式，記錄：
- 使用的Python版本。
- 程式檔或Notebook儲存在哪裡。
- 哪一種環境比較容易開始？哪一種比較適合分享？
九、學習檢核
- Python、Thonny與Google Colab的功能有什麼不同？
- 為什麼Thonny特別適合Python初學者？
- Google Colab為什麼可以不安裝Python就執行程式？
- 如何在命令列與Python程式中查看版本？
- 為什麼不能把API金鑰直接放在公開Notebook？
十、AI協作提示詞
當程式執行失敗時，不要只對AI說「不能跑」。請貼上程式、完整錯誤訊息與執行環境：
我是Python初學者，使用【Thonny／Google Colab／Windows命令提示字元】。
Python版本是：【貼上版本】。
以下是我的完整程式：【貼上程式】。
以下是完整錯誤訊息：【貼上錯誤】。
請先用簡單繁體中文說明錯誤原因，再指出要修改哪一行，
最後提供修正版程式。不要改變原本的學習目標。十一、本篇小結
我們已經準備好三條Python學習路徑：Python提供執行能力、Thonny提供初學者友善的編輯與除錯環境、Google Colab則提供免安裝且方便分享的雲端Notebook。工具沒有絕對好壞，重點是依照教室設備、學習階段與USR任務選擇合適環境。
從一行Python程式開始，讀懂一筆地方資料，解決一個場域問題，完成一次USR社會實踐。
沒有留言:
張貼留言