從程式基礎到智慧應用：Python 程式實習課程

Python 程式實習以「看懂問題、設計流程、撰寫程式、測試除錯、整合應用」為學習主線。學生從變數、條件判斷、迴圈與資料結構開始，逐步運用函式、模組、檔案與資料處理，再把程式連接到 Raspberry Pi、Hub 8735 Ultra 或既有雲端應用，完成能說明、能測試、能展示的實作成果。

一、Python 程式實習學習架構

課程重點在 Python 程式設計能力。硬體與雲端服務是學生應用程式的情境：先學會如何表達資料、控制程式流程及拆解任務，再運用 Python 與裝置或服務交換資料。

Python 程式實習學習架構：由程式基本功出發，逐步完成裝置串接與整合專題。

二、從基礎語法建立程式思考

初學程式時，先練習將生活中的需求拆成明確步驟，再把步驟寫成 Python 指令。變數與資料型別用來保存資訊，輸入與輸出讓程式能與使用者互動，運算式則負責計算及比較。

學習內容	程式觀念	練習例子
變數與資料型別	整數、浮點數、字串、布林值；為資料選擇合適型別。	保存感測數值、商品名稱或是否需要提醒等資訊。
輸入、輸出與運算	讀取輸入、顯示結果、使用運算式處理數值。	輸入資料後，計算平均值或產生簡短摘要。
條件判斷	使用 if、elif、else 依條件選擇程式分支。	依照設定條件顯示不同狀態或建議。
重複執行	使用 for 或 while 處理重複任務。	逐筆整理資料、重複讀取輸入或持續檢查狀態。

三、使用資料結構整理資訊

實際應用通常需要處理一批資料。學生可以運用字串處理文字，使用串列保存多筆項目，使用字典描述具有欄位名稱的資料，並透過檔案讀寫保存程式輸入或輸出。

# 用字典整理一筆場域資料
reading = {
    "site": "水井村",
    "temperature": 27.5,
    "status": "正常"
}

print(reading["site"], reading["temperature"])

教師可提供去識別化或模擬資料，讓學生練習查找、分類、統計與轉換。透過清楚的資料結構，程式更容易閱讀、測試，也更方便後續串接服務。

四、以函式、模組與除錯提升程式品質

當程式逐漸變長，學生需要學習把重複工作整理成函式，使用參數傳入資料、以回傳值交付結果，並透過模組重用已寫好的功能。例外處理則協助程式面對輸入錯誤、檔案不存在或服務暫時無法連線等情況。

• 函式：把一項清楚的工作包裝起來，讓主程式更容易理解。
• 模組：匯入標準函式庫或課程提供的程式模組，擴充功能。
• 例外處理：辨識可能發生的錯誤，提供適當訊息或後續處理。
• 測試與除錯：以小資料測試功能，閱讀錯誤訊息，逐步定位問題。

五、讓 Python 處理資料並連接服務

掌握程式基本能力後，學生可練習讀取教師提供或允許使用的資料，進行清理、轉換及摘要。進一步可認識 JSON 等常見資料格式，以及 HTTP/API 請求的基本概念，理解程式如何向服務提出請求並處理回應。課程實作應使用已核准的測試服務與介面，並遵守資料來源、授權與個資保護規範。

應用階段	Python 任務	學習重點
資料蒐集	讀取輸入資料、檔案或授權的服務回應。	辨識資料來源與欄位。
資料處理	整理文字及數值、篩選紀錄、計算統計或產生摘要。	資料型別、串列、字典、函式與程式流程。
資料交換	依介面規格將資料轉為 JSON，處理服務回傳結果。	資料格式、請求與回應、錯誤處理。
結果呈現	顯示狀態、產生簡易報表或提供查詢結果。	將程式輸出連結到使用者需求。

六、從 PC 延伸到 Raspberry Pi 與場域應用

PC 適合撰寫及測試 Python 程式；Raspberry Pi 可用於裝置端實作。課程可先在 PC 完成資料處理，再依設備介面與課程環境，透過 USB 進行 PC 與 Pi 的資料交換，或使用 Wi-Fi 連接 Hub 8735 Ultra／雲端應用。

若在 Raspberry Pi 上使用 MicroPython，學生可比較它與一般 Python 的使用情境。兩者語法有相通之處，但可用的函式庫、硬體介面與執行環境可能不同，因此程式要依實際裝置及課程提供的範例調整。USB 資料交換也須依設備採用的介面與驅動設定操作。

理解問題→設計流程→撰寫 Python→測試除錯→整合應用

七、以智慧生活情境發展專題

學生可從既有系統選擇一種應用情境，聚焦完成一項範圍適中的程式任務。系統串接依已開放的操作介面及資料權限進行；若無法直接連接正式服務，也可使用教師提供的模擬資料完成相同程式概念練習。

應用情境	Python 專題方向
智慧養殖：水井村 USR	整理模擬或授權的養殖資料，計算摘要、顯示狀態或產生提醒。
智慧工藝：水井三寶	建立工藝資料清單，實作分類、查詢或互動介紹。
智慧商店：雲林國際慢食協會	整理商品資訊，製作搜尋、分類或簡易商品問答原型。
智慧學習：元長樂齡中心	製作簡易問答或互動練習，呈現適合學習者使用的內容。

八、建議的學習成果與評量方式

期末可採個人或小組專題，讓學生完成一個能清楚展示的 Python 應用原型。評量除了結果，也可檢視學生如何拆解問題、安排程式結構、處理例外及驗證輸出。

• Python 程式碼及簡要流程圖。
• 測試資料、測試結果與除錯紀錄。
• PC 與 Raspberry Pi 的資料交換或服務串接展示。
• 一份專題說明，交代使用情境、資料來源、程式功能與限制。

建議評量面向：程式概念正確性、程式可讀性、測試與除錯歷程、資料使用合宜性，以及應用成果是否回應所選情境。

結語：讓程式成為解決問題的工具

Python 程式實習的學習成果，不只是記住語法，而是能把需求轉成清楚的程式流程，選擇合適的資料結構，運用函式整理功能，並透過測試與除錯逐步完成作品。當程式再與 Raspberry Pi、Hub 8735 Ultra 或雲端服務連結，學生便能把程式能力應用到智慧養殖、智慧工藝、智慧商店與智慧學習等真實情境。

教學支援：實作題目、設備介面與場域案例可透過智慧生活科技專業社群交流，並依教室設備及既有系統開放的介面調整。

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