Quando você está selecionando INTO uma variável e não há registros retornados, você deve receber um erro NO DATA FOUND. Acredito que a maneira correta de escrever o código acima seria envolver a instrução SELECT com seu próprio bloco BEGIN/EXCEPTION/END. Exemplo:
...
v_final_grade NUMBER;
v_letter_grade CHAR(1);
BEGIN
BEGIN
SELECT final_grade
INTO v_final_grade
FROM enrollment
WHERE student_id = v_student_id
AND section_id = v_section_id;
EXCEPTION
WHEN NO_DATA_FOUND THEN
v_final_grade := NULL;
END;
CASE -- outer CASE
WHEN v_final_grade IS NULL THEN
...
