La presente investigación evaluó el impacto de los modelos didácticos activos aprendizaje basado en proyectos, aprendizaje por indagación y aprendizaje cooperativo en el rendimiento académico y la percepción estudiantil en la asignatura de física, en estudiantes de duodécimo grado del Centro Educativo Victoriano Lorenzo, Chiriquí, Panamá, durante el año lectivo 2025. El estudio respondió a la problemática del bajo rendimiento en física y la persistencia de métodos tradicionales centrados en clases magistrales y memorización de fórmulas. Metodológicamente, se adoptó un enfoque mixto con grupos intactos, fundamentado en el modelo de Investigación-Acción de Kurt Lewin. La muestra incluyó 102 estudiantes y dos docentes de física. Se aplicaron pruebas objetivas (pretest-postest), encuestas estructuradas con escala likert, grupos focales, entrevistas semiestructuradas y guías de observación sistemática. El análisis cuantitativo utilizó estadística descriptiva y la ganancia normalizada de Hake, mientras que el análisis cualitativo se apoyó en el software ATLAS.ti para la codificación y categorización de datos. Los resultados evidenciaron una mejora significativa en el rendimiento académico donde la media aumentó de 10,06 puntos en el pretest a 26,85 en el postest (incremento de 16,79 puntos), con una ganancia normalizada de Hake de 0,67 que indica la adquisición de más de dos tercios del aprendizaje potencial. La desviación estándar se redujo de 3,99 a 3,54 y el puntaje mínimo se elevó de 3 a 18, demostrando el cierre de brechas de aprendizaje. Las encuestas revelaron un desplazamiento hacia categorías superiores en claridad, dinamismo y efectividad percibida. Los grupos focales mostraron que los estudiantes transitaron de describir las clases tradicionales como "complicadas, teóricas y repetitivas" a valorar un entorno donde la física se volvió "manipulable, digital e interactiva". Las observaciones documentaron el aumento en participación activa (de puntajes inferiores a 2 a superiores a 3) y el uso intensivo de recursos tecnológicos (de 1,5 a cercano a 4,0). Las entrevistas con docentes evidenciaron compromiso con la transformación pedagógica pese a limitaciones estructurales. Se concluye que los modelos didácticos activos sobrepasan de manera significativa a los métodos tradicionales en la enseñanza de la física, mejorando el rendimiento académico, transformando positivamente las percepciones estudiantiles y fortaleciendo competencias transversales como el pensamiento crítico y el trabajo colaborativo. La investigación genera evidencia empírica sobre la efectividad de estas estrategias en el contexto educativo panameño y ofrece un modelo replicable para otras asignaturas y centros educativos.