Что скорее является показателем мастерства учителя — импровизировать на уроке или строго идти по плану?

Это как игрушка - неваляшка, скорее:) План - это тот груз, который удерживает в определенном (вертикальном) положении. Лёгкий верх - это способность отойти от плана в конкретной ситуации, способность у динамике, но с возвратом к первоначальному плану.
Нельзя импровизацию отделять от плана. План - это место данного конкретного урока в системе всего предмета. Возможно, ситуация задала контекстный переход, из-за опыта ученика. Позвольте этому случиться, но Вы должны помнить, насколько далеко Вы можете отойти, чтобы быть способным вернуться самому, и чтобы ученики не потеряли нить происходящего. Вы проводник в мире непознанного, если Вы легко восстановите знания, то дети ещё не обладают такой способностью.
Мастерство - это быть подвижным внутри известного. Менять, обновлять копилку приемов, игр, заданий, подходов, форм работы. Способность переставить фигуры внутри Вашей "игры", видя, что сегодня сила игроков не такая, как Вы планировали.
Вообще, импровизация - это способность жить в ситуации, быть способным исходить из имеющихся условий, а не идеальных, не притягивать то, что происходит к своему плану.
Импровизация - это в том числе признак мастерства по скорости принятия решения. Действие учителя равно его мысли.