（1）纠正过去本草中的错误
该书是我国药学史上一部巨著，收药众多，系统整理了明以前的本草学成就，辑录和保存了大量古代药学文献，并补充了许多历经采访和亲身体验得到的经验，内容丰富，资料广博，堪称集明以前本草之大成。同时，本书还纠正了历代诸家本草中的错误，记述“正误”项70多条，正确考订了许多药物的基原，如凝水石、苹、三白草等；明确了部分名同实异、名异实同的药物，更正了它们的分类位置，如重析葳蕤、女萎为二物，归并南星、虎掌于一条，将生姜、薯蓣自草部重归菜部，槟榔、龙眼由木部等重归果部。对以往混同的兰花和兰草、卷丹和百合、黄精和钩吻、旋花和山姜、硝石和芒硝等一一加以区分等等。又如在赤箭天麻条中引用了《本草拾遗》中的记载：“生平泽，似马鞭草，节节生紫花，花中有子如青葙子，子性寒，作饮去热气，茎叶捣敷痛肿。”李时珍纠正说：“陈氏所说乃一种天麻草，是益母草之类是也，《嘉祐本草》误引入天麻下耳，今正其误。”
以往将乌头、天雄、附子、侧子、漏篮子等份别列开，李时珍发现它们都是一种植物乌头的根。他说：“附子是附乌头而生，如子附母，盖一物也。”“天雄乃种附子而生出或变出，其长而不生子，故日天雄，其长而尖者谓之天锥，象形也。”“侧子生于附子之侧，故名”。“漏篮子：此乃附于之琐细末成者，小而漏篮，故名”。
他对有些怀疑的事物通过自己的亲身实践，然后再得出正确的结论。例如：巴豆（卷35）：“汉时方士言道，巴豆炼饵，令人色好神仙，《名医别录》采入本草，张华《博物志》言鼠食巴豆重三十斤，一谬一诬，陶氏信为实言，误矣，又云人吞一颗即死，亦近过情，今并正之。”
又如芝：“……时珍尝疑芝乃腐朽余气所生，又如人生瘤赘，而古今皆以为瑞草，又云服食可仙，诚为迂谬。”
在卷39中有五倍子，这种药物是一种虫瘿，但是古来的本草把它误认为是植物的果实，有的把它放在木部，有的把它放在草部。李时珍对这种五倍子产生了怀疑，于是便进行了深入细致的观察，最后得到了正确的结论：生长在丛林里的盐肤木，在五六月间，有小虫像蚂蚁一般，吸取树体中的汁液，虫老了以后，便留下了种，以后又结成了小球。我们从这里可以看到李时珍对自然界的热爱以及对待事物一丝不苟的态度。在药性方面，他科学地指出，通过炮制、配伍等方法，可以改变药性；并提出不能以消除某一证状作为确定药性的惟一标准，还应考虑到证状得以消除的内在机理，结合整体效应来评定药性。他还记载了一些在人体或小动物身上所进行的简单的药理实验，更正了前人部分药物性味的谬误，如改玄精石“咸温”为“咸寒”，改兔肉“辛平”为“甘寒”等等。
（2）对药物栽培和炮制加工的重视
李时珍不仅在药物种类上进行比较详细的分析，而且对药物的栽培和药物的炮制加工方面都有比较深入的记述，有其独到之处。他曾说如果将牛蒡和萱草栽种在肥土上，这样牛蒡可以长得旺盛，萱草的花色深厚，而石菖蒲、石斛则以长在沙土者为良。他对于每种药物的播种季节和采收时间尤为重视，因为这是影响到每种药材质量的重要因素。如：紫草（卷12）：“……，三月逐垄下子，九月于熟时刈草，春社前后采根阴干，其根头有白毛如茸，未花时采，根色鲜明，过时采则根色黯恶，采时以石压扁曝干，收时忌入溺及驴马粪并烟气，皆令草黄色。”又如：雨后播种红花，立夏采挖延胡索，七月采牛蒡子等等，都是当时劳动人民在药物栽培上所积累的宝贵经验。
李时珍从他自己的实践过程中体会到，不能过于迷信书本，古代炮制方法不是不可以更改的，如巴戟天在《雷公炮炙论》中记载：“须用枸杞子汤浸一宿，待稍软，漉出，再酒浸一伏时，漉出同菊花熬焦黄，去菊花，以布拭干用。”李时珍说：“今法惟以酒浸一宿，锉焙入药，若急用，只以温水浸软，去心也。”
又如桔梗，在《雷公炮炙论》中强调：“凡用桔梗，须去头上尖硬二三分已末，并两畔附枝，于槐砧上细锉，用生百合捣膏投入水中，浸一伏时，滤出，缓火熬，令干用，每桔梗四两，用百合二两五。”李时珍说：“今但刮去浮皮，米泔水浸一夜，切片微炒用。”这样简化了工序，大大缩短了药物炮制过程的例子也是屡见不鲜的。
（3）增加了新的医学见解
在医学研究方面，李时珍凭借其精深的理论素养和丰富的临床经验，在书中阐发了许多医学见解。对铅中毒、汞中毒、一氧化碳中毒、肝吸虫病、寄生虫患者的癖嗜等疾病的认识，达到了相当精确的程度。首次论及人的胆石证疾病，并有一定的正确认识。在养生长寿方面，李时珍对方士滥服金石等药物以求长生不老的荒谬做法，进行了严肃批判，从医学角度对延年益寿的理论和方法进行了认真研究，书中共记载药物延缓衰老的案例10则，搜集历代合理的健身长寿之方552首，他自己创立新方59首，其中有些经现代研究证实的确有效。此外，推崇食物养生，对瓜果、蔬菜、乳汁、药酒及药粥的养生功效多有阐述。在预防医学研究方面，李时珍对前人经验进行了搜集整理，在“百病主治药”瘟疫一节，收录明以前防疫措施83种，如苍术熏烟、大蒜捣汁等，并提出天行瘟疫，且有用蒸汽消毒法预防疾病的记载，在当时也是最先进的预防手段。
（4）增加了新的种类
李时珍在《本草纲目》中增加了374种药物，这都是以前本草著作中所没有记载的，是李时珍首先发现它们的用途的。例如曼陀罗花，李时珍曾听到民间流传用曼陀罗花酿酒饮，会使人发笑和舞蹈，认为它有麻醉作用，他说：“八月采花，七月采火麻子花，阴干，等份为末，热酒调服三钱，少顷就昏昏如醉，割疮炙火宜先服此，则不觉苦也。”现代的药物研究也已证明曼陀罗花确是中药麻醉的重要药物。又如李时珍收录了三七，他说，三七产在广西山中，人们用它治疗跌打损伤，军队中用它治刀箭创伤。他肯定三七的性味功能，并说它味甘而苦，近似人参。我们知道人参和三七乃是同科同属的植物，都有皂苷一类的化学成分，为现在云南白药的主要成分。又如被李时珍发现有治疗毒蛇咬伤功效的半边莲，一直到今天在各地民间和医院的临床中都在广泛的运用着。
（5）为近代科学研究提供了重要的科学资料
本书除在药学、医学研究方面取得了很大成就外，对于其他学科的探究，也颇有成绩，收载了大量宝贵资料，英国卓越的科学家达尔文称《本草纲目》为“十六世纪的中国百科全书”。在植物学方面，李时珍对明以前植物学文献进行了广泛地收集整理，加上个人实地考察，详尽地保存了植物产地、形态、鉴别等方面的资料，对于今人进行植物品种考证以及植物学研究和开发方面，都有很重要的参考价值。其在动物学研究方面，记载了400余种动物药，其中一部分为稀有动物，书中对它们的形态、产地、生境、习性、繁殖、遗传变异等都有深入的研究和细致的描述。其中关于金鱼在家养下发生变异的事实，以及鸡的7个品种的描述，曾被达尔文引用在他的《动物和植物在家养下的变异》一书中。在矿物学和化学研究方面，记载了许多金属、金属矿物、非金属矿物知识，以及丰富的无机化学、冶炼技术等内容，如据矿物学家们研究，《本草纲目》中大部分矿物药，其命名已可确定，说明了它的记载是有科学依据的。例如在介绍金时这样写道：“金有山金、沙金两种，其色七青八黄，九紫十赤，以赤为足色，和银者性柔，和铜者性硬，试石则有声。”这就介绍了黄金的种类及其鉴别方法。李时珍是反对丹士们炼丹求仙的，但是他也发现在炼丹过程中出现的一些有科学价值的东西，对不少化合物的来源和形成过程，他都描写得很详细，蒸馏、升华、重结晶、风化、沉淀、干燥、烧灼等的制药方法都有记载。所记述的制取碱式碳酸铅（粉锡）及醋酸铅（铅霜）、利用消石与矾石分解和氧化作用以制备铅丹等方法，都真实地反映了当时的化学水平。
此外，李时珍在对豆腐、豆豉、鱼蚱等制造方法，以及对人粪、人尿、人乳、人血等等的变化过程也进行了研究，为研究生物化学也提供了一定的资料。对于一些自然现象，他都进行了致密的观察，如对雪花六出的形态及雪花和农业生产的关系都说得一清二楚；对云、雨、霜、雹的形成，对水质的分析都做了大量的工作，积累了大量的资料。
由于《本草纲目》受其诞生的历史条件所限制，仍然存在一些缺点和不足，如对于药物的形态、产地等部分的记载还很简单，所绘之图也较粗糙，还有不少错误和迷信的地方，如说萤火虫是从茅竹根部变化而成；又如把灵床上鞋、孝子衫等放入本草中也是不合适的。有一些药物的名称、疗效还有待进一步研究。又李时珍在卷首中对明初的《救荒本草》一书倍加推崇，说此书图文并茂，但他却很少引用，不知什么缘故。尽管《本草纲目》有这些不足之处，仍然无损于这本书的价值。
《本草纲目》一书有何优缺点？
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